自然界中,木质素是产量仅次于纤维素的第二大可再生资源。在诸如造纸制浆、生物质乙醇、纺织等以植物纤维为核心原料的相关产业中,木质素主要作为副产物排出。木质素两亲聚合物来源于制浆造纸废液,主要包括碱法制浆产生的碱木质素和亚硫酸盐法制浆产生的木质素磺酸盐,此外还包括对碱木质素和木质素磺酸盐进行化学改性后得到的各类木质素衍生物。木质素两亲聚合物在溶液中和界面上的微结构特征对于其实现产品功能具有重要的基础意义。本文围绕木质素两亲聚合物在溶液中和界面上的微结构这一主题,以研究与木质素两亲聚合物有关的分子间相互作用为主线,从理论和应用两个层面就分子间相互作用对木质素两亲聚合物微结构的影响规律和调控机制开展研究。一方面,结合木质素的应用背景,从理论层面分别揭示了木质素两亲聚合物与溶剂间的相互作用对其微结构的影响、木质素两亲聚合物与吸附基材间的相互作用力对其吸附微结构的影响;另一方面,为探索木质素利用的新途径,通过改变溶剂与木质素两亲聚合物间的相互作用关系,对木质素两亲聚合物在溶液中的微结构形态进行有针对性地调控,制备出结构可控的木质素纳米微球。由于改变温度可以调节水分子与木质素分子间相互作用,所以通过研究温度对木质素在水溶液中微结构的影响规律就可以揭示出水与木质素两亲聚合物之间相互作用的强弱对木质素的影响。实验首先研究了温度对碱木质素的分子聚集形态、表面带电情况、界面吸附特性、分子内部微结构等物理化学性质的影响规律,在此基础上,进一步对木质素磺酸钠进行相应的研究。研究发现温度上升既会导致木质素两亲聚合物分子内和分子间的静电斥力作用下降,也会导致木质素两亲聚合物的分子内和分子间的水合作用下降。静电斥力和水合作用的下降会引起木质素两亲聚合物的分子内和分子间聚集程度增大。就温度对木质素两亲聚合物微结构的影响规律而言,木质素两亲聚合物所呈现出的规律与非离子表面活性剂类似。羟基是木质素两亲聚合物中重要的特征官能团,其在木质素中含量的变化会导致木质素分子内和分子间以及木质素与溶剂间的相互作用相应发生变化,进而影响到木质素两亲聚合物的微结构。实验通过对比碱木质素和几乎不含羟基的乙酰化碱木质素在四氢呋喃(THF)中物理化学性质的差异,揭示了羟基对碱木质素微结构的影响规律。研究发现,羟基会导致碱木质素分子内相邻分子链段之间的氢键作用以及相邻碱木质素分子间的氢键作用增强,从而使得碱木质素在THF中的单分子构象较为蜷曲,并且更易形成大的聚集体。实验还发现,利用以THF为流动相的GPC测量碱木质素分子量时需要对碱木质素进行乙酰化处理,否则会导致测量结果产生假象。首次以碱木质素为原料制备出了木质素基纳米微球。通过改变混合溶剂中THF和水的比例可以调节THF-木质素两亲聚合-水三者间的相互作用关系,进而能够改变木质素两亲聚合物在溶液中的微结构和聚集形态。通过调控溶剂环境,分别利用碱木质素和乙酰化碱木质素在THF-水的混合溶剂中制备出了碱木质素空心微球和乙酰化碱木质素实心胶体球,该方法开辟了制备木质素纳米材料的新途径。由于碱木质素和乙酰化碱木质素的两亲特性不同,因此两者在混合溶剂中与四氢呋喃和水之间的相互作用也存在明显差异。相对而言,乙酰化碱木质素与THF间的相互作用要比碱木质素与THF间的作用更加强烈,而乙酰化碱木质素与水之间的相互作用要比碱木质素与水之间的作用更弱。因此,在THF-水的混合溶剂中碱木质素形成的是较为疏松的空心微球,而乙酰化碱木质素则形成的是较为密实的实心微球。首次在乙醇-水的混合溶剂中制备了碱木质素空心微球。研究发现,通过改变混合溶剂中乙醇和水的比例也可以调节乙醇-碱木质素-水三者之间的相互作用关系以及碱木质素的微结构和聚集形态,同样可以制备出碱木质素空心微球。空心微球的粒径大小可以通过改变溶液初始浓度和水的滴加速度等制备条件进行控制。实验通过多种表征手段对空心微球的结构特征和聚集机理进行了研究。研究发现,随溶剂环境变差(水含量增大),碱木质素会首先在溶液中形成层状聚集体,然后层状聚集体会进一步弯曲并彼此相互连接形成球形空心微球。碱木质素中芳香环之间的?–?相互作用对空心微球的形成具有重要贡献。在乙醇-水体系中制备的碱木质素空心微球具有生物相容性好、可降解、绿色无毒、低成本等优点,因此在生命科学、医学、生物、农业等领域具有广泛的应用前景。选用氮化硅、氧化铝和金片三种典型基材,研究了木质素磺酸钠(简称木钠)与基材之间的相互作用关系对木钠吸附特征的影响。实验利用石英晶体微天平研究了木钠在三种基材上的吸附过程,并借助原子力显微镜(AFM)研究了木钠与三种基材之间的相互作用力大小。研究发现木钠与基材间相互作用力会同时影响到木钠在基材上的吸附量和吸附构象。木钠与氮化硅间的斥力使得木钠在氮化硅上吸附时呈现出吸附量先增大后减小的现象,并且还会使得木钠的吸附构象更为伸展。木钠与氧化铝表面之间强烈的相互作用使得木钠在氧化铝上呈现出更加扁平的结构特征,这反而导致木钠在氧化铝上的吸附量略小于其在金片上的吸附量。木钠与金片之间的相互作用介于氮化硅和氧化铝之间,木钠更多地是依靠疏水作用吸附在金片上,并且在金片上的吸附构象与其在溶液中的构象较为类似。实验中利用AFM对木质素磺酸盐与不同基材间相互作用力进行的量化属于开创性工作,对揭示木质素的吸附特征具有重要的理论意义,相关实验方法亦为后续研究工作奠定了基础。