随着木质纤维生物质全组分利用模式的推广,木质素的利用得到了越来越多的关注。木质素是一种天然酚类高分子聚合物,在酚醛树脂胶粘剂中的应用潜力巨大。然而,从木质纤维生物质精炼过程中得到的工业木质素成分复杂、结构多样且反应活性较低。这些特点对木质素基酚醛树脂胶粘剂(LPF)的合成及性能造成了消极影响,进而限制了 LPF在相关领域中的推广应用。为克服工业木质素结构及组成的复杂性对其在LPF中的应用造成的障碍,本论文进行了以下研究。将中性溶剂及温和分离方法相结合,从三倍体毛白杨木材细胞壁中分离得到磨木木质素组分(MWL)、木质素-碳水化合物复合体组分(LCC)、酶水解木质素组分(CEL)及二次酶解残渣木质素组分(EHREL)。分离所得样品中的纯木质素总得率高达92.6%,可以作为三倍体毛白杨木材细胞壁中全部木质素的理想代表。研究中对木质素样品的分子结构进行了定量分析,结果表明,β-O-4’及β-β’连接为各木质素样品中的主要连接结构。LCC组分中木质素与木聚糖间主要通过苯基糖苷键相连。此外,在细胞壁的次生壁中发现了小分子量木质素组分。深入研究木质纤维原料中原本木质素的结构特点将有助于设计合理的生物质精炼工艺,从而实现生物质全组分高效利用。通过磷谱核磁共振(31P-NMR)技术对玉米芯碱木质素(L1)、杨木水解液木质素(L2)、杨木硫酸盐木质素(L3)及麦草碱木质素(L4)中可参与LPF合成的活性位点进行了定量分析,并对这些木质素用于酚醛树脂胶粘剂合成的可行性进行了研究。同时,探讨了碱性酚化改性对木质素的活化效果。结果表明,四种工业木质素均具有较高的纯度(>88%),是良好的酚类原料。通过31P-NMR技术计算得到L1、L2、L3及 L4中的活性位点含量分别为 1.72 mmol/g、0.81 mmol/g、1.39 mmol/g 及 0.99 mmol/g。碱性酚化后木质素中的活性位点含量为未处理样品的1.58～3.20倍,且该木质素活化改性方法易与LPF合成过程匹配。将碱木质素在无催化剂的水热条件下进行液化。通过5组分(气体组分、挥发性有机物组分、水溶性油组分、重油组分及固体残渣组分)产物分级模式对产物进行分析,并探讨液化产物用于LPF合成的可行性。研究发现,碱木质素在无催化剂水热条件下的转化率(100%-固体残渣得率)小于63.0%,且液化产物组成复杂。液化过程中可以生成大量的小分子酚类化合物。液化温度对产物分布的影响比保温时间明显。重油组分中的活性位点含量高于原料木质素,且该组份的活性位点含量随液化温度的升高而逐渐增加。重油组分是替代苯酚用于酚醛树脂胶黏剂合成的理想原料。探索了以工业木质素中活性位点含量为依据设计LPF合成工艺的方法,并基于设计的合成工艺制备了木质素对苯酚替代率为10%～60%的LPF。通过胶合板制备实验评价了产物性能。结果表明,该合成工艺设计方法可以在保证LPF性能的前提下控制胶合产品的甲醛释放量。此外,还研究了该LPF合成工艺设计方法对来自于不同生物质精炼过程的工业木质素的适应性。研究发现,该合成工艺设计方式对不同工业木质素均具有良好的适应性,以此为基础可顺利实现高性能环保胶黏剂的合成。对来自于竹子乙酸制浆过程(La)及碱性有机溶剂蒸煮过程(Lb)的两种有机溶剂工业木质素的组成及分子结构特点进行了分析。结合LPF合成实验及胶黏剂性能测试研究了工业木质素的组成和分子结构对LPF合成及其应用的影响。结果表明,工业木质素的组成及分子结构特点共同作用于合成产物的性质及性能。工业木质素中高比例的抽提物(尤其是长碳链烃类衍生物)会严重的影响LPF的合成。对碱性条件下(pH≥10)木质素-苯酚-尿素-甲醛四元共缩聚树脂的合成机理进行了研究,并对合成产物的分子结构及固化行为进行了探讨。研究发现,采用相同的合成原料配比时,以脲醛树脂合成为起点制备共缩聚树脂的途径更容易实现共缩聚连接的形成。以酚醛树脂合成为起点得到的共缩聚树脂比以脲醛树脂合成为起点得到的共缩聚树脂容易固化,但由其制得的板材的甲醛释放量相对较高。木质素大分子可以在pH≥10的碱性合成条件下参与反应并嵌入到共缩聚树脂体系中。该组分的加入可以明显降低共缩聚树脂在应用过程中的甲醛释放量。探索了通过酸性蒸汽爆破耦合温和碱乙醇后处理来促进玉米秸秆中纤维素转化的方法。结果表明,温和条件下的碱乙醇后处理可以有效地脱除酸性汽爆玉米秸秆中的木质素,且脱除量随氢氧化钠浓度的增加而提升。适当的氢氧化钠浓度可导致纤维素I晶格结构的膨胀。木质素的脱除及纤维素晶格结构的变化均可促进后处理样品中纤维素的酶水解。此外,碱乙醇后处理过程中得到的木质素(AL)及富含木质素的酶水解残渣(EHR)均被用于LPF合成,且相应LPF的综合性能良好。通过全部木质素副产物在LPF中的应用,实现了玉米秸秆的全组分高值化利用。