工业碱木素是制浆造纸行业中最主要的废弃物,在大多数情况下,企业为减少经济成本追求效益很少将其回收再利用,而是选择将其排放到江河或者就地进行焚烧,这些做法不仅浪费了大量的物质资源,而且还严重污染了环境。因此,国内外大量研究学者对工业碱木素进行了改性研究,主要是通过化学、物理、生物等方法。虽然取得了一定的进展,但是考虑到实际的经济成本以及这些研究方案本身存在的问题等因素,往往大多改性方法还停留在实验室里,难以形成大规模工业化利用。而木质素分子结构单元与苯酚基本相似,因而可以利用木质素代替苯酚制备酚醛树脂胶黏剂。但由于木质素本身的化学活性较低,其利用率受到了很大的限制。因此为了提高木质素的反应活性,本文以氯化胆碱与尿素作为原料合成低共熔离子液体,通过控制原料的摩尔比、温度和时间来确定合成该低共熔离子液体系的最佳工艺条件,在此基础上加入不同用量的氯化钯催化剂,探讨对木质素化学结构以及其化学反应活性的影响,通过紫外分光光度(UV)、红外光谱(FTIR)、核磁共振(1H NMR)等方式对木质素结构变化进行分析;然后将改性前后的木质素替代部分苯酚制备酚醛树脂胶黏剂,通过检测木质素酚胶的各项热学和力学性能最终确定木质素的代替量;为了考虑该实验的经济成本和时间等因素,以便使该研究能够大力推广应用,对氯化钯低共熔离子液体进行循环回收利用,采用紫外分光光度(UV)、光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)相结合的方法对循环利用低共熔离子液体改性的木质素进行表征。现研究的主要结论如下:(1)在合成低共熔离子液中,氯化胆碱与尿素组成的摩尔比对其产率的影响最为显著,其次是反应温度,而反应时间影响并不明显。从正交实验分析可知氯化胆碱与尿素的摩尔配比为1:2,反应温度为80℃,反应时间0.5小时可以得到较高的产率;另外其粘度、电导率以及热稳定性在这种反应条件下处于最佳状态。(2)在合成的低共熔离子液体中加入催化加氯化钯后对木质素的化学结构有较大的改性,主要官能团发生了变化,总酚羟基含量大幅增加,在几种处理条件中,低共熔离子液体与木质素质量比为10:1,处理时间2h,温度90℃时,当加入氯化钯催化剂占木质素质10%时的改性效果最好。(3)改性前后的木质素代替部分苯酚制备的木质素酚醛树脂随着木质素替代量增多,木质素胶黏剂的固化速度加快,但其合成的胶合板的胶合强度不断降低,同时游离甲醛的含量也随着替代量的增加不断升高。综合各方面性能以及降低成本要求,当改性过的木质素替代苯酚量为40%时,其胶合强度达到了1.29Mpa,并且其压制成的胶合板符合国家I类胶合板的标准,实现了改善环境和节约资源的目标。(4)通过XPS光电能谱仪、紫外分光光度计、扫描电子显微镜三种不同的仪器对木质素微观进行表征分析,都表明了氯化钯低共熔离子液体对木质素具有催化改性的作用,而且能够实现循环利用3次,其改性效果与首次改性木质素作用基本相同,这样就可以大大减少本实验的经济成本和实验时间,以便使该实验能够大力推广应用,进而工业化生产,实现变废为宝的目的。