改性纤维素
改性纤维素
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5、乳化食品
• 搅打奶油是水包油型乳状液中的气泡，因为气泡 壁很薄难以维持，使用物理改性纤维素如微结晶 纤维素能够维持其的结构完整性。此外，纤维素 醚类能够聚集在气液界面从而保持气泡壁的完整 性。
• 甲基衍生物在界面形成的胶凝稳定了气泡壁，使 产物具有更好的回弹力和稳定性。
• 纤维素胶的持水性可减少搅打产品脱水收缩，使 其在冷藏后恢复原来的性质。
性
微原纤维化纤维素
纤
维
纤维素无机酸酯 纤维素酯类
素
化学改性纤维素
纤维素有机酸酯
羧甲基纤维素（CMC）
纤维素醚类 甲基纤维素（MC）
羟丙基甲基纤维（HPMC）
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制备方法
• 目前改性纤维素的生产方法主要有： 物理方法和化学方法。
（1）微晶纤维素粉（MCC） 用植物纤维原料与无机酸捣成浆状，制 成α-纤维素，使纤维素作部分解聚后 除去非结晶部分提纯而得。
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4、流体食品
• CMC在可溶性固体浓度很高（45%-60%）的体 系中是一种有效的增稠剂，并且同大多数化学改 性纤维素一样能够形成透明的溶液，这种性质正 好是果酱、果汁这类食品所需要的。
• CMC有假塑性，口感爽快，同时具有良好的悬浮 稳定性。由于果汁颗粒是带负电的，所以加入带 负电的胶体可以增加颗粒之间的静电排斥作用， 0.4-0.5%浓度的CMC就可以完全阻止果汁的澄清。
（1）改性纤维素可以提供食品保持完整所需要的结 合力并有助于改善食品品质。目前在以碎鱼、碎虾 为原料生产鱼块和虾块的过程中添加少量的MC可 以使产品具有低温挤压成型性和高温稳定性，可以 保证产品在高温油炸的稳定。
（2）由于纤维素衍生物形成胶凝，含水量较高，可 以增加水相的粘度，所以使用纤维素代替肉制品中 的部分脂肪，可以改善结构性质，产生润滑的稠度， 增强脂肪口感。而这一点也正好符合低脂肪的消费 观念。
新型纤维素材料研究及应用
新型纤维素材料研究及应用近年来，随着人们对环保材料的需求日益增加，纤维素材料受到了越来越广泛的关注。
纤维素材料广泛存在于植物细胞壁中，是一种天然的高分子材料。
在对纤维素材料的研究中，新型纤维素材料的研究及应用成为了研究的重点之一。
一、新型纤维素材料的研究新型纤维素材料的研究主要围绕着其改性方面展开。
纤维素作为一种高分子材料，其化学性质十分稳定，因此在实际应用中需要对其进行改性。
在改性方面，主要采用了化学改性和生物改性两种方法。
化学改性：通过对纤维素进行化学反应，引入不同的官能团，改善其性能。
其中，乙酰化、磺化和丙酮化等是常用的化学改性方法。
例如，将羟基取代为乙酰基，可以提高吸水性能和安定性，从而提高其应用性质。
生物改性：通过利用细菌、真菌、酵母等微生物对纤维素进行酶解，形成新的物质，并进一步对其进行改性。
生物改性具有绿色环保的特点，并且增加了材料的多样性和特殊性能。
例如，利用生物酶降解纤维素，可以得到纤维素纳米晶体纤维，该材料具有高比表面积、高晶度和高强度等优点。
二、新型纤维素材料的应用随着新型纤维素材料的研究，其在各个领域的应用也逐步拓展。
目前，其主要应用于以下三个领域：1.环保领域：新型纤维素材料可以覆盖传统化学材料的应用范围，如食品保鲜、药品包装、化妆品等。
与传统材料相比，新型纤维素材料具有更好的生物降解性和可再生性，不会对生态环境产生负面影响。
2.建筑领域：纤维素纳米晶体纤维可以作为水泥添加剂，能够提高水泥的强度、粘度和延展性，同时还能降低水泥的碳排放量，实现绿色环保建筑。
3.医疗领域：纤维素材料的生物相容性好，可以制备成各种医疗用品，如修复组织、细胞培养、药物控释等。
纤维素纳米晶体纤维可以形成三维的纤维素支架，作为人造血管，具有良好的生物相容性和血液相容性。
总之，新型纤维素材料研究及应用在环境保护、建筑和医疗等领域拥有广泛的应用前景。
未来，随着人们对绿色环保材料的需求日益增加，新型纤维素材料将得到进一步的研究和应用。
纤维素的结构层次
纤维素的结构层次
1纤维素的定义
纤维素是一种被广泛使用的天然细胞壁原料，它具有良好的抗拉和抗压性能，并且在固化和改性后具有高稳定性，常用于制造特种塑料、涂料、造纸等各种应用领域。
2纤维素的结构层次
纤维素的结构层次被分为三个不同的部分：原始纤维素、纤维素纤维和改性纤维素。
1)原始纤维素：它由一个多层细胞壁组成，其结构层次由由外层激膜、中层透明或视膜、内层纤维织物组成。
它由水存在的植物细胞壁组成，一般由纤维素单层包裹在植物细胞壁中。
2)纤维素纤维：它是一种纤维素纤维组装体，由多只嵌紧折叠的纤维素单层包裹体组成，每束纤维素纤维由多只水平并联的纤维素包裹体构成。
它具有十分良好的缓冲性能和拉伸性能。
3)改性纤维素：改性纤维素是经过特殊处理的纤维素，它包括水解纤维素和高分子修饰的纤维素。
水解纤维素经过水分解反应以达到改质的目的，改变了纤维素结构层次，为制造各式塑料和涂料提供原材料。
高分子修饰的纤维素则经过化学或物理方法将高分子物质与纤维素结合，以改变纤维素的物理性能。
总而言之，纤维素的结构层次由原始纤维素、纤维素纤维和改性纤维素三个部分组成，无论是水解还是修饰纤维素，其都是为了改善纤维素的性能，适应不同的应用领域而进行的改性。
纤维素改性
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2.1.4 生物技术
生物技术作为预处理手段，开始是将酶应用于制浆工 艺的打浆过程。纤维素酶处理虽然使纤维间的结合力增强， 但由于纤维素酶对纤维素链的部分降解，导致纸浆黏度降 低。用无纤维素酶活性的木聚糖处理后，纸浆的减少量低 于总纤维质量的2%，而原纤化程度得到提高，纤维间结合 力增强，打浆时间也大为缩短。
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2.1.2 物理预处理方法
各种机械加工处理由于机械应力的作用，可大 大改变纤维素纤维的物理和化学性质，提高纤维素 对各种化学反应和酶水解的可及度和反应性，其作 用的大小与采用的机械处理的方式即机械力大小和 能量大小有关。
常规的物理活化方法包括干法或湿法磨、蒸汽 爆炸、氨爆炸、溶剂交换或者浸润等。在物理预处 理过程中，纤维素的形态结构会发生变化，使可及 的表面和小孔增加。
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2.3.3 纤维素的接枝共聚
利用纤维素的羟基作为接枝点，将聚合物连接 到纤维素骨架上，依据接枝聚合物的结构、性质、 相对分子质量的不同，可赋予纤维素多种性能和 用途，同时又不会完全破坏纤维素材料所固有的 优点，成为纤维素化学改性的研究热点.
传统的接枝方法是:通过纤维素与丙烯酸、丙 烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、苯乙烯等高 分子单体之间进行多相接枝共聚反应，实现纤维 素的多功能化.
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2.1.1 化学预处理方法
至今，氢氧化钠溶液的润胀处理是发现最早、 应用最广、最有效的对纤维素进行预处理的手段 之一。研究发现，碱润胀后纤维素可及度提高。 纤维素在碱溶液中的润胀有一最优的浓度，例如 棉纤维素在氢氧化钠中的润胀以18%最佳。
也可用其它化学试剂对其进行适当的预处理。 例如：用氯化锌处理纤维素，可提高纤维素酶水 解的速率和产率及纤维素的接枝率。甲胺、乙胺 等胺类试剂对棉纤维素有消晶作用，也可提高纤 维素酯化反应的反应活性等。
再生纤维素纤维制造及改性
再生纤维素纤维制造及改性再生纤维素纤维（Regenerated Cellulose Fibers）是一种由天然的再生纤维素基材料制成的纤维。
它们具有良好的柔软度、透气性和吸湿性，因此被广泛用于纺织品、包装材料和医疗领域。
在本文中，我们将详细介绍再生纤维素纤维的制造过程和改性方法。
再生纤维素纤维的制造过程通常分为两个主要步骤：纤维素的溶解和纤维的再生。
首先，天然的纤维素基材料（如木浆或棉花）被打浆处理，以去除其中的非纤维素成分。
然后，将纤维素与溶剂（通常是铜氨液或再生纤维素工业中通常使用的浓硫酸）混合，制成纤维素溶液。
这个溶解步骤是关键的，它要求控制溶液的浓度、温度和pH值，以确保溶液的稳定性和均匀性。
接下来，纤维素溶液通过纺丝或喷丝技术将溶液逐渐引出，形成连续的纤维。
这个过程包括溶液的过滤、升温、喷射、凝固和纤维的拉伸。
在升温过程中，溶液中的溶剂将挥发，纤维素开始凝固。
在凝固过程中，纤维素链之间形成了交联，使得纤维的结构得以固定。
然后，纤维通过拉伸过程，使得纤维的物理性能得到进一步的改善。
然而，再生纤维素纤维的性能通常不足以满足特定应用的需求，因此需要对纤维进行改性。
一种常见的改性方法是添加各种添加剂来改变纤维的性能。
例如，添加柔软剂可以提高纤维的柔软度和舒适性；添加抗菌剂可以防止微生物的生长；添加阻燃剂可以提高纤维的耐火性能。
另一种常见的改性方法是化学处理。
这通常包括纤维的表面处理和纤维的交联。
表面处理可以通过涂覆或浸渍的方式进行，以改变纤维的表面性质。
例如，纤维可以涂覆一层水疏水剂，使其具有较好的防水性能。
交联是通过引入交联剂并进行热处理来改变纤维结构的方法。
这可以提高纤维的强度、耐久性和抗皱性能。
此外，纤维的纺织和后处理过程也可以对纤维进行改性。
例如，纤维可以进行漂白、染色、印花和整理等处理，以改善纤维的外观和手感。
这些方法可以根据具体应用的要求进行选择和组合。
总之，再生纤维素纤维的制造和改性是一个复杂的过程，涉及到纤维素的溶解、纺丝、凝固和拉伸等多个步骤。
改性纤维素膜研究
4、3 聚丙烯腈/醋酸纤维素（PAN/CA） 共混超滤膜的研制与改性
3、1 PAC/CA膜制备: 将LiCl溶于溶剂中，加入一定的不同比例的PAN和 CA，50℃恒温溶解后，用相转化法制膜。 3、2 水通量和截留率测定: 用杯式超滤器。在0.1MPa的压力下，测定水通量 (J)。用0.1％的BSA溶液测定截留率(R)。 3、3 PAN/CA膜的水解改性: 分别用不同浓度的NaOH的乙醇溶液和硫酸溶液对 共混膜进行水解改性，比较不同的水解改性剂和不同水 解时间对膜性能的影响。
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五、结语
由于膜广泛应用于人们的生产和生活中，纤维 素作为制膜材料，对其进行优化具有非常大的前 景，目前，正有不少人对其进行不懈的研究，相信 不久的将来，定会有很大的收获。
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二、纤维素的分子结构
纤维素(Cellulose)是一种天然高分子化合 物，是由若干个葡萄糖彼此以β -1,4-苷键连接 而成的线型分子，其分子结构式(C6H10O5)n为：
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三、纤维素改性反应概述
这些反应包括酯化反应、醚化反应和接枝共 聚反应。 反应主要取决于两个因素：(1)纤维素葡萄糖 基环上游离羟基的反应活性；(2)反应物到达纤 维素分子上羟基的可及度，即反应物接近羟基的 难易程度。由于固态的纤维素使大部分高反应羟 基封闭在晶区内,所以在反应前,须对纤维素进行 物理或化学处理。
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结果表明: (1)加有氯化锂(LiCI)的二甲基乙酰胺(DMAC) 是PAN/CA共混体系的良溶剂． (2)当聚合物的质量分数为14％，PAN/CA共混 比为50/50时，所制得的共混超滤膜的性能较好。 (3)对共混超滤膜进行水解改性的实验发现: 膜的截留率上升，水通量下降。 (4)用酱油、药酒为料液的超滤实验表明：共 混膜和水解改性膜的耐污染性能优于聚丙烯腈 (PAN)、聚砜(PS)和磺化聚砜(SPS)膜。
改性纤维素
+ CH3COOH
Байду номын сангаас
H2SO4
P OCOCH3
3
+ H2O
醋酸纤维物性稳定，不燃，可用作制造电 影胶片的片基材料、制漆和各种塑料制品，最 大用途是制造人造丝。
d. 纤维素醚
将碱纤维素与氯乙酸钠反应可制得具有多种 重要用途（胶体保护剂、粘接剂、增稠剂、表面 活性剂等）的羧甲基纤维素：
羟甲基纤维素
羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶 液、有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋 形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、 耐盐、悬浊等特性，且生理无害，因此在 食品、医药、日化、石油、造纸、纺织、 建筑等领域生产中得到广泛应用。
硝化纤维素有军用和民用两大应用领 域，军用部分主要集中在兵器火炸药行业 生产，实行军品管理。民用部分主要用作 涂料，赛璐珞，人造纤维，电影胶片油墨 等多个领域。
硝化炸药
乒乓球
胶片底黑
纤维素乙酸酯 纤维素乙酸酯常被称为醋酸纤维素，物 性稳定，不燃，由乙酸或乙酸酐在硫酸催化 下与纤维素反应制得：
P OH
b. 粘胶纤维
纤维素黄原酸酯
粘胶纤维
粘胶纤维吸湿性好，穿着舒服，可纺织 性优良，常与棉毛或各种合成纤维混纺、 交织、用于各类服装及装饰用纺织品。高 强力粘胶纤维还可用于轮胎帘子线、运输 带等工业用品。
c. 纤维素酯
纤维素与酸反应酯化可获得多种具 有重要用途的纤维素酯。重要的有： 硝化纤维素：
硝化纤维
e. 应用前景
纤维素原料丰富、耐酸碱腐蚀、成本较 低，改性纤维素技术及其应用越来越受到重 视。改性纤维素目前较多应用于传统环保领 域，国外已经延伸到高附加值的药物缓释领 域，总之，随着不可再生资源的日益短缺， 纤维素改性材料在各个行业中将具有更广阔 的应用前景。
再生纤维素纤维制造及改性
⑵与酸反应
适当条件下发生酸性水解（纤维素大分
子的配糖连接对酸不稳定），如条件剧烈， 则水解的最终产物为葡萄糖。
⑶与碱反应
在适当条件下发生配糖连接碱性降解及
端基的“剥皮”反应，导致纤维素的聚合
度降低。与浓NaOH溶液作用，生成碱纤维
素。
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⑷酯化反应
与各种无机酸和有机酸反应，生成各种酯化 物，如硝化纤维素、醋酸纤维素、纤维素黄酸酯 等。 ⑸醚化反应
能很好地溶解在铜氨溶液和复合有机溶液体 系中
对金属离子具有交换吸附能力（木质素和半 纤维素的作用）
具有良好的对水和其他溶液的吸附性，吸附 性的强弱与纤维素结构及毛细管作用有关
200 ℃以下热稳定性尚好， 200 ℃以上聚合
度下降
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⒋纤维素的化学性质
⑴氧化反应
分子中的部分羟基被氧化成羧基或醛基， 同时分子链发生断裂。
• 1891年，克罗斯（Cross）、贝文 （Bevan）和比德尔（Beadle）等首先制
成了纤维素黄酸钠溶液，因其粘度很大， 命名为“粘胶”。
• 1893年，出现最早制备化学纤维的方法 （粘胶遇酸后，纤维素又重新析出）。
• 1905年，穆勒（Mueller）等发明了稀硫酸
和硫酸盐组成的凝固浴，使粘胶纤维的性
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• 改性—兼具0粘200胶8 2纤009 维201与0 2合011 成201纤2 维优良性能和特 殊功能的纤维素纤维；
• 开发环境友好型非粘胶法纤维素纤维绿色生产 工艺。
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生产纤维素纤维的基本原料
一、植物纤维的原料来源及其化学成分 植物纤维（植物的一种细胞）是制造
纤维素浆粕的原料，纤维素浆粕是生产再 生纤维素纤维的原料。 ⒈木材纤维
纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展
纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展纤维素的改性及在废水处理中的应用研究进展一、引言纤维素是一种天然高分子化合物，广泛存在于植物细胞壁中，是植物的主要组成部分之一。
由于其结构特殊，纤维素具有良好的吸附性、吸湿性、机械强度和生物降解性等特点，因此被广泛应用于各个领域。
然而，在进行废水处理过程中，纤维素存在一定的限制，如其吸附能力有限、稳定性较差等。
因此，改性纤维素的研究及其在废水处理中的应用具有重要意义。
二、纤维素的改性方法1. 物理改性物理改性是通过改变纤维素的形态和结构来提高其性能。
常见的物理改性方法包括机械破碎、化学预处理、温度处理等。
例如，通过高温处理可以改变纤维素的组织结构，使其具备更好的吸附性能。
2. 化学改性化学改性是通过改变纤维素的化学结构来提高其性能。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、硫化等。
例如，通过酯化改性可以提高纤维素的亲水性，使其更好地应用于废水处理中。
3. 生物改性生物改性是利用生物酶对纤维素进行降解和改变其结构。
常见的生物改性方法包括微生物发酵、酶法处理等。
例如，通过微生物发酵可以改变纤维素的结构，使其具备更好的吸附性能。
三、改性纤维素在废水处理中的应用改性纤维素在废水处理中主要应用于吸附剂、过滤剂和生物膜等方面。
1. 纤维素吸附剂改性纤维素作为吸附剂能够吸附废水中的有害物质，如重金属离子、有机物污染物等。
改性纤维素具有高吸附能力、大比表面积和良好的生物降解性能，在环境保护和废水处理中有着广泛的应用前景。
2. 纤维素过滤剂改性纤维素还可以用作过滤剂，用于废水中悬浮物的去除。
改性纤维素具有优异的吸附性能和过滤效果，能够有效地去除废水中的颗粒物质和胶体物质，从而达到净化水质的目的。
3. 纤维素生物膜改性纤维素还可以用于构建生物膜，用于废水中有机物的降解和去除。
改性纤维素具有良好的附着性能，能够提供良好的基质和环境，有利于生物菌群的生长和活性酶的表达，从而加速废水中有机物的降解过程。
改性纤维素
1、焙烤食品
• 热凝胶型的衍生物对于面包和蛋糕的结构 非常有利。 有界面活性， 非常有利。MC有界面活性，升高温度时形 有界面活性 成弹性胶凝可增加生面团的强度和出品率 增加生面团的强度和出品率， 成弹性胶凝可增加生面团的强度和出品率， 通过减少淀粉的凝沉速度有助于延缓老化， 通过减少淀粉的凝沉速度有助于延缓老化， 延长货架寿命。 也具有类似的作用。 延长货架寿命。HPMC也具有类似的作用。 也具有类似的作用 除此之外，在无麸质面包的生产中， 除此之外，在无麸质面包的生产中，纤维 可以作为麸质的替代品来模仿其粘弹性和 口感。 口感。
（2）纤维素醚类
• 纤素为基本原料， 经过碱化、醚化反应的生成产物。 经过碱化、醚化反应的生成产物。生产流 程如下图所示： 程如下图所示：
（3）纤维素酯类 ）
• 纤维素酯类是指在酸催化作用下，纤维素 纤维素酯类是指在酸催化作用下， 分子中的羟基与酸、酸酐、 分子中的羟基与酸、酸酐、酰卤等发生酯 化反应的生成物。 化反应的生成物。 • 与无机酸如硝酸、硫酸、磷酸等进行反应 与无机酸如硝酸、硫酸、 的生成物是纤维素无机酸酯。 的生成物是纤维素无机酸酯。 • 与有机酸如或酰卤的生成物是纤维素有机 酸酯。 酸酯。
概述
• 纤维素是一种天然高分子化合物，由很多 纤维素是一种天然高分子化合物， 吡喃葡萄糖彼此以β 1,4） D-吡喃葡萄糖彼此以β-（1,4）苷键连接 而成的线型分子，其结构式为(C 而成的线型分子，其结构式为(C6H10O5)n。 • 纤维素是草食动物和昆虫的主要碳水化合 物营养物质，对于人类没有营养价值， 物营养物质，对于人类没有营养价值，但 是通过一定的方法对纤维素进行特殊的处 是通过一定的方法对纤维素进行特殊的处 理就可以改变纤维素固有的特性， 理就可以改变纤维素固有的特性，形成具 有其他功能性质的衍生物， 有其他功能性质的衍生物，在食品工业中 得到广泛的应用。 得到广泛的应用。
纤维素改性研究进展
纤维素改性研究进展一、本文概述纤维素，作为一种广泛存在于自然界中的多糖，具有优良的生物相容性、可降解性和环保特性，因此在众多领域如造纸、纺织、食品、医药以及生物材料等方面都有着广泛的应用。
然而，纤维素本身的一些物理和化学性质限制了其在某些特定领域的应用，因此，对纤维素进行改性研究，以提高其性能并拓宽其应用范围，一直是科研工作者关注的热点。
本文旨在全面综述近年来纤维素改性研究的最新进展，包括改性方法、改性纤维素的性能及其在各个领域的应用。
文章首先介绍了纤维素的基本结构和性质，然后详细阐述了化学改性、物理改性和生物改性等主要改性方法，接着讨论了改性纤维素在造纸、纺织、食品、医药和生物材料等领域的应用现状，最后对纤维素改性研究的发展趋势和前景进行了展望。
通过本文的阐述，旨在为读者提供一个全面、深入的纤维素改性研究进展的参考。
二、纤维素改性方法纤维素作为一种天然高分子化合物，具有许多优良的性能，如良好的生物相容性、可降解性和环境友好性等。
然而，其固有的物理和化学性质，如亲水性、结晶性和热稳定性，限制了其在某些领域的应用。
因此，通过改性方法提高纤维素的性能，拓宽其应用范围，一直是科研领域的热点课题。
物理改性是一种简单而有效的改变纤维素性能的方法。
通过热处理、机械处理或高能辐射等手段，可以改变纤维素的结晶结构、形貌和分子链排列，从而改善其物理性能。
例如，热处理可以使纤维素分子链发生重排，提高其结晶度和热稳定性；而高能辐射则可以引发纤维素分子链的断裂和交联，形成新的功能基团。
化学改性是另一种广泛应用的纤维素改性方法。
通过引入化学试剂，如酸、碱、氧化剂或还原剂等，可以改变纤维素的化学结构和性质。
例如，酸处理可以使纤维素发生水解反应，生成低分子量的纤维素衍生物；而碱处理则可以破坏纤维素的结晶结构，增加其反应活性。
通过与有机化合物反应，还可以在纤维素分子链上引入特定的功能基团，如羟基、羧基、氨基等，从而赋予其新的性能。
纤维素的改性方法
纤维素的改性方法纤维素是一种天然高分子多糖，在植物细胞壁中起到结构支撑和稳定性的作用。
由于其无毒、无害、可再生的特性，纤维素广泛应用于食品、医药、纺织、造纸等领域。
然而，纤维素在某些应用领域的性能还需要改进，因此，纤维素的改性方法成为研究的热点之一。
下面将介绍几种常见的纤维素改性方法。
1. 化学改性化学改性是通过化学方法对纤维素进行结构改变，以改善其性能。
常用的化学改性方法包括酯化、醚化、取代反应等。
（1）酯化改性酯化改性是将纤维素中的羟基与酸酐类或酸酐性化合物反应，形成酯键。
这种方法可以改变纤维素的溶解性、热稳定性和降解性等性能。
（2）醚化改性醚化改性是将纤维素中的羟基与醚化试剂反应，形成醚键。
醚化改性可以提高纤维素的耐水性和抗酶解性能。
（3）取代反应取代反应是将纤维素中的羟基或其他官能团取代成其他官能团，以改变其化学性质和功能性。
常用的官能团包括羧酸、胺基、磺酸等。
2. 物理改性物理改性是利用物理手段对纤维素进行结构改变，以改变其性能。
常用的物理改性方法包括机械方法和辐射方法。
（1）机械改性机械改性是通过力的作用改变纤维素的结构和性质。
常用的机械改性方法包括高剪切、超声波处理、研磨等。
这些方法可以改变纤维素的晶型、分子大小以及物理性质。
（2）辐射改性辐射改性是利用电磁辐射或离子辐射对纤维素进行改变。
常用的辐射改性方法包括紫外光辐射、γ射线辐射等。
辐射改性可以改变纤维素的结构和性质，如分子量、溶解度等。
3. 生物改性生物改性是利用微生物或酶对纤维素进行改变。
生物改性可以提高纤维素的生物降解性、生物活性和抗菌性能。
常用的生物改性方法包括微生物发酵、酶解和转基因等。
（1）微生物发酵微生物发酵是利用微生物进行发酵过程中产生的酶对纤维素进行改变。
微生物发酵可以降解纤维素，提高其降解性能和可溶性。
（2）酶解酶解是利用酶对纤维素进行降解和改变结构。
常用的酶包括纤维素酶、葡萄糖酸酶等。
酶解可以提高纤维素的可溶性和生物降解性。
纤维素 改性方法
纤维素改性方法纤维素是一种普遍存在于植物细胞壁中的天然高分子化合物，具有良好的生物兼容性和生物降解性。
然而，由于其天然结构的特殊性质，其应用范围被严格限制。
为了拓宽纤维素的应用领域，需要对纤维素进行改性处理，改善其物理化学性质。
纤维素改性的方法有很多，主要包括物理改性、化学改性、生物改性等几种方式。
1. 物理改性物理改性主要是通过物理手段改善纤维素的物理性质，包括热学性质、机械性能等。
如超声波、高压处理、机械剪切等方法，这些方法都可实现对纤维素晶体结构的改变，增加其在溶液中的分散性，提高物理性质。
2. 化学改性化学改性是通过化学方法改变纤维素化学结构，使其物理性质发生改变，达到拓宽其应用领域的目的。
包括酸碱水解、酯化、磺化、取代反应等方法。
主要分为酸性、碱性和中性处理。
其中酸性处理是在酸性条件下将纤维素分解成较小的组分，一般采用硫酸、盐酸等。
碱性处理则是在碱性条件下使纤维素表面官能团发生化学反应，例如烷基化、羧化、醛化、磺化等。
中性处理则是通过环保型试剂处理，如EDTA、淀粉、酵母菌等。
其中磺化法改性效果最好，可提高纤维素溶解性、提高其热稳定性和增强纤维素的亲水性。
3. 生物改性生物改性是利用生物体内产生的酶或其他微生物将原生态纤维素结构分解，产生一系列新的附属物。
主要包括纤维素酶法和微生物发酵法。
纤维素酶法利用多种纤维素酶针对纤维素结构进行部分酶解改性，如替代法、羟化法、甲基化法等。
微生物法则利用微生物菌株对纤维素进行新附属物的生物合成。
不同的改性方法具有不同的特点和应用范围，应根据实际需要选择合适的改性方法。
通常，量大且精度要求不太高的纤维素改性常采用消化法；对于要求高的和发展中的领域，如纳米纤维素等，物理改性技术可以很好地处理纤维素；而在体外医疗器材及食品包装等领域中，应使用生物改性方式。
总之，纤维素是一种含量极高、来源广泛的可再生资源。
对纤维素进行改性处理能够将原生态纤维素的物理性质、化学性质等方面进行优化，从而拓宽其应用领域，更好地推动工业生产和环保事业的发展。
一种提高纤维素水溶性的化学改性方法
一种提高纤维素水溶性的化学改性方法
高校与高等教育：纤维素水溶性改性方法
纤维素是一种可用于食物、食品、医药、化妆品等行业的重要组成部分，其水
溶性改性方法具有重要的理论与实际意义。
一般来说，改善纤维素的水溶性可以分为化学改性和物理改性两类。
其中，化学改性技术是提高纤维素水溶性的有效手段。
它的主要原理是将纤维
素的高分子结构按照一定的反应模式与其他有机及无机物联系起来，以改善纤维素的水溶性和溶出能力，使其具有较高的溶解度。
常用的化学改性方法主要有改性剂聚合法、功能基芳基硅氧烷水解法、酸性助剂活化法、水解改性法等。
虽然化学改性法不但可以显著提高纤维素的水溶性，还可以改善纤维素的外观、抗腐蚀性能和机械性能，但也存在一定的不足，如反应条件控制较为复杂且耗时，并极易受到温度、pH值、催化剂活性、水洗次数等因素的影响，因此对改性过程
的控制非常关键。
同时，为了保持好改性效果，需要采取进一步的技术措施，如
在聚合水解法中，采取近乎理想的热量记录、排放和水解，在水解改性中，将酸性辅料、酶、抗氧化剂和活性剂等进行合理的配比，以确保改性效果最大化。
总之，化学改性是提高纤维素水溶性的有效方法，但也要注意控制好反应的条件，才能发挥最大的效用。
木材纤维素化学改性的反应机理和应用
木材纤维素化学改性的反应机理和应用木材和其他天然纤维素质材料被广泛应用于建筑材料、家具和纸浆制品等领域。
然而，这些天然材料在水中易膨胀、溶解并且难以耐火。
化学改性的方法，特别是通过纤维素化学改性，可以显著提高这些问题的解决效果。
纤维素是一种常见的天然聚合物，其结构由1,4-β-D-葡萄糖基聚合而成。
纤维素是世界上最广泛存在的有机物之一。
在植物细胞壁的构成中，纤维素占于60%以上的重量。
除了木材外，纤维素还可以从农作物、水生植物、甚至废弃物中提取出来。
改性之后的纤维素具有更广泛的应用。
例如，可以用于生产任何非木质材料，例如纸张、纺织品、织物、胶带等。
此外，纤维素的纤维本身也可以用于制造各种纸张和纸板。
在纤维素化学改性的领域中，最常用的方法之一是对纤维素进行酸解或碱解。
这会导致纤维素主链上的一些基团发生分解，从而形成新的化学键或活性基团。
例如，通过酸解可以高效地将木材纤维素分解成纤维素、半纤维素和木质素。
这些化学品可以用于生产新型纺织品、胶水、塑料和饲料。
此外，酸解还可以产生从木材中提取液的制备，作为生物燃料和化学品的原料。
酸解和碱解之后，可以使用其他化学品对产生的化学基团进行功能化修饰。
例如，在酸解过程中，羟乙酰基可以与纤维素反应，并在羟乙酰化反应中产生羟基化改性纤维素。
这种羟基化改性的纤维素具有相对较好的亲水性、强度和细度控制制备性。
性质良好的纤维素改性产物是极为重要的，它们有着广泛的应用。
进一步的化学反应可以使改性产物具有特定的功能和应用。
例如，在羟基化改性纤维素的基础上，可以通过硫酸酯化、甲基化和酰胺化等反应形成羟乙基纤维素和羟乙基纤维素酯类化合物，再通过交联反应形成高分子凝胶、涂层材料和自组装纳米材料等。
通过这些反应，不仅可以改善天然材料的优良性能，而且进一步扩展了其应用领域。
总之，纤维素化学改性有着广阔的应用前景，其发展已经为我们带来了很多新的材料和产品。
随着关于纤维素基材料的研究越来越深入，我们有信心在未来中创造更多的新材料和应用领域。
硝化竹纤维素工艺
硝化竹纤维素工艺硝化竹纤维素是一种改性纤维素材料，通过硝酸硝化处理而得。
它具有高熔点、耐热性和良好的机械性能，广泛应用于制造爆破器材、纺织品、塑料制品等领域。
本文将介绍硝化竹纤维素的工艺流程、性质以及应用。
硝化竹纤维素的工艺流程主要包括原料处理、硝化处理以及后处理。
首先，将竹纤维进行初步处理，包括去除杂质、切碎、漂白等。
接下来，将处理后的竹纤维置于硝化酸液中，进行硝化反应。
硝化反应时间和温度的控制是影响硝化程度的关键因素。
硝酸和硫酸的浓度以及酸液的配方也需要精确调控。
硝化反应完成后，需要进行充分的清洗和中和处理，以去除残余的酸性物质。
最后，对硝化竹纤维素进行干燥，以得到可用的硝化竹纤维素。
硝化竹纤维素的性质主要受制于硝化程度。
硝化程度越高，硝化竹纤维素的熔点越高，耐热性和力学性能也越好。
硝化竹纤维素的硝基含量一般在10%~15%之间，而硝基含量越高，硝化竹纤维素的爆炸性能也会更好。
硝化竹纤维素具有良好的柔韧性和可模塑性，可通过热压、注塑等方式加工成各种形状的制品。
同时，硝化竹纤维素还具有较好的防水性能和化学稳定性，可用于制作防水材料和化学反应容器。
硝化竹纤维素具有广泛的应用领域。
首先，它被广泛应用于制造爆破器材。
由于硝化竹纤维素具有较高的爆炸性能和稳定性，可以用来制作炸药、导火索等爆破器材。
其次，硝化竹纤维素还可用作纺织品材料，如服装、床上用品等。
硝化竹纤维素纺织品具有良好的光泽和手感，同时还具有阻燃性能，可用于制作阻燃服装等特殊用途纺织品。
此外，硝化竹纤维素还可以用于制造塑料制品、导电材料等。
然而，硝化竹纤维素也存在一些问题。
首先，硝化竹纤维素在加工和使用过程中易受湿气、热源和紫外线等外界因素的影响，导致性能的下降。
其次，由于硝化竹纤维素的硝基含量较高，其爆炸性能也较好，对于干燥和储存有较高的要求，需要采取相应的安全措施。
此外，硝化竹纤维素的制备工艺较为复杂，生产成本较高，限制了其在一些领域的应用。
纤维素磺酸酯 分子量
纤维素磺酸酯分子量
纤维素磺酸酯是一种天然高分子材料，它是通过在纤维素分子上引入磺酸基团（-SO3H）而得到的改性纤维素。
纤维素磺酸酯具有许多优良特性，如高强度、高韧性、良好溶解性和生物降解性等。
这些特性使纤维素磺酸酯在各个领域得到了广泛应用。
纤维素磺酸酯的分子量是指纤维素磺酸酯分子中纤维素基团的分子量与磺酸酯基团的分子量之和。
纤维素磺酸酯的分子量可以通过一系列实验方法进行计算，如高效液相色谱法、质谱法和核磁共振法等。
了解纤维素磺酸酯的分子量有助于研究其结构、性能和应用。
纤维素磺酸酯在众多领域具有广泛的应用，如制备高性能塑料、合成高分子材料、药物载体、化妆品添加剂等。
在环保领域，纤维素磺酸酯可作为水处理剂，用于去除金属离子和有机污染物。
此外，纤维素磺酸酯还可用于制备生物降解材料，以减少白色污染。
近年来，纤维素磺酸酯的研究现状不断发展，科学家们致力于改进纤维素磺酸酯的制备方法和性能研究。
在纤维素磺酸酯的制备过程中，研究者们不断探索新的催化剂、溶剂和反应条件，以提高产率和纯度。
此外，研究者们还关注纤维素磺酸酯的生物降解性能，希望通过改进其降解机制，实现对环境友好型材料的开发。
展望未来，纤维素磺酸酯作为一种具有巨大潜力的可再生资源，将继续受到广泛关注。
随着科学技术的进步，纤维素磺酸酯在材料、环保、医药等领域的应用将不断拓展，为我国经济社会发展和人类可持续发展作出更大贡献。
纤维素纤维基础材料的制备和性能优化
纤维素纤维基础材料的制备和性能优化随着环境污染越来越严重，如何提高基础材料的可持续性和环境友好性，成为了现代材料学研究的重要方向。
纤维素作为一种天然、可再生、可降解的生物质基础材料，具有广阔的应用前景。
本文将介绍纤维素纤维基础材料的制备技术和性能优化方法。
一、纤维素的来源和性质纤维素是一种由葡萄糖分子构成的多糖化合物，是植物细胞壁的主要成分。
目前，纤维素的主要来源是木材、废纸、秸秆、稻壳等植物废弃物，也可以通过微生物发酵生产得到。
纤维素具有良好的生物降解性和可再生性，可以通过化学、物理、生物方法等多种途径进行加工利用。
二、纤维素纤维基础材料的制备技术1. 纤维素的提取和纤维化纤维素的提取可采用氧化亚锡、氢氧化钠、氯化苯、离子液体等方法，将纤维素分离出来。
然后，将提取出的纤维素进行纤维化处理，通常采用纺丝、发泡、压制等方法。
其中，纺丝是最常用的方法，可以通过湿纺、干纺等方式制备出纤维素纤维。
2. 纤维素的改性纤维素的天然性质决定了其在实际应用中存在一些缺陷，如耐热性、耐水性等不足。
因此，改性是提高纤维素性能的关键。
改性的方法有物理、化学和生物方法等。
其中，化学方法是最有效的改性途径。
例如，将纤维素与其他化合物偶联或表面改性，可显著提高其抗水、抗温性等性能。
三、纤维素纤维基础材料的性能优化方法1. 纤维素材料的强化纤维素基础材料的强化是提高其力学性能的有效手段。
强化的方法包括多级淀粉化、生物防腐、磷酸酯化等。
其中，磷酸酯化是目前广泛采用的一种强化方法，可显著提高材料的力学性能和耐水性。
2. 纤维素材料的复合加工利用纤维素与其他材料的互补性和相容性，将纤维素材料与其他材料进行复合加工是提高其性能的重要手段。
常见的复合方法包括纤维素/聚乳酸、纤维素/聚酰胺、纤维素/聚丙烯等复合技术。
这些复合材料在力学性能、热稳定性能和抗水性能等方面都有较大提高。
3. 纤维素材料的制备工艺优化纤维素材料的制备过程中不同条件对其性能影响较大，因此进行制备工艺优化是提高纤维素材料性能的重要措施。
再生纤维素纤维制造及改性
2021/8/2
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概述
植物
藻类
微生物
2021/8/2
目前全球天然纤维素产量达到1000亿吨／年， 而世界纺织业的纤维素用量不到2200万吨／年。 2
• 1838年，法国科学家安斯姆佩恩 （Anselme Payen）发现大量植物细胞都
具有相同的一种物质，并将其命名为纤维 素（Cellulose）。
具有良好的对水和其他溶液的吸附性，吸附 性的强弱与纤维素结构及毛细管作用有关
200 ℃以下热稳定性尚好， 200 ℃以上聚合
度下降
2021/8/2
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⒋纤维素的化学性质
⑴氧化反应
分子中的部分羟基被氧化成羧基或醛基， 同时分子链发生断裂。
⑵与酸反应
适当条件下发生酸性水解（纤维素大分
子的配糖连接对酸不稳定），如条件剧烈， 则水解的最终产物为葡萄糖。
与造纸工业的制浆过程区别不大。
2021/8/2
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⑴备料
对制浆原料进行预处理。甘蔗渣要经过开松
和除髓，棉短绒要进行开松、除尘，木材要经过 剥皮、除节、切片等处理。
⒉纤维素的分类
纤维素不是一种均一的物质，而是一种
不同相对分子质量的混合物。在工业上分
为：
α-纤维素 β-纤维素
半纤维素
α不-纤溶维于γ素2-纤0（℃维聚的合1素7度.52%0N0以aO上H）溶：液植的物部纤分维，素溶在解特的定部条分件称下为半
纤维素。
β -纤维素（聚合度140-200）：以上溶解部分用醋酸中和 又重新沉淀分离出来的那一部分纤维素。
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缨状原纤结构理论
缨状微胞结构理论认为结晶区较短，而 缨状原纤结构理论认为结晶区较长，晶区是 长链分子的小片断构成的，长链分布依次地 通过结晶的原纤和它们中间的非晶区。天然 纤维素纤维、波里诺西克纤维和高湿模量纤 维都具有缨状原纤结构。
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5、乳化食品
• 搅打奶油是水包油型乳状液中的气泡，因为气泡 壁很薄难以维持，使用物理改性纤维素如微结晶 纤维素能够维持其的结构完整性。此外，纤维素 醚类能够聚集在气液界面从而保持气泡壁的完整 性。
• 甲基衍生物在界面形成的胶凝稳定了气泡壁，使 产物具有更好的回弹力和稳定性。
• 纤维素胶的持水性可减少搅打产品脱水收缩，使 其在冷藏后恢复原来的性质。
（2）纤维素醚类
• 纤维素醚类是以天然纤维素为基本原料， 经过碱化、醚化反应的生成产物。生产流 程如下图所示：
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（3）纤维素酯类
• 纤维素酯类是指在酸催化作用下，纤维素 分子中的羟基与酸、酸酐、酰卤等发生酯 化反应的生成物。
• 与无机酸如硝酸、硫酸、磷酸等进行反应 的生成物是纤维素无机酸酯。
• 与有机酸如或酰卤的生成物是纤维素有机 酸酯。
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性质和应用
性质：物理改性纤维素能够调节体液的流变 性质、水化作用及组织特性；化学改性的纤 维素在食品中五个重要的功能分别为：流变 性、乳化性、泡沫稳定性、控制冰晶形成和 增长以及结合水的能力。长期以来，纤维素 衍生物在食品工业中得到了广泛的应用。 下面具体讨论改性纤维素在食品中的应用。
1、焙烤食品
• 热凝胶型的衍生物对于面包和蛋糕的结构 非常有利。MC有界面活性，升高温度时形 成弹性胶凝可增加生面团的强度和出品率， 通过减少淀粉的凝沉速度有助于延缓老化， 延长货架寿命。HPMC也具有类似的作用。 除此之外，在无麸质面包的生产中，纤维 可以作为麸质的替代品来模仿其粘弹性和 口感。
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2、鱼、肉制品
概述
• 纤维素是一种天然高分子化合物，由很多 D-吡喃葡萄糖彼此以β-（1,4）苷键连接而 成的线型分子，其结构式为(C6H10O5)n。
• 纤维素是草食动物和昆虫的主要碳水化合 物营养物质，对于人类没有营养价值，但 是通过一定的方法对纤维素进行特殊的处 理就可以改变纤维素固有的特性，形成具 有其他功能性质的衍生物，在食品工业中 得到广泛的应用。
性
微原纤维化纤维素
纤
维
纤维素无机酸酯 纤维素酯类
素
化学改性纤维素
纤维素有机酸酯
羧甲基纤维素（CMC）
纤维素醚类 甲基纤维素（MC）
羟丙基甲基纤维（HPMC）
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制备方法
• 目前改性纤维素的生产方法主要有： 物理方法和化学方法。
（1）微晶纤维素粉（MCC） 用植物纤维原料与无机酸捣成浆状，制 成α-纤维素，使纤维素作部分解聚后 除去非结晶部分提纯而得。
（1）改性纤维素可以提供食品保持完整所需要的结 合力并有助于改善食品品质。目前在以碎鱼、碎虾 为原料生产鱼块和虾块的过程中添加少量的MC可 以使产品具有低温挤压成型性和高温稳定性，可以 保证产品在高温油炸的稳定。
（2）由于纤维素衍生物形成胶凝，含水量较高，可 以增加水相的粘度，所以使用纤维素代替肉制品中 的部分脂肪，可以改善结构性质，产生润滑的稠度， 增强脂肪口感。而这一点也正好符合低脂肪的消费 观念。
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3、可食性膜
• 改性纤维素具有良好的成膜性质，制得的 可食性膜能够阻止食品吸水或失水，防止 食品氧化和串味，调节生鲜食品的呼吸强 度，提高食品表面机械强度，改善食品表 观。
• 此外，这类膜还可减少食品的吸油量。MC 和HPMC通过热凝胶作用产生一种持水性 的凝胶，油炸时可阻碍油的进入，使得糊 的吸油量下降至50%。
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7、其它食品
• 纤维网络的高持水性和保水性对食品的组 织结构具有很好的效果，例如可使膨化食 品口感松脆，而纤维结构也可防止干混合 物凝结成块。例如：CMC可防止挂面断条 和酥条，并使产品质量耐煮耐泡，韧性良 好；也能阻止糖果、糖衣和糖浆中糖结晶 的生长，并可作为啤酒的泡沫稳定剂等。
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6、疗效食品
• 纤维质可预防结肠癌和心脏病，增加肠液的粘度， 阻碍葡萄糖的扩散，从而减慢葡萄糖的吸收而降 低血糖含量。
• 此外，纤维吸水后膨胀性强，不消化，用于饼干 可作为减肥食品。
• 在疗效食品中，CMC提供了体积、良好的质地和 口感，微结晶纤维素也可作为无热量的填充剂。
• HPMC水溶性较好，不被人体消化或肠道微生物 发酵，可以降低人体胆固醇含量且可以作为治疗 高胆固醇病的辅助药物。
主要内容
• 改性纤维素的概念 • 改性纤维素的类型 • 改性纤维素的制备 • 改性纤维素的性质和应用
概念
• 天然纤维素经过适当的处理，改变其原有 的性质以适应特殊的需要，得到具有特殊 理化性能的纤维素衍生物就称为改性纤维 素，可以用来制备纤维素食品胶。
类型
纤维素粉
改 物理改性纤维素 微晶纤维素（MCC）
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Hale Waihona Puke 114、流体食品• CMC在可溶性固体浓度很高（45%-60%）的体 系中是一种有效的增稠剂，并且同大多数化学改 性纤维素一样能够形成透明的溶液，这种性质正 好是果酱、果汁这类食品所需要的。
• CMC有假塑性，口感爽快，同时具有良好的悬浮 稳定性。由于果汁颗粒是带负电的，所以加入带 负电的胶体可以增加颗粒之间的静电排斥作用， 0.4-0.5%浓度的CMC就可以完全阻止果汁的澄清。