综述：木质素功能化修饰及其在生物复合材料中的应用研究

（编辑推荐）本综述系统梳理了木质素（lignin）作为天然芳香族高分子的改性策略（化学功能化/物理调控）及其在智能包装、生物医用材料等领域的应用，突破其结构异质性限制，为农林副产物高值化转化提供理论框架。全文涵盖羟基官能化、定向解聚等关键技术，强调界面相容性（interfacial compatibility）与功能响应性提升路径。

　　

Abstract
随着可持续材料创新推进，木质素——植物界第二丰富的天然芳香族聚合物，因其独特的苯丙烷单元网络结构、高碳含量和丰富官能团特性，成为绿色聚合物体系开发的关键候选原料。然而其结构复杂性、化学惰性及分子量分布不均等问题制约直接应用。通过化学功能化和物理调控等改性策略，可精准调控其反应活性、热稳定性及界面相容性，进而制备高性能木质素基功能复合材料。

Introduction
化石基合成聚合物（如PS、PVA）虽性能优异，但不可降解性导致微塑料污染等问题加剧。生物基聚合物以其原料可持续性和生态兼容性成为研究焦点。木质素作为植物细胞壁天然生物大分子，凭借储量丰富、结构可调等优势，在绿色聚合物领域崭露头角。其作为木质纤维素生物质主要组分，通过共价键连接纤维素与半纤维素形成三维网络，赋予植物组织机械强度。当前应用已拓展至生物基材料工程（绿色塑料前体）、精细化学品（乳化剂）及功能添加剂（阻燃剂）等领域。

Extraction of lignin from biomass
木质纤维素生物质中木质素（15–30%）与碳水化合物通过强分子间作用力结合，提取难度大。来源与提取方法（如有机溶剂法、酶解法）显著影响产物理化性质。关键因素包括溶剂选择性、温度控制及预处理强度，这些条件决定了木质素的纯度、分子量分布及活性基团保留度。

Chemical modification
木质素的高芳香性和富碳结构使其成为生物复合材料理想候选。其酚羟基和脂肪羟基为化学修饰主要靶点，通过酯化、醚化等反应引入新活性位点。例如，环氧丙烷改性可提升与聚乳酸（PLA）的相容性，而磺化处理则增强水溶性，适用于药物递送系统构建。

Physical modification
物理改性通过超微粉碎、静电纺丝等技术调控材料形态学特性。纳米纤维化木质素可显著提高复合材料拉伸强度（提升40%以上），而等离子体处理能在不改变化学组成前提下增强表面润湿性，适用于食品包装涂层。

Applications of modified lignin
改性木质素已实现从低值副产品到高值材料的跨越：

• 纳米农药载体：pH响应型木质素微囊可精准释放活性成分
• 医用敷料：季铵化木质素表现出广谱抗菌性（对E. coli抑制率>90%）
• 防晒剂：木质素纳米颗粒对UVB吸收效率达SPF50+标准

Conclusion and future perspectives
尽管木质素结构异质性仍是规模化应用瓶颈，但通过多尺度修饰技术（如定向解聚制备单酚类化合物）与界面工程策略，其在功能材料领域的潜力将持续释放。未来研究需聚焦标准化提取工艺开发及生命周期评估体系建立，以加速其从实验室向产业化转化。