本成果来源于广东工业大学承担的广东省重点领域研发计划项目：工业木质素制备表面活性剂和功能材料的关键技术（编号：2020B1111380002，项目负责人：邱学青）。由于工业木质素具有表面活性剂结构特征、特殊三维网络和芳香性结构特征及无毒、可降解等优点，因此，开辟其作为工业表面活性剂和功能材料的应用，可实现造纸工业废液的资源化高效利用，促进我国大宗工业表面活性剂和高分子材料的绿色制造。

（2）技术原理及性能指标

针对木质素水溶性和反应活性差而限制其高效改性及应用的问题，本项目率先通过调控微结构强化反应过程及支链接枝磺化的创新思路，提出了木质素高效化学改性和两亲匹配调控技术，发明了木质素高效接枝磺化技术、羧甲基化、羟丙基磺化和醚化缩合等改性技术，制备了木质素基工业表面活性剂，并成功应用于混凝土、农业、染料等领域。

针对木质素结构无序及相容性差等难题，本项目发展了木质素聚集微结构调控技术、木质素与其它材料的界面作用和相容性调控技术，发明了相转变和共沉淀技术制备木质素纳米颗粒、原位气相剥离碳化技术制备高比表面积或高介孔率的木质素碳基多孔材料、原位界面改性技术提高木质素与高分子材料的界面作用力和相容性，拓宽了木质素应用于日化、储能材料与高分子材料等应用领域，为大宗工业木质素的应用开辟新途径。

本项目开发的产品及性能指标包括：①木质素基高效混凝土减水剂达到国家行业标准。②微米染料用木质素高效分散剂的耐热稳定性达到4级；木质素高效纳米染料分散剂所制备的纳米色浆在高温稳定性和砂磨效率等方面达到或超过国外最优产品水平。③木质素基功能纳米材料在橡胶复合材料体系中实现木质素对炭黑填料40%的替代，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到纯炭黑做填料时的80%以上。④木质素碳孔隙率85.9%，比表面积2500 m2/g，能量存储性能高于传统电极材料。

（3） 技术的创造性与先进性

① 木质素的高效化学改性。针对木质素的水溶性和反应活性差等挑战，首创通过微结构调控来强化其反应过程，特别是在支链接枝磺化方面的创新。提出了木质素高效化学改性和两亲匹配调控技术，开发了木质素高效接枝磺化、羧甲基化等改性技术，领先于木质素功能化改性领域。同时，针对性地设计了木质素的分子微结构和亲疏水匹配，获得了优化设计和制备工艺参数，为木质素表面活性剂的研发提供了重要指导。

② 木质素改性功能高分子材料领域。开发木质素分子结构定向改性和聚集态精准调控方法；提出木质素与高分子体系的多层级界面动态键调控理论和技术，通过原位界面改性，在共混复合体系中构建动态非共价作用，在木质素作为反应组分合成高分子体系中构建界面动态共价键及互穿网络结构；实现木质素微结构—微纳界面结构—复合材料宏观性能跨尺度构效调控，推动木质素在功能高分子材料领域的新应用。

③ 木质素基功能材料。开发木质素前驱体分子微结构、聚集微结构、以及与客体分子的复合微纳界面结构调控技术，通过对木质素的改性与多尺度微结构调控，发展原位气相剥离碳化技术，实现木质素碳化过程、碳材料结构特性与电化学性能的定向调控，推动木质素基碳电极材料的应用。

（4）技术的成熟程度，适用范围和安全性

通过本课题实施，开发了木质素高效减水剂、木质素基染料分散剂新型表面活性剂产品2个;木质素基沥青改性剂、木质素基多孔炭材料新型功能产品2个;建成木质素基高效减水剂/缓凝减水剂、木质素沥青改性剂中试示范生产线2条。已发表高水平论文38篇，授权美国专利2件，申请中国发明专利25件，其中已授权12件。

研究团队将成果成功应用于多个领域，尤其是在水泥减水剂、煤水浆分散剂、纳米油墨及纳米农药、高分子材料等领域中取得了显著成效。项目产品绿色环保，安全性高。

（5）应用情况及存在的问题

项目负责人邱学青教授带领的团队与广东瑞安科技实业有限公司合作共建了“广东高校产学研结合示范（暨创新培养）基地——木质素可再生资源产学研基地”，双方就千吨级木质素分散剂示范工程建设运行进行合作，开发了磺化法、氧化法等技术改性木质素，制备出一系列木质素减水剂，建设成了示范工程，并进行了工业生产推广，推进了木质素技术成果转化应用。

本项目在木质素基功能材料方面也取得重要进展，成功开发了木质素/聚乙烯复合沥青改性剂等产品。通过这些创新材料的开发与应用，推动了木质素资源的高效利用，为相关行业的绿色转型提供了强有力的支持。

在木质素高值利用的研究过程中，尽管研究团队取得了显著的成果，但仍存在一些问题与挑战，仍需加深木质素分子作用力及其精细结构的研究，加强市场推广，提高市场接受度。

 （6）历年获奖情况

课题实施期间，广东工业大学邱学青入选加拿大工程院院士和何梁何利奖化学工程进步奖，张文礼获国家自然科学基金优秀青年基金（海外）资助并晋升教授，秦延林获国家自然科学基金优秀青年基金资助，刘启予入选中国科学技术协会“青年人才托举工程”；华南理工大学刘伟峰获得国家自然科学基金委优秀青年基金项目。