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木質素是由聚合的芳香醇構成的一類物質，通常存在于木質里，主要作用是通過形成交織網來硬化細胞壁，為次生壁主要成分。木質素主要位于纖維素纖維之間， 起抗壓作用。在木本植物中，木質素占25%。

木質素的熱分解是在250~500 °C的溫度范圍內逐漸進行的, 但在310~420°C熱分解最快, 形成大量的氣體和液體產物。木質素熱分解后形成炭的產量約達55%。由于木質素的結構復雜。隨著科學技術不斷進步，人們應用各種先進的儀器和技術來探討炭化的過程,其中代表性的是熱重分析和差熱分析, 這2種技術使人們已經能夠了解木材在升溫過程中的放熱情況和重量損失情況, 由此確定熱分解的反應級數、反應動力學、反應所需要的最小活化能及主要成分的熱分解情況, 這些新技術使木材及纖維素、半纖維素、木素的熱解機理邁進了一大步,讓人們對木材炭化的過程有了深刻的認識。

Byrne和Nagle對7個樹種進行了熱重分析, 得出熱解溫度與重量損失之間的關系曲線。最早的重量損失率是因為結合水的脫離, 接著重量損失率便是高聚糖分解造成的, 達到200°C時,半纖維素開始斷鏈, 隨著半纖維素的分解, 重量損失速率增大,大約到290°C開始減緩; 隨后纖維素和木質素發生分解, 重量損失速率又變大,到360°C達最大值, 此時纖維素分解達最大值, 而木質素仍然持續分解,400時重量損失已經達70%;400以上木質素仍然繼續分解, 直到800°C, 重量損失達79%,即炭化得率為21%。