木质素/聚烯烃复合材料界面增容的研究进展

殷怡琳，邸明伟

（东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150040）

木质素作为一种多分散、无定型的天然高分子聚合物，是植物界第二大可再生生物质资源，同纤维素和半纤维素一起构成了植物骨架的主要组成部分，可从木材、农作物秸秆等可再生生物质原料中获得，具有分布广泛、价格低廉、可再生、可降解等特点。然而，目前全球只有很少一部分木质素得以应用，大部分木质素作为废弃物被丢弃或是作为燃料经浓缩后烧掉，对资源造成了极大的浪费[1]。近年来，随着人们环保意识的增强以及可再生资源理念的普及，对纤维素、木质素、淀粉、蛋白质为代表的生物质资源的关注度也越来越高，如何有效利用生物质资源对现有聚合物材料进行改性或者开发新的应用方法成为研究热点。

将木质素与聚烯烃塑料共混制备复合材料，既可以提高木质素的利用率，扩大其应用范围；又可以赋予聚烯烃更优异的性能，为其带来更好的环境适应性[2]。然而，常见的聚烯烃属于非极性材料，而木质素分子链段上含有大量的强极性羟基，二者的界面黏附能力差，制备的复合材料往往不能达到理想的使用效果。为此，改善界面相容性对于提升木质素/聚烯烃复合材料的性能至关重要。本文从增容方法和共混工艺两方面对木质素/聚烯烃复合材料界面增容的研究进展进行了综述，同时对今后木质素/聚烯烃复合材料界面增容的相关研究和发展趋势进行了展望。

1 木质素的结构与性能

木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的天然芳香族聚合物，含有众多如甲氧基、羟基、羧基等活性官能团，可以发生氧化、磺化、接枝共聚等化学反应。但是由于木质素结构单元的比例不同，相互之间的连接方式也各不相同，因此想要确定木质素的结构十分困难；同时植物种类的不同以及制备或分离木质素方法的差异，还会导致木质素的性质各不相同，如木质素的分子结构存在氢键，除木质素磺酸盐外，大多数木质素不溶于水等。

除此之外，木质素还具有很多优异的性质，如良好的阻燃性、耐溶剂性、可降解性、高热稳定性、抗菌性能等，被认为是一种良好的功能性填料、增强剂和偶联剂，可用于制备合成树脂、橡胶、水凝胶及复合材料等产品[3-5]。

2 木质素/聚烯烃复合材料的界面增容

聚烯烃树脂原料丰富，易于加工成型，在工业上有着广泛应用。但是单一的聚烯烃树脂往往在性能上存在一定的缺陷，如化学与力学作用弱、耐热老化性差、表面吸附能力差等，因此需要加入适当的填充剂来改善其物理化学性能。将木质素与聚烯烃共混制备复合材料可以赋予复合材料更强的抗辐射、抗氧化及抗微生物腐蚀[6]等能力，使复合材料具有良好力学性能的同时具备生物可降解能力，减少对环境的污染。

然而，木质素与聚烯烃二者之间极性的差异使其在复合时存在一些问题。木质素分子结构中含有大量的极性基团，使木质素在作为填料应用时具有较强的分子内和分子间氢键，易于团聚；同时由于强极性羟基的存在，木质素还具有高亲水性和高表面能，当与非极性的聚烯烃熔融共混时，两者的界面结合较差，应力不能有效地传递，致使复合材料的力学性能较差。为此，对木质素/聚烯烃复合材料的界面进行增容是制备木质素/聚烯烃复合材料的必要条件。

2.1 界面增容方法

针对改善木质素/聚烯烃复合材料界面相容性、提高复合材料力学性能的问题，近年来研究人员提出了很多方法，主要可分为两类：一类是添加增容剂；另一类是在共混前对木质素进行化学或物理改性。

2.1.1 添加增容剂

增容剂的添加既可以降低共混组分之间的界面张力，增强分子间的相互作用，还可以增加木质素在聚烯烃中的分散度，有利于外力传递，从而得到性能优良的复合材料[7]。增容剂包括非反应型增容剂和反应型增容剂，非反应型增容剂一般为共聚物，包括接枝共聚物、嵌段共聚物和无规共聚物；而反应型增容剂则存在如羟基、环氧基等的活性官能团，且其大分子主链至少可以与共混体系中一方发生反应，生成共价键，如图1所示。

图1 环氧基反应增容剂增强木质素/聚烯烃复合材料界面相容性的作用机理［8］

例如，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝低密度聚乙烯（GMA-g-LDPE）中存在反应活性较高的环氧基团，易与木质素表面的羟基发生开环反应，形成化学键，是一种有效改善界面相容性的反应型增容剂。将GMA-g-LDPE 加入木质素/低密度聚乙烯（LDPE）共混物中制备发泡材料，从扫描电镜（SEM）中观察到泡沫材料的泡孔平均直径增大且更加均匀细密。此外，GMA-g-LDPE 也提高了木质素/LDPE复合发泡材料的发泡性能、冲击强度以及比强度，降低了复合发泡材料的表观密度，改善了复合泡沫材料的性能[9]。Xu等[10]以每个苯丙烷单元含25%脂肪羟基和75%芳香羟基的工业木质素粉末为原料，利用1,2,4-苯三甲酸酐（BTBA）、聚乙二醇600（PEG-600）和12-羟基硬脂酸（HSA）通过酯化反应合成了一种含柔性段的反应型增容剂（RCFS），并将其与PP 和木质素共混制备复合材料，同时与聚丙烯专用偶联剂（M613）对复合材料的增容效果进行了对比。如图2所示，加入质量分数为2% RCFS 的复合材料表现出最佳的性能，与未添加相容剂的复合材料相比，其冲击强度、弯曲强度和模量分别提高了56.8%、37.3%和20.6%。此外，RCFS还可以提高木质素/PP复合材料的熔体流动速率（MFR）、储能模量、热分解温度、结晶速率和结晶度。

Hu等[11]通过对氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS） 进行硝化和胺化改性，得到了硝化（SEBS-NO2）和胺化（SEBS-NH2）的SEBS，将其作为一种非活性增容剂与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）和马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）的相容性进行了比较。通过对源自软木的硫酸盐木质素与HDPE共混制备的复合材料表征发现，在添加量相同的情况下，SEBS-NH2比SEBS-NO2更能改善复合材料的力学性能，是一种比EVA更有效的增容剂，其增容效率与活性增容剂MAH-g-PE相当，质量分数为2.5%的SEBS-NH2添加量就足以使复合材料的拉伸强度增加一倍。这是因为SEBS-NH2中的胺基同时具有氢键受体和供体位点，使木质素与SEBS-NH2之间的堆积力增大，增强了木质素和SEBS-NH2分子间的相互作用，从而降低了界面能，达到与HDPE更好的相容性。

图2 含柔性段的反应性增容剂（RCFS）对木质素/聚丙烯复合材料性能的影响［10］

Abdelwahab等[8]以购自印度ALM Private Limited的工业木质素为原料，通过熔融挤出和注射成型工艺制备了木质素/PP 复合材料，来比较马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、甲基丙烯酸丁酯（EBGMA）及其组合为增容剂的增容效果，发现当木质素含量为30%时，加入5%（质量分数）的MAPP，复合材料的拉伸强度从23.1MPa 增加到26.5MPa，弯曲强度提高了23%；加入5% （质量分数） 的EBGMA，复合材料的冲击强度提高了89%，断裂伸长率提高了310%；而同时加入两种增容剂则是共同促进了复合材料的分散性，使得复合材料的整体力学性能得到了提高。邱学青等[12]将由松木碱法制浆黑液酸析提纯得到的碱木质素与高密度聚乙烯（HDPE）共混制备复合材料，分别添加相同量、不同种类的塑料助剂（KH570、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸和硬酯酸铝），发现复合材料的断裂拉伸应变都得到了不同程度的提高，其中添加硬脂酸铝复合材料的断裂拉伸应变最高（102.43%），比未添加增容剂的断裂拉伸应变提高了一倍。

2.1.2 木质素的改性

利用木质素分子结构上不同的活性官能团在一定条件下通过不同的化学反应来改变木质素的结构，既可以降低木质素的极性，提高其与聚烯烃的界面相容能力；又可以增加木质素的链长度，使木质素长链与聚烯烃基体发生缠结，促进二者之间的界面相互作用。

（1）木质素的酯化改性 Dehne 等[13-14]利用微型喷射机将源于阔叶木的工业木质素酯化改性后与HDPE共混并通过注射成型制备复合材料，研究了木质素的酯化改性对提高木质素与HDPE界面相容性的影响。结果发现，木质素的改性提高了共混物的模量和强度；其中以丁酸酯化木质素表现的性能最好，弯曲强度（27MPa）比纯HDPE 更优，拉伸强度也可达21MPa。通过光显微图像可以观测到丁酸酯化木质素的颗粒分布更加均匀；同时蓄水测试也表明了随着酯碳链长度的增加复合材料体积膨胀减小，证明了木质素疏水性的增强。Luo 等[15]也评价了软木硫酸盐木质素和碱木质素酯化（使用乙酸、丙酸、丁酸和己酸酐）后对木质素/PP 共混物拉伸性能、吸水性和结晶行为的影响，发现共混物在保证力学性能的同时，吸水率降低了50%左右，熔融结晶温度也有所提高。上述界面相容性的改善主要是因为木质素分子结构中含有羟基，理论上可与羧酸进行酯化反应，酯化后的木质素会随着酯碳链的引入导致链长度增加、极性降低、颗粒尺寸减小，使木质素与基体的界面接触面积增大，从而有助于改善应力传递[13-15]。但由于木质素与小分子羧酸酯化的效率较低，该方法的实用性并不强。

（2）木质素的烷基化改性 将木质素烷基化可以降低木质素的极性，增加木质素的链长度，使木质素与基体之间相互作用增强，同时又可以形成更好的物理缠结[16-19]。不过与酯化改性类似，木质素的烷基化改性效率不高，实用性不强。Kim 等[16]通过对丁咯烷酮改性软木硫酸盐木质素（BLL） 和四氢呋喃改性软木硫酸盐木质素（THFL）进行了表征，发现改性后木质素的羟基被烷基链所取代。通过对熔融液压制备的改性木质素/PP 共混物进行热分析和力学分析可以发现，改性木质素烷基链的特性在共混物中得到了很好的反映。Sadeghifar 等[17-18]利用丙酮将硫酸盐木质素（KL） 分成可溶于丙酮的硫酸盐木质素（ASKL）和不溶于丙酮的硫酸盐木质素（AIKL）两个组分，经测定ASKL 组分的分子量更低且具有更高的酚羟基含量和更低的脂族羟基含量。将ASKL 与AIKL 分别用硫酸二甲酯甲基化，然后通过双螺杆挤出机与PE 共混挤出，可以观察到ASKL/PE 复合材料的初始扭矩显著降低，熔融黏度减小，塑化效果增强；与之相反，AIKL/PE 复合材料则表现出更高的刚性和玻璃化转变温度。Ye 等[19]将源于松木的工业硫酸盐木质素丁基化，同时采用诸多分析方法对丁基化木质素/PP 熔融共混物进行了表征。研究发现丁基化改性不仅降低了木质素的表面能和亲水性，还增加了其在有机溶剂中的溶解度以及与PP 的相容性；与未改性的木质素/PP 共混物和纯PP 相比，改性木质素/PP 共混物的氧化诱导时间（OIT）增加了29%和66%；同时热重分析（TGA）表明，在氧气气氛下，仅添加质量分数为1%的丁基化木质素，可使聚丙烯的起始和最高分解温度提高约10℃。

（3）木质素的硅化改性与乙酰化改性 Buono等[20]利用叔丁基二甲基硅酰氯（TBDMSCl）将由麦秸提取和分馏后得到的无硫碱木质素官能化制备了硅化木质素，用于与LDPE共混，并与乙酰化木质素进行比较。两种改性木质素的制备原理见图3。

图3 两种木质素制备原理［20］

这两种反应都消耗了木质素中的羟基，其中TBDMSCl 还能与木质素的部分羧基发生反应。由于TBDMSCl 具有高疏水性，因此得到的硅烷木质素也具有疏水行为，与水的接触角大于100°；与乙酰化木质素相比，硅化木质素还具有更高的热稳定性。微观测试发现，乙酰化木质素和硅化木质素的颗粒较小，在基体中能够更好地分散，对LDPE基质的黏附力较高，有着较高的相容性，如图4所示。相容性的改善使得复合材料的力学性能和结晶度都得到了提高。

（4）木质素的解聚 与其他木质素改性相比，木质素的适量解聚不但可以降低木质素的分子量，减小木质素颗粒的尺寸，同时还能降低脂肪族羟基的含量，从而降低木质素的极性，使木质素与非极性基质的相容性得到提高。Kabir 等[21-22]采用一种新型低温/低压工艺，制备了解聚工业硫酸盐木质素（DKL）和解聚工业水解木质素（DHL），利用熔融工艺分别将DHL、 DKL 和IRG ANOX1010（3,5-二叔丁基-4-羟基氢化可卡因酸盐）与聚烯烃（LDPE）共混制备了复合材料。结果表明，与一般方法制备的DHL 相比，低温/低压工艺制备的DHL 尺寸更小；且随着DHL 含量的增加，共混物的氧化诱导时间和活化能都呈线性增长。此外，添加质量分数2.5%的DKL 还可以提高聚乙烯的热稳定性；同时DKL/LDPE 共混物的拉伸强度要优于纯LDPE 或IRG/LDPE 的共混物，在相同的热氧老化或紫外老化时间下，DKL/LDPE共混物的拉伸强度也优于纯PE，与IRG/LDPE 共混物相当，可见木质素的添加也可以起到类似IRG防氧化、抗老化的作用。

（5）木质素的其他化学改性 Ye 等[23]将源于松木的工业乙酰化硫酸盐木质素（KL-AC）溶于二氧六环，并加入预定量的吡咯烷对其进行氨解，经多次洗涤干燥后，根据吡咯烷的添加量（粗硫酸盐木质素中总酚羟基含量的0.25 倍和1.5倍）得到样品0.25Pyr-KL 和1.5Pry-KL，将其分别与PP 粉末混合熔融制备了0.25Pyr-KL/PP 和1.5Pry-KL/PP 复合薄膜材料，并与KL-AC/PP 复合膜材料做对比。研究发现，KL-AC/PP 和0.25Pyr-KL/PP 共混物都具有相当光滑的断面，表明这些组分在PP 基体中的分散较为均匀；虽然0.25Pyr-KL/PP 和1.5Pry-KL/PP 复合膜的延伸率都低于KL-AC/PP 复合膜的延伸率（638.4%±86.9%），但其拉伸和断裂能仍保持与PP 相同的水平，同时其OIT 值分别为15min 和22.6min，优于PP 的OIT 值（8min）。

图4 木质素/LDPE复合材料的微观结构照片［20］

Atifi等[24]采用不同疏水分子对从硫酸盐制浆黑液酸析提取的湿磨木质素进行表面改性，从而改善木质素的黏附力。其中采用烷基烯酮二聚体（AKD）处理后，木素颗粒的接触角明显增大，为原来的1.8 倍；与未改性木质素相比，该复合材料的硬度有明显的提高，杨氏模量提高了约15%。这可能是由于木质素表面上的羧基和羟基呈负电荷，而AKD 分散粒子为阳离子电荷，在AKD 粒子和木质素之间可能发生离子吸附。此外，在与PP 共混挤出的过程中，熔融AKD 分子还可能与木质素中的羟基或水分接触，形成β-酮酯键或水解酮，从而提高了木质素在PP中的相容性，具体反应如图5所示。

Yeo 等[25]利用(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APS）按照水解-缩合反应对溶剂型木质素进行了化学改性，又利用马来酸酐接枝聚丙烯对其进行处理得到了马来酸酐接枝聚丙烯改性的木质素（MAPP-a-木质素），发现MAPP-a-木质素与PP在复合材料中有更好的相容性。MAPP-a-木质素的制备反应原理如图6所示。

图5 烷基烯酮二聚体的反应和水解［24］

在水分存在下，APS 的烷氧基水解形成硅醇，硅醇与木质素表面的羟基发生反应，从而在木质素表面形成稳定的共价键，改变了木质素的极性。随着木质素亲水性的降低，木质素颗粒在PP 基质中团聚会减少，木质素的分散性会得到改善。通过对MAPP-a-木质素/PP复合材料的力学性能和熔融结晶行为的研究，发现添加MAPP-a-木质素的PP材料的拉伸强度和拉伸模量均高于纯PP 材料，且复合材料的拉伸强度、拉伸模量和结晶温度都随着填料含量的增加而增加。

（6）木质素的物理加工 低分子量的木质素拥有更好的分散性和更大的接触面积，可以更好地分散在聚烯烃基体中，因此木质素的物理加工大多都是改变木质素的粒径或是降低木质素的分子量。例如，Miao 等[26]利用不同的方法（手磨、干磨、湿磨、均化）对从软木硫酸盐制浆黑液酸析得到的木质素进行了粉碎，从加工效率和粒径可控性两个方面分析表明，湿磨是最有效的方法。同时通过形貌分析比较烘干后再研磨法（OD）与喷雾干燥法（SD）对湿磨木质素的影响发现，SD 法可以生产出更均匀的木质素球且木质素颗粒的大小可控，共混物具有更好的应变性能。Huang 等[27]也对硫酸盐制浆黑液酸析得到的木质素进行了处理，通过在乙酸溶液中对木质素进行了沉淀再溶解，得到了低黏度的木质素溶液，随后经不同分子量的连续超滤分离得到特定分子量（5kg/mol、3kg/mol）的木质素。发现低分子量木质素得到的复合材料具有更低的Tg和更强的拉伸性能。

图6 制备MAPP-a-木质素的原理示意图［25］

Chen等[28]对水溶性碱木质素进行超声波处理后将其溶于水中，通过冷冻干燥得到了不同密度的木质素气凝胶，又在不同温度下进行退火，得到具有网状或片状形态的木质素衍生碳（FDLC）。冷冻干燥后的木质素能保持其炭化形态，呈现出纳米级的细孔或片状形貌，且厚度随木质素溶液浓度的降低而减小，以更小的尺寸分散在基体中。将其与PP熔融复合制备复合材料能得到较高的杨氏模量和断裂伸长。

Chen 等[29]利用四氢呋喃（THF） 和环己烷（CH）对源于松木的工业硫酸盐木质素（KL）进行了分离操作，具体过程如图7所示，并将得到的产物分别与PP 粉末熔融共混，热压成膜。从复合材料的微观形貌中可以观察到1T4C-SKL/PP 共混物具有相当光滑的横截面。测试结果表明，PP 基体中加入1T2C-IKL、1T4C-IKL 和1T4C-SKL 后，材料的断裂伸长和断裂能都增加，其中加入1T4CSKL的聚丙烯力学性能最优，可达到670%和7.1J；同时该薄膜还显示出最高的OIT值（90min），与纯聚丙烯和粗KL 相比，氧化诱导时间分别增加了近911%和201%。

图7 利用环己烷/四氢呋喃的混合物对硫酸盐木质素进行部分沉淀的流程［29］

Klapiszewski等[30-31]通过对二氧化硅和购自德国Sigma Aldrich的硫酸盐木质素进行机械研磨得到功能性的二氧化硅-木质素双填料，并将其与PP通过双螺杆挤出机共混制备复合材料。通过对混合组分的微观形态和热分析发现，加入二氧化硅的木质素/PP 复合材料比未加入二氧化硅的复合材料表现出更大的热稳定性，这可能是因为二氧化硅填料具有相对较高的表面积，填料在表面形成区间层，使聚合物链固定在填料表面，从而提高了体系的热稳定性。同时拉伸实验也表明，二氧化硅的加入会使填料颗粒更好地分散，复合材料的断裂伸长大幅增加，力学性能得以改善。

2.1.3 复合方法增容

单一的增容方法往往不能使复合材料达到理想的性能提升，增容方法的复合是必要的。郭建国等[32]利用环氧氯丙烷对工业木质素磺酸盐进行环氧化改性（LER），并将其同线型低密度聚乙烯（LLDPE）和10%（质量分数）的相容剂马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）熔融挤出、吹塑成膜。对LER 与LLDPE 的共混体系进行红外光谱分析，结果表明LER 与LLDPE 之间确实发生了分子间氢键作用；SEM 分析也证实了在MAH-g-PE 的作用下LER 可以均匀地分散于LLDPE 基体中，其中添加质量分数为10%LER 的共混性最好，具有良好填充效果的同时，也改善了与LLDPE 的相容性。但从成本方面考虑，复合薄膜中LER 质量分数为40%较为合适，此时薄膜的拉伸强度为14.8MPa，断裂伸长率可达102.5%。

2.2 共混工艺

为了获得相容性能更好的木质素/聚烯烃复合材料，仅改变增容剂的种类或对木质素进行改性还不够，还需要合适的共混工艺。加工方式的差异、挤出扭矩的不同和熔融时间的变化都会对复合材料的性能产生影响，因此很多新的共混工艺也尚在摸索中。

以传统的熔融加工为例，可将纤维素纤维、木质素、抗氧剂和HDPE共混通过旋转互啮双螺杆挤出机（主机转速300r/min，喂料机转速265r/min，温度分布为160℃、170℃、175℃、175℃、180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、185℃和180℃）挤出，挤出物以颗粒形式切割后在100℃的烘箱内干燥1h，随后将其注塑（模具温度23℃）制备复合材料，可以达到较好的界面相容效果[33]。还可以利用流变仪在70r/min的搅拌速度和200℃的条件下将LLDPE、木质素和马来酸酐接枝聚乙烯预先混合30min，再在热压机下对混合物进行20min 的压片制备复合材料[34]。

另一方面，固态加工方法不同于传统的熔融加工，其具有更大的压缩力和剪切力。Iyer 等[35]利用固相剪切粉碎技术（SSSP）制备复合材料。将聚烯烃颗粒（LDPE或PP）以100g/h的进料速度喂入粉碎机；又在不同的进料速率下，使用粉末进料机将购自Sigma Aldrich低磺酸盐含量的硫酸盐木质素添加到粉碎机中，以获得最终复合材料中所需的填料质量分数（5%～30%）。将聚烯烃颗粒和木质素以200r/min的螺旋速度粉碎，利用成型器熔化和挤压制备复合材料。SEM 测试表明，在不进行化学改性或添加相容剂的情况下，SSSP 可以实现良好的木质素分散。与纯聚合物相比，利用SSSP 技术制备的质量分数分别为30%木质素/LDPE和30%木质素/PP 复合材料的杨氏模量分别增加了81%和62%，拉伸强度则接近纯聚烯烃的拉伸强度；SSSP制备的复合材料硬度显著提高，30%木质素/PP 复合材料的硬度接近聚碳酸酯；此外，TGA 测试和等温剪切流变分析还表明加入20%木质素的复合材料具有更好的热氧化稳定性。

2.3 其他

近年来，借助于氢键、配位键、离子键等能量牺牲键改善共混物的相容性得到了人们的关注。Huang 等[36]尝试在玉米秸秆酶解木质素与聚烯烃弹性体之间构建配位形式的能量牺牲键，通过将锌基配位键引入酶解木质素纳米粒子与聚烯烃弹性基体的界面来改善两者的界面相容性，如图8所示。配位键的存在明显增强了木质素与非极性聚烯烃弹性体之间的界面相互作用，不仅促进了木质素的分散，还有利于消除应力集中和促进链段的定向，从而提高复合材料的强度和韧性。

3 木质素/聚烯烃复合材料的应用

木质素/聚烯烃复合材料由于具有一定的可降解性能，有着优于聚烯烃的力学性能、热稳定性、电绝缘性、抗紫外线辐照性等，因此在工业中可用于制备发泡材料、阻燃材料、电绝缘材料、抗紫外线材料等。例如，以二苯氧基磷酰氯和工业碱木质素为原料，通过一步法制备的含磷木质素成炭剂，可提高聚丙烯的阻燃性能和成炭能力[37]。Gadioli等[38]将采用工业硫酸盐法从桉木制备的木质素和抗氧化剂Irganox1010 作为聚丙烯配方中的主要稳定剂，比较发现添加木质素可使复合材料在老化过程中保持了更长时间的初始力学性能。陈建浩[39]同样发现，由松木碱法制浆黑液酸析提纯得到的碱木质素在聚丙烯中有着与工业光稳定剂相近的抗老化能力和抗紫外线能力。与纤维素基复合材料相比，含木质素的复合材料经风化后表面更光滑，弯曲和热性能损失更小[40]，因此木质素/聚烯烃复合材料还可用于制备抗老化、耐风化的材料。

图8 利用能量牺牲键制备木质素/聚烯烃复合材料［36］

除此之外，木质素/聚烯烃复合材料在生产生活方面也有着广泛应用。如黎先发等[41]以有机溶剂回收木质素和LDPE 为原料、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）为增容剂制备了厚度为0.15～0.45mm 的复合薄膜，研究发现当木质素的含量为30%时，复合材料既有较大的木质素填充量，又有较高的力学性能， 可作为地膜应用于农业生产。Klapiszewski 等[42]利用行星球磨机将氧化锌和德国Sigma Aldrich的硫酸盐木质素机械混合制备成氧化锌-木质素双填料，在不损害材料加工性能的情况下，在HDPE中加入质量比为1∶5的氧化锌-木质素双填料，可使复合材料的压缩强度提高200%，结晶度降低，同时表现出了很好的抗菌活性，特别是对葡萄球菌和芽孢杆菌等革兰阳性细菌，因此在生产包装等方面也有着极大的应用潜力。

4 结语

木质素具有来源广泛、可再生、可降解的特点，将木质素与聚烯烃共混制备复合材料不论是从提高木质素利用的角度，还是从缓解能源危机、保护环境、满足可持续发展的方面都有着十分重要的意义。尽管人们对木质素/聚烯烃复合材料的相关研究取得了一些进展，但由于二者相容性差、木质素分布不均等问题，所制备的复合材料仍没有达到令人满意的性能。此外，木质素的结构与性能变异性大也是制备木质素/聚合物共混材料所要考虑的问题之一。为此，在保证木质素质量稳定的条件下（以大批量的工业化产品为主要原料），增容技术的研发以及共混复合工艺的探索仍是目前研究的首要方向，未来的相关研究方向可能着重于以下几方面。

（1）对复合材料进行复合增容，如对木质素进行二次改性、添加多种增容剂、增容剂与改性木质素的联用等。

（2）进一步寻找和研究成本低廉、性能优异的增容剂以及优异的改性方法，如引入能量牺牲键（氢键、离子键、配位键等）、制备添加柔性段或者在对木质素改性的条件下减小木质素颗粒的粒径。

（3）共混工艺的优化、多种共混方法的复合以及新的共混设备的研发也是今后的主攻方向。

相信随着增容技术的深入研究以及共混复合技术的完善，木质素/聚烯烃复合材料的性能还会得到提升，在生产生活中的应用也会更为广泛。