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木质素磺酸盐是酸法制浆造纸工业的副产品，来源丰富，价格低廉。蔗渣木质素磺酸镁（简称木镁）是以竹子、甘蔗渣为主要纤维原料采用亚硫酸氢镁法制浆红液中的主要成分，作为普通减水剂或高性能外加剂的复配原料，应用于建筑、桥梁、公路等混凝土工程。但由于制浆原料的差异，蔗渣木质素磺酸镁的减水性能不如木材为原料的制浆红液得到的木质素磺酸盐，影响了人们对蔗渣木质素磺酸镁的回收利用，造成了可再生资源的浪费。因此，进一步提高非木本木质素磺酸盐的减水性能，不仅可以扩大木质素磺酸盐减水剂的应用范围，而且对于减少环境污染和开发利用可再生资源均具有重要意义。
针对蔗渣木质素磺酸镁的原料复杂、产量大、性能波动较大，应用基础研究较薄弱的现状，人们也对其进行了改性研究，但改性后性能不理想或改性成本过高。本论文以木镁为研究对象，并与木材木质素磺酸钙（简称木钙）进行对比，通过凝胶色谱、紫外、红外、官能团含量测定以及核磁共振谱等先进测试分析方法，研究了蔗渣木镁的结构特征、表面物化性能及其作为减水剂的应用性能。
研究结果表明，木镁中含有较多的对称性较高的紫丁香基结构，而木钙中含有较多的愈创木基结构；木镁的重均分子量为6630，数均分子量为520，木镁的重均分子量不足木钙的3/5，数均分子量是木钙的1/5左右；官能团含量测定表明木钙的磺酸基含量较高，为1．15mmol·g-1，木镁的含量较低只有0．75mmol·g-1。
对木镁、木钙的表面物化和应用性能进行研究，结果表明，木镁的表面活性较木钙的差，在木镁溶液中水泥颗粒的ζ电位绝对值比木钙的低；吸附性能测定表明，木镁在水泥颗粒表面的吸附量随着浓度的增加不断增加，达到较高浓度时，仍未达到饱和，而水泥对木钙的吸附呈现Langmuir型；木镁溶液与木钙溶液的起泡能力相差不大，但木镁的泡沫稳定性略好。在相同的掺量下，掺加木镁的水泥净浆流动度要小于掺加木钙的，木镁的初、终凝时间都小于木钙的初、终凝时间，掺木镁的砂浆抗压强度比都大于木钙的。影响木镁的减水分散作用的主要原因是其磺化度和分子量较低，分子量分布较宽。
采用超滤分级方法将木镁分为四种不同分子量分布的级份，通过凝胶色谱、紫外、红外、官能团含量测定和核磁共振谱等研究了不同分子量级份木镁的分子结构特征。结果表明，低分子量级份木镁含有较多的对称性较高的紫丁香基结构，而高分子量级份木镁中含有较多的愈创木基结构；不同分子量级份的木镁的磺酸基含量有一定的差异；随着分子量的增加，不同级份的木镁的羧基含量大体上呈降低的趋势；酚羟基的含量随着级份的分子量增加而增加。
对不同分子量级份木镁的表面物化和应用性能进行研究，结果表明，随着相对分子量的增大，木镁溶液降低表面张力作用增加，其中分子量较高的级份木镁溶液的最低表面张力达到44．94mN/m；高分子量级份木镁溶液中水泥颗粒的ζ电位绝对值比低分子量级份的高；水泥对低分子量级份和高分子量级份木镁的吸附呈现Langmuir型，且饱和吸附量均低于相同浓度下中分子量级份木镁；随着相对分子量增大，木镁的起泡能力和泡沫稳定性逐渐增强，且泡径由粗变细。在相同的掺量下，随着木镁相对分子量的增大，其减水分散性能增强，水泥净浆的初、终凝时间逐渐延长，而由于过强的起泡性能，导致掺高分子量级份木镁的砂浆抗压强度降低。
研究了氧化、磺化反应等化学改性法对木镁的减水分散性能的影响。结果表明，影响Fenton氧化改性产物性能最主要的因素是双氧水用量，其次为反应时间，反应液浓度，硫酸亚铁用量，最优工艺条件为：反应液浓度为20％，硫酸亚铁用量为10．0g/100g木镁，双氧水用量为50．0g/100g木镁，反应温度为80℃，反应时间为3．5h，与改性前相比，在水灰比为0．40，掺量为0．40％时，可使水泥净浆流动度从148mm增加到186mm；用NaHSO3、Na2SO3和Na2S2O5等作为磺化剂的时候，对木镁进行磺化改性，结果表明Na2SO3的磺化改性效果最优，但用氨基磺酸和甲基磺酸进行改性时，无明显效果。而氧化磺化改性工艺对于反应产物的减水分散提高不大，甚至会使其性能稍差，说明预氧化对于提高木镁在磺化段的反应活性作用不大。
研究了木镁与萘磺酸盐接枝共聚对产物性能的影响。结果表明，影响接枝改性产物性能的主要因素是水解段后的酸度、缩合段的反应温度、木镁的加入时间和加入量。确定了合成接枝共聚改性产品的适宜的工艺条件为：木镁的加入量为8．47％，水解段后的酸度为30％左右，缩合段的反应温度为105～110℃，先在1．0h内加入完甲醛，后加入木镁溶液。当水灰比为0．32，掺量为0．60％时，掺接枝改性产品的水泥净浆流动度达到194mm。
研究了木镁与其它减水剂按照不同比例进行复配后的水泥净浆流动度随时间变化的规律，结果表明，通过与高效减水剂的复配，可明显改善木镁的减水分散性能。