开发利用生物质资源,降低对化石资源的依赖并减少环境污染已成为一个重要的研究热点。木质素作为生物质资源中产量丰富的含有芳香结构的天然高分子,它具有的可降解、生物相容、无毒害、可再生等优点正逐渐引起研究者的关注,但是木质素大分子结构的复杂性以及衍生物来源的多样性,限制了其广泛和高附加值应用。本论文以木质素磺酸钠和硫酸盐木质素为原料,通过化学改性等方法成功制备了系列木质素基水凝胶复合材料,并探讨了应用性能和相关机制,为木质素用作水凝胶复合材料的制备提供相关技术指导和理论基础。利用木质素磺酸钠与丙烯酸制备了木质素磺酸钠基单网络水凝胶,探讨了水凝胶的各组分用量对水凝胶性能的影响,并对水凝胶流变行为进行了研究,分析了水凝胶的触变性和它的内部结构及性质。用质构仪对水凝胶进行拉伸和压缩测试,分析了其力学性能。结果表明,交联剂用量越多,水凝胶弹性越低,变硬,易碎,且溶胀率降低。扫描电镜的结果展示了丙烯酸单体不足时并不能呈现网络结构,但随着丙烯酸用量的增加,水凝胶的网络结构越来越致密,溶胀率下降,而且溶胀后的水凝胶呈现松弛状态。随着木质素磺酸钠用量的增加,水凝胶的孔隙和网络状结构减少,凝胶变得更紧密,木质素磺酸钠在水凝胶中充当填充剂的作用,木质素磺酸钠的量的变化对水凝胶的热稳定性没有影响。流变行为分析发现温度可以迅速提高共混溶液黏度,使其变为水凝胶,水凝胶交联密度的提高会降低弹性和黏性,因此,可以通过控制网络交联密度来得到特定粘弹性质的水凝胶;力学分析得出,在适量范围内,丙烯酸和木质素磺酸钠用量的提高会改善水凝胶的抗压强度,但两者的提高都不利于断裂伸长率。另外,木质素磺酸钠基单网络水凝胶具有极强的粘附性,可以粘附橡胶、不锈钢块、木头、铝器、玻璃、塑料、大理石、铁制工具等许多材料,用它对不锈钢片、有机玻璃和纸进行粘附强度测试,粘附强度分别达到307 k Pa、301 k Pa和174 k Pa。制备过程中交联剂用量的增加不利于粘附强度,另外,粘附强度与水凝胶的含水量呈线性关系。在木质素磺酸钠单网络水凝胶的基础上探索引进海藻酸钠-氯化钙体系,组成了双网络结构水凝胶,通过力学性能测试探索木质素磺酸钠、交联剂和海藻酸钠的用量在水凝胶网络组成中对水凝胶压缩性能和循环压缩性能影响。木质素磺酸钠作为一种填充性物质,它主要通过氢键参与对水凝胶结构的增强,当它的用量维持在一个合适范围时,可以增强水凝胶的结构强度,一旦过量,水凝胶的强度将会迅速下降。对水凝胶循环抗压测试,水凝胶的强度能够抵御超过90次高形变快速压缩。另外,经过氯化钙溶液浸泡处理的水凝胶抗压强度和韧性提高明显,粘附性下降。采用先磺酰化再氨化的改性策略,对硫酸盐木质素进行氨基化处理,制备了具有了高氮含量的改性木质素,氮含量达到了18.74%。样品表征发现,改性木质素热稳定性下降,尺寸小的颗粒更多,形貌上具有很多的碎片结构。对其抗菌性能进行了分析和探讨,发现改性后的氨化木质素具有很高的抗菌性能,对大肠杆菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到了97.34%、99.69%和97.79%。随着氨基含量增加,抗菌效果也能得到增强。将改性木质素负载于琼脂水凝胶上,负载水凝胶依然拥有抑制大肠杆菌繁殖的能力。