植物中的木质素含有大量的苯环、羰基、双键等共轭结构,可以有效吸阳光中的紫外线,而大量存在的酚羟基可以有效清除自由基,因此具有良好的抗紫外和抗氧化特性。经过工业处理和分离,木质素超分子结构被打断,分子量降低,但功能结构依然保留,两亲性能也有改善。然而,工业木质素因为结构的无规性和聚集形态的无序性导致其表面极性不均一,材料相容性差,进而限制了其大规模、高效的应用。本研究利用自组装的方法成功制备出表面亲水的木质素胶体球和表面疏水的反相木质素,并分别应用于极性和非极性材料体系,解决了工业木质素与材料相容性不佳的难题,并强化了木质素的紫外防护性能。利用酶解木质素(EHL)和有机溶剂型木质素(OL)在丙酮-水体系中自组装,改变木质素溶液的初始浓度和非良溶剂的离子强度,分别制备出纳米、亚微和微米三个尺度的表面亲水木质素胶体球。测试表明,木质素胶体球的在极性霜体中的分散性和紫外防护性能优于木质素本身,随着木质素胶体球粒径的减小,其紫外吸收能力逐渐增强,且OL胶体球的紫外防护性能和抗氧化性能优于同尺度的EHL胶体球,原因是OL的酚羟基、甲氧基含量更高、共轭结构更丰富。10wt%OL纳米胶体球(OL-S)添加量下防晒霜SPF值达15,达到日用防晒要求;10wt%OL亚微尺度胶体球(OL-M)与少量化学防晒剂复配制备的防晒霜SPF值可达48,表现出与小分子化学防晒剂间较强的防晒协同作用。碱木质素在二氧六环/环己烷体系中自组装形成表面疏水的反相胶束(LRM)。光散射、接触角及电镜测试显示,形成反相胶束的临界环己烷含量为7%,表面水滴接触角接近90°,为球形构象。红外光谱的结果表明形成反相胶束后木质素的化学结构没有改变,但是由于亚微粒子的散射效应,木质素反相胶束的紫外线吸收能力较木质素本身有所增强。因为表面疏水,LRM与高密度聚乙烯(HDPE)的相容性增强,在HDPE中的分散程度更好,共混得到的LRM/HDPE复合材料的紫外防护能力更强。此外,添加5 wt%LRM,HDPE的杨氏模量从1066 MPa增加到2104 MPa,断裂拉伸率从671%提升到1030%。同时,LRM的加入提高了HDPE的流动性,且少量LRM对HDPE的热稳定性影响不大,但熔融温度稍有增长。