植物纤维形态与化学_4-3
植物纤维化学式-概述说明以及解释
植物纤维化学式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述植物纤维作为一种重要的自然资源，在人类生活和工业生产中发挥着不可替代的作用。
它们具有丰富的化学成分和优良的物理性质，被广泛应用于纺织品、造纸、建筑材料等领域。
本文旨在探讨植物纤维的化学式及其应用，从而加深对植物纤维的了解，并展望其在未来的发展前景。
通过对植物纤维的深入研究，我们可以更好地利用这一天然资源，推动可持续发展的进程。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面展开讨论植物纤维的化学式内容：1. 植物纤维的特点：介绍植物纤维的来源、特性以及与化学结构的关系。
2. 植物纤维的化学成分：详细解析植物纤维中主要的化学组分，包括纤维素、半纤维素、木质素等。
3. 植物纤维的用途：探讨植物纤维在各个领域的广泛应用，如纺织、造纸、生物质能源等。
通过对这些内容的深入探讨，可以更全面地了解植物纤维的化学式及其在各个领域的重要性和发展前景。
1.3 目的本文旨在探讨植物纤维的化学式及其在各个领域的广泛应用。
通过深入了解植物纤维的特点、化学成分和用途，可以更好地认识植物纤维在现代生活中的重要性和意义。
同时，本文也旨在展望植物纤维在未来的发展趋势，以及可能的应用领域，为读者提供新的思路和视角。
通过对植物纤维的研究和应用前景的探讨，希望能够激发更多人对植物纤维的关注和研究，促进其在未来的发展和应用。
2.正文2.1 植物纤维的特点植物纤维是一种重要的天然材料，具有以下几个特点：1. 环保性：植物纤维是基于植物原料制成的，相比于合成纤维，植物纤维更加环保，对环境友好。
2. 透气性：植物纤维具有良好的透气性，能够吸收并释放湿气，保持材料的干燥性和舒适性。
3. 舒适性：植物纤维的特殊结构使得其触感柔软、舒适，适合用于制作衣物、家居用品等。
4. 生物降解性：植物纤维可以在自然环境中被微生物降解，不会对环境造成污染，符合可持续发展的理念。
5. 抗菌性：部分植物纤维具有天然的抑菌作用，可以有效防止细菌滋生，保持物品的清洁卫生。
植物纤维化学实验讲义
植物纤维化学实验轻化工程本科实验室目录实验规则 (1)造纸原料和纸浆分析用试样的制备 (2)分析用试样水份的测定 (3)实验一植物纤维原料的生物结构及细胞形态的显微镜观察 (4)实验二植物纤维原料的离析及纤维形态的测定 (7)实验三纸浆纤维类别的鉴定 (10)实验四植物纤维原料苯—醇抽出物含量的测定 (12)实验五硝酸－乙醇纤维素含量的测定 (14)实验六综纤维素含量测定 (16)实验七纸浆α—纤维素的测定 (18)实验八植物纤维原料戊糖含量的测定 (20)实验九植物纤维原料中木素含量的测定 (23)实验十植物纤维原料和纸浆中酸溶木素的含量的测定 (25)实验十化学浆平均聚合度的测定（纸浆的铜乙二胺溶液粘度的测定） (27)实验规则为了搞好实验，学生必须严格做好如下事项：1．实验前，认真预习<制浆造纸分析与检测》课本的有关部分和本讲义的该项实验内容，了解实验目的、原理、所用试剂、仪器装置和操作要点。
并写预习报告后方可进行实验。
2．实验前检验仪器设备是否完备可用，所需试剂是否齐全，要在完全了解仪器、器械的使用方法后方可使用。
3．严格遵守实验操作规程，认真进行实验操作，详细记录实验中所发生的现象和各项实验数据。
4．公用仪器、试剂用完后放回原处，以利他人使用，取用试剂时应看清楚试剂瓶上标签所示试剂名称、规格等是否与所需相符。
5．准时到达实验室，遵守实验室纪律，实验进行时不准在实验室抽烟，高声谈笑，打闹和看小说杂志等。
6．爱护实验仪器设备，节约使用各种化学药剂。
损坏仪器设备应立即报告指导老师。
7．实验过程中使用的废酸、废碱等不要直接倒入水槽，以免腐蚀下水道及污染环境，应倒入污水桶集中处理。
8．实验结束，将所用仪器设备清洗干净，实验台清理整齐，经教师检查后方可离开。
9．认真整理实验记录和数据，按时完成实验报告。
10. 实验报告内容：实验题目、实验目的、实验原理、实验所用仪器和试剂、实验简单操作、实验过程记录、实验结果、实验误差分析、回答思考。
《植物纤维化学》PPT课件全文
3、学习内容与相关课程的关系
本课程牵涉有机化学、分析化学（包 括仪器分析）、物理化学、高分子化学、 高分子物理、生物合成等相关基础课程。 有关生物结构方面的内容，在《植物纤维 形态与结构》课程中专门讲述；
有关木质素、纤维素和半纤维素在蒸 煮和漂白化学反应过程中的影响因素，在 《制浆原理与工程》课程中专门讲述。
垂直方向切开的面称为横切面。
弦切面(Tangetial Section)：沿着与射
线垂直方向切开的面称为弦切面。
径切面(Radial Section)：沿着射线切
开的面称为径切面
树脂道：针叶材的特征
有些针叶材在横切面的晚材部分，凭肉 眼就可看见一些针头状的小白点，这就
是轴向树脂道或称纵行树脂道。
种子植物
木本—针叶树类
裸子植物：
木本—阔叶树类
种子植物
双子叶植物：草类、麻类、豆类
被子植物
单子叶植物—多数为草本，如禾本科类、禾本亚科、
竹亚科
1.1.1 植物纤维原料的分类
1.1.1.1 、木材纤维原料：
针叶材（又称软木，Softwood） 如云杉、红松、落叶松、马尾松、
思茅松等； 阔叶木（又称硬木，Hardwood）
应。 由于纤维素大分子每个糖基上有三个–OH（C2，C3，
C6），可发生各种酯化、醚化反应，在很大程度上可 改变纤维素的性质，生产出许多有价值的纤维素衍生 物。
纤维素衍生物的制备
纤维素酯化和醚化反应是制备纤维素衍 生物的重要反应。
由于纤维素大分子每个糖基上有三个– OH（C2，C3，C6），可发生各种酯化、 醚化反应，在很大程度上可改变纤维素 的性质，生产出许多有价值的纤维素衍 生物。
第一章
第3章 植物纤维
轧工疵点少，但无除杂、排短绒装
置，长度整齐度较差，含杂质及短 绒较高。一般多用于长绒棉中。
皮辊棉和锯齿棉的比较
锯齿棉 对纤维作用 纤维整齐度 除杂设备 杂质和短纤维含量 适宜加工 产量 皮辊棉 剧烈，纤维损伤较 缓和，纤维损伤小 大 整齐度较高 长，低、短绒长度 整齐度差 有排杂设备 少 细绒棉 高 无排杂设备 多 长绒棉 低
木棉纤维 白棉纤维 彩棉纤维
(5)吸湿导湿性好:比白棉纤维好。回潮率为1010.73%
纤维重量（g）
5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20
（一）棉纤维的种类(the types of cotton)
1、按品种分： 陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉。
（1）陆地棉
又称细绒棉。因最早在美
洲大陆种植而得名。占世
界棉花总产量的85%以上。
我国陆地棉裁培面积占棉
田总数的98%以上。纤维的
细度、长度中等，一般适
合纺粗于10tex的棉纱。
（2）海岛棉
■国内彩棉研究现状
我国于1994年开始彩棉研发，培育出了棕、绿、黄、红、紫等
彩棉。中国农科院棉花研究所培育的棕絮1号和天彩科技公司开发 的棕色9801，在国际彩棉品种中处领先地位，这两个品种于1998年 用于大田生产和产品开发。目前我国已成为世界上最大的彩棉生产 国。其中新疆彩棉面积占全国总面积97％，天彩科技公司（中国彩 棉（集团）股份有限公司）已成为世界上最大的彩棉公司。现在北 京、四川、甘肃、浙江、河南、海南等10多个省市从事彩棉的研究 和生产。行家预测：随着彩棉业的兴起，全世界将在棉花种植、纺
植物纤维化学复习
第一章植物纤维原料的结构主要：细胞壁的层状构造；微纤丝；纹孔及其类型；纹孔对及其类型；针叶材的三切面及其细胞组成；阔叶材的三切及其细胞组成。
1、木材纤维原料：针叶材（又称软木，Softwood）如云杉、红松、落叶松、马尾松、思茅松等；阔叶木（又称硬木，Hardwood）如杨木、桦木、桉木、榉木、相思木等。
2、非木材纤维原料：（1）草类纤维原料：即禾本科植物纤维原料。
如稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、竹、龙须草等；（2）韧皮纤维原料：包括各种麻类及某些树种的树皮，如亚麻、黄麻、红麻、桑皮、构皮、檀皮等；（3）种毛纤维原料：如棉短绒纤维。
3、植物细胞学基础：活的细胞腔内充满原生质、成熟后形成空腔。
成熟细胞的构造主要为细胞壁【复合胞间层（胞间层M、初生壁P）、次生壁S】的构造，其中包括细胞壁的层状构造。
4、各层的精细构造：通过电子显微镜研究，可进一步了解纤维细胞壁的层状结构是由不同走向的微纤丝构成。
微纤丝：纤维素分子的聚集体是细胞壁中用电镜能鉴别出的最小天然结构单位，在电镜下呈细丝状。
微纤丝外围是半纤维素，微纤丝相互之间镶嵌着木质素和半纤维素，须脱去木质素才能在电镜下看到微纤丝。
5、S1（外）层微纤维结晶度较高，对化学作用较稳定，与P层结合较紧密，S1紧紧套住S2（中）使S2不易分丝纵裂，打浆时先将P、S1剥离，S1-S2结合较松弛，生产半化学浆时往往在S1-S之间分离，S2层是否易散开，与微纤丝夹角有关，角度越小，越容易分丝量化，P层薄而易碎。
稻草、麦草与木材纤维相似，但分层较厚，S2层角度较大多年生禾本科植物（如竹）次生壁层状构造较为特殊，具有多层结构，每层由厚、薄不一，微纤丝走向不同的两个薄层交替排列而成。
窄层：走向几乎与轴垂直（85-90度），且恒定。
宽层：走向几乎与轴平行（2-20度）。
胞间层——腔缓慢增加。
木质素浓度：窄层>宽度。
禾草类纤维超微结构有四种类型，见“中国造纸原料纤维特性及显微图谱”P33。
5种植物纤维的形态与性能
5种植物纤维的形态与性能
俞春华;乔鹏娟;宋伟华;董文洪;杨宝根
【期刊名称】《上海纺织科技》
【年(卷),期】2014(42)9
【摘要】采用纤维旋转方向、着色性能、显微镜观察方法,研究了5种植物纤维的形态和性能。
结果表明:香蕉纤维、椰壳纤维、莲纤维为逆时针旋转方向,菠萝纤维、桑皮纤维为顺时针旋转方向;香蕉纤维在氯化锌加碘试剂中呈金黄色,而其他4种植物纤维呈深棕色;5种植物纤维在纵向形态上差异不大,大多纵向平直、具有横节、
无天然扭曲;横截面形态上大部分香蕉纤维和桑皮纤维呈腰圆形、椭圆形或多边形,
有中腔,而菠萝、莲、椰壳纤维呈不规则圆形或多边形,无明显中腔。
【总页数】3页(P48-49)
【关键词】植物纤维;旋转方向;着色性能;形态
【作者】俞春华;乔鹏娟;宋伟华;董文洪;杨宝根
【作者单位】绍兴出入境检验检疫局国家纺织品检测重点实验室(绍兴);国家知识产权局专利局
【正文语种】中文
【中图分类】TS101.921
【相关文献】
1.几种造纸用植物纤维形态比较 [J], 吾买尔夏提·塔汉;阿依努尔·阿木尔哈孜
2.植物纤维原料纤维形态测定实验的改革 [J], 宋雪萍;梁辰;覃程荣;刘新亮
3.植物纤维墙体砌块力学性能与保温性能研究 [J], 卢锦秀;吴端阳;赵嵩颖
4.苎麻属野生植物纤维细胞形态结构与其经济性状和物理性能的关系 [J], 孟桂元;伍波;周静;孙焕良
5.植物纤维形态与纸浆和纸张性能的关系 [J], 蔡文祥
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《植物纤维化学实验》课件
实验步骤
1
1. 切取植物组织样本并处理
选择适当的植物组织，进行样本处理。
2. 利用显微镜观察纤维结构
2
使用显微镜观察样本中不同植物组织的纤维
结构。
3
3. 实施化学反应
进行酸碱处理、还原剂处理等化学反应。
4. 观察纤维变化
4Байду номын сангаас
观察实施化学反应后样本中纤维的变化。
实验结果与分析
1 观察不同植物组织的纤维结构 2 观察纤维在化学反应下的变化
了解不同植物组织纤维的基本性质。
分析纤维在不同化学反应中的化学性质。
实验注意事项
• 操作时注意安全，避免进行有害物质反应。 • 样本处理过程中应保持湿润状态，防止纤维形态变化。 • 实验结束后及时清洗实验仪器。
实验应用
纺织
植物纤维化学实验可用于纺织研究和开发。
造纸
植物纤维化学实验可用于造纸方面的研究和开发。
《植物纤维化学实验》 PPT课件
植物纤维化学实验是掌握植物纤维性质与化学反应的基本实验。通过观察不 同植物组织的纤维结构以及化学反应的变化，深入了解植物纤维的化学性质 和应用价值。
实验介绍
实验目的
通过实验掌握植物纤维的基本 性质和化学反应。
实验仪器
烧杯、试管、显微镜等。
实验材料
木质部、韧皮部等植物组织。
植物纤维化学
第三章纤维素一、一次结构1.近程结构：链结构单元的组成和链接方式2.远程结构：分子的大小、形态、链的柔顺性和构象3.构象：构型一定的分子，在其键允许的限度内各基团绕单键内旋转形成聚合物的不同形态（分子热运动）4.构型：分子中的原子和基团由化学键所固定的空间几何排列。
（化学键断裂）5.纤维素大分子化学结构特点：⏹基本结构单元是D-吡喃式葡萄糖⏹纤维素大分子葡萄糖基都是β-苷键链接⏹纤维素大分子每个基环具有三个醇羟基-（2、3仲醇羟基，6伯醇羟基）⏹纤维素大分子的两个末端基性质不同（C1位还原性醛基，C4位隐形醛基非还原性），不同分子链具有极性和方向性6.纤维素链构象：⏹葡萄糖环的构象：4C1椅式构象（会画）⏹纤维素大分子链的构象：葡萄糖单元成椅式构象，每个单元上C2位羟基，C3位羟基和位取代基均处于水平位置C6⏹C5位羟甲基构象：tg构象⏹配糖角：β-1-4苷键的键角扭转角：葡萄糖苷键绕C1-O键形成夹角键形成夹角：葡萄糖苷键绕O-C4纤维素分子模型：伸直链模型弯曲链模型二、二次结构1.聚集态结构（超分子结构）：处于平衡态时纤维素大分子链相互间几何排列特征2.聚集态结构研究：结晶结构（晶区和非晶区、晶胞大小及形式、分子链在晶胞内的堆砌形式）、取向结构（分子链和微晶取向）、原纤结构3.纤维素晶体：c键直立，a键前后（氢键），b轴位于左右方向4.辨认不同晶胞结构：X射线衍射、红外光谱、正交极化/幻角旋转13C核磁共振谱5.纤维素ⅠMeyer-Misch模型的特点：⏹纤维素分子链占据晶胞的4个角和中轴⏹四角上的链为4个相邻晶胞所共有，每个晶胞只含有两个分子链⏹晶胞中间链的走向和角上链的走向相反——反平行链排列；在轴向高度彼此半个葡萄糖基⏹b轴长度正好为纤维素二塘的长度。
分子链葡萄糖基团绕纵轴扭转180°（纤维二糖为基本结构单元）6.纤维素ⅡBlackwell 模型特点⏹纤维素分子链占据晶胞的4个角和中轴⏹晶胞中间链的走向和角上链的走向相同——同向平行链；在轴向高度彼此半个葡萄糖基⏹分子链平行于ac 面，-CH 2OH 均为-tg 构象；（1，4苷键键角为114.8°）⏹a 轴方向分子间氢键（020面，O(3)-H...O(6’)；分子内氢键O(3)-H...O(5’)、O(2’)-H...O(6)，晶胞对角线无氢键）7.纤维素Ⅱ结晶结构特点⏹存在两条空间群为P21的分子链，具有二次螺旋对称，角上链和中心链为反向平行链⏹中心链—-CH 2OH 具有-tg 构象，角上链-CH 2OH 具有-gt 构象⏹中心链和角上链在高度上相差半个葡萄糖基⏹分子链投影与ac 面有偏角（30°），与110面方向一致在020面【O(3)-H...O(5’)、O(2’)-H...O(6)】和110面O(2)-H...O(2’)内形成氢键。
第二部分-1 植物纤维化学部分-成分
树 脂
“树脂障碍”：
酸法制浆时，抽出物被加热软化成油状物，漂 浮在浆水体系中，容易在制浆造纸的过程中，粘 附到浆池壁、管道内壁、流浆箱、毛毯、烘缸、 铜网、纸张上，给生产过程及纸浆质量带来一系 列不良的影响，称为“树脂障碍”。
松木含有大量的树脂
树脂沉积在烘干表面
生 产 过 程 的 树 脂 障 碍
有机溶剂抽出物的影响
其含量高时，既赋予原料特有的颜色、特 殊用途及经济价值； 制浆生产及工艺操作； 废液回收； 纸浆漂白及白度稳定性。
思考题
1、造纸植物纤维原料分为几类？列举出代表性植物。
2、植物纤维原料中的有机溶剂抽出物对制浆造纸有何 影响？ 3、造纸原料中的灰分对制浆造纸生产有何影响？ 4、纤维素、半纤维素、木素与制浆造纸的关系如何？ 5、什么是“树脂障碍”？ 6、“硅干扰”形成的原因是什么？
第一节 造纸植物纤维原料的分类 及其代表性植物
一、木材纤维原料
1、针叶材（needle leaved wood/soft wood）
云杉、冷杉、马尾松、落叶松、湿地松、
火炬松等。 2、阔叶材（leaf wood/hard wood） 杨木、桦木、桉木、榉木、楹木、相思木 等。
针叶木（软木soft wood）：
模型化合物 Ⅰ
模型化合物Ⅱ
模型化合物Ⅲ
G
S
H
木素是填充在胞间层及微细纤维之间的“填充剂” 和“粘合剂”。
木素与制浆造纸的关系
1、木素原料及纸浆的颜色的主要来源。
2、木素含量是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依 据，决定着化学制浆的难易及化学药品的用量。
例如：禾本科原料木素含量低，容易蒸煮， 而木材原料较难蒸煮。 3、木素对纸张的不透明度有利。
造纸材料及造纸工艺
（1）施胶 目的是使纸产品得到抗水性能和阻
止液体向其渗透。经施胶的纸产品不 易被水及溶液体渗透。
一般施胶方法分为两种类型, 一种 是内部施胶也称内施胶, 另一种是表面 施胶又称纸面施胶。
根据纸产品用途按需又可分为重施 胶、轻施胶、不施胶三类。
（2）内部施胶用料 松香胶料、合成胶料、其他胶料
4
5 粒径(μm)
包装印刷纸的类别及特性
（%）白度 70 65
② 对白度的的影响: 能增强纸张的白度
TiO2锐钛矿 合成Al(OH)3
涂料白浆 填料白土
60
0
5
10
15 填料量（%）
包装印刷纸的类别及特性
③ 对强度的影响: 填料的加入减少了纤维间的结合，所以加填会使纸张 强度显著下降。其中抗张强度、耐折度和耐破度下降较大，撕裂度下降 较小。
100
裂 90 断 长 80 度
%
70
①
60
②
0
5
10
15 20
填料量%
包装印刷纸的类别及特性
6.0
撕
裂 指
5.0
数
4.0
3.0
0
5 10 15 20
填料量%
2.1
2.0
挺 度
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
包装印刷纸的类别及特性
① 桦木硫酸盐浆
② 云杉亚硫酸盐浆
10
20
填料量%
包装印刷纸的类别及特性
一般抄纸分为两大类: 湿法和干法。湿法是以水为介质， 干法是以空气为介质，目前绝大多数用湿法生产纸张。
流浆箱
压榨部 网案部
干燥部
植物纤维理分
植物纤维理分
植物纤维是广泛存在于植物细胞壁中的一种天然高分子化合物，是构成植物细胞壁的主要成分之一。
植物纤维可以分为以下几类：
1. 纤维素：纤维素是由许多葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性大分子，是植物细胞壁的主要成分。
纤维素在植物界中广泛存在，如木材、棉花、麻类等。
2. 半纤维素：半纤维素是一类复杂的多糖混合物，由多种单糖组成，如木糖、葡萄糖、半乳糖等。
半纤维素在植物细胞壁中与纤维素相互连接，起到支撑和保护作用。
半纤维素在木材、草类、藻类等植物中较为丰富。
3. 木质素：木质素是一类复杂的芳香族聚合物，是植物细胞壁中的硬质部分。
木质素赋予植物细胞壁硬度和刚性，对于植物的结构支撑起到重要作用。
木质素主要存在于木材、树皮和一些草本植物中。
4. 其他植物纤维：除了上述主要的植物纤维类型外，还有一些其他类型的植物纤维，如藻酸盐、壳聚糖等。
这些纤维在一些海洋植物和低等植物中较为常见。
植物纤维在人类生活中具有重要的应用价值。
纤维素是造纸、纺织和纤维素材料的主要原料；半纤维素在食品、医药和生物技术领域有一定的应用；木质素可用于生产木质素磺酸盐等化学品。
此外，植物纤维还在生物质能源、环保材料等领域具有潜在的应用前景。
植物纤维化学复习资料(整齐版)
一、名词解释：1.纤维素：由B—D葡萄糖基通过1,4—苷键连接而成的线性高分子化合物。
2.半纤维素：是由多种糖基，糖醛酸基所组成，并且分子中往往带有支链的复合聚糖的总称。
3.果胶物料：果胶质与其他聚糖如阿拉伯糖，聚半乳糖和少量L-鼠李糖等半生在一起形成一个复合体。
4.超结构：超过一般光子显微镜的分辨能力的细节。
5.热塑性：在某一温度下，木素由玻璃态向橡胶态变的性质。
6.木素：由苯环丙烷结果单元（C6-C3）通过醚键，碳碳键联接而成的芳香族高分子化合物。
7.玻璃转化点：木素从玻璃态转化为橡胶态物质所对应的温度。
8.聚合度：纤维素分子中的B—D葡萄糖基含量即为纤维素分子的聚合度（DP）。
9.降解：高分子化合物在受到化学，光照，加热，机械等作用时聚合度下降的现象。
10.综纤维素：又称总纤维素，指造纸植物纤维原料中的纤维素和半纤维素的总称。
11.α-纤维素：包括纤维素和抗碱的半纤维素。
β-纤维素：为高度降解的纤维素和半纤维素。
γ-纤维素：全为半纤维素。
12.助色基团：能使吸收波长向长波方想移动的杂原子团（含有维未共用电子对）eg:-cooH,-OH,-NH2,-CL等。
13.工业半纤维素：β-及γ－纤维素的合称。
14.发色集团：含有П电子的不饱和基团。
15.纤维：是指由连续或不连续的细丝组成的物质。
在动植物体内，纤维在维系组织方面起到重要作用。
16.CEL：纤维素酶木素。
17.树脂障碍：在酸时纸浆中，树木的有机溶剂抽出物被加热，软化成油状物漂浮在浆水体系中，易粘附在浆池壁，洗浆箱，纸张等地方，给生产过程和纸张质量带来不良影响，成为树脂障碍。
18.硅干扰：原料中的硅，在碱法制浆过成中形成的Na2SiO3,溶于碱法废液中，大量的Na2SiO3，将使废液黏度升高洗浆时黑液提取率降低，对黑夜的蒸发，燃烧，苛化，白泥回收等过程都带来麻烦即为硅干扰。
19.缩合型连接：除苯环酚羟基对位侧链以外C-C结合。
20.非缩合型连接：指缩合型连接以外的链接。
植物纤维化学复习总结
植物纤维化学复习总结植物纤维化学总结第⼀章1、纤维素(Cellulose) 半纤维素（Hemicellulose）⽊素（Lignin）针叶材（needle leaved wood或soft wood）阔叶材（leaf wood 或hard wood）草类（straw）2、α—纤维素：⽤17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂⽩化学浆45min，将其中的⾮纤维素碳⽔化合物⼤部分溶出，留下的纤维素及抗碱的⾮纤维素碳⽔化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。
英⽂翻译：The holo-cellulose or bleached chemical pulp is treated with 17.5% sodium hydroxide solution or 24% potassium hydroxide solution at 20 centigrade for 45 minitues; most of the hemicellulose is released and the complex composed of residual cellulose and anti-alkali hemicellulose is called α-cellulose of holocellulose or α-cellulose of chemical pulp.（重点）3、有机溶剂抽出物及其对制浆造纸的影响。
针叶材的抽出物：针叶⽊中，松⽊和柏⽊的有机溶剂抽出物的含量是⽐较⾼的（尤其在⼼材中），其主要成分为松⾹酸(Rosin Acids)、萜烯类化合物、脂肪酸(Fatty Acids)及不皂化物。
针叶⽊有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄壁细胞中，⼼材含量⽐边材含量⾼。
阔叶⽊的抽出物：主要含游离的已酯化的脂肪酸、中性物、多酚类化合物，不含或只含少量松⾹酸。
主要存在于⽊射线和⽊薄壁细胞中。
植物纤维化学答案
第一章ﻫ1.如何将造纸植物纤维原料进行分类？ﻫ答：①木材纤维原料:针叶材、阔叶材；②非木材纤维原料：禾本科纤维原料、韧皮纤维原料、籽毛纤维原料、叶部纤维原料;③半木材纤维原料:此类原料重要指棉秆;④合成纤维、合成浆:人造丝、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等;⑤二次纤维：旧报纸、旧杂志纸、旧瓦楞箱纸板。
ﻫ2.造纸植物纤维原料中,重要化学构成是什么？写出定义或概念。
答：重要化学成分：纤维素、半纤维素和木素。
纤维素和半纤维素皆由碳水化合物构成,木素则为芳香族化合物。
ﻫﻫ或半纤维素是除纤维素和果胶质以外旳植物细胞壁聚糖。
ﻫ醚键和碳-碳键联构导致具有三度空间构造旳芳香族高分子化合物。
3．比较纤维素与半纤维素旳异同。
答：纤维素和纤维素都是碳水化合物,均存在与绿色植物中,都不溶于水。
但纤维素是均一聚糖,只由D-葡萄糖基构成，且有支链，而半纤维素由10种糖构成，且有枝链,纤维素聚合度比半纤维素高，且具有X—射线图。
ﻫ4.写出综纤维素旳定义及四种制备措施,并指出哪种措施比较好？ﻫ答:综纤维素是指植物纤维原料在除去抽出物和木素后保存旳所有碳水化合物。
既植物纤维原料中纤维素和半纤维素旳总和。
制备措施:氯化法(Cl2）、亚氯酸钠法（NaＣlO2→ＣlO2)、二氧化氯法(ClO２)、过醋酸法(ＣH３COOOH）。
其中亚氯酸钠法比较好。
5ﻫ．如何自综纤维素制备α-纤维素？并指出其化学构成。
答:用１７．5%NａOＨ溶液在２0℃下解决综纤维素，将其中旳非纤维素旳碳水化合物大部分溶出,留下旳纤维素及抗碱旳非纤维素碳水化合物,称为综纤维素旳α-纤维素。
化学构成：综纤维素中旳纤维素及抗碱旳非纤维素碳水化合物。
６.如何自漂白化学浆制备α－纤维素、β-纤维素、γ－纤维素?并指出各自旳化学构成。
答：用17.５%ＮaOＨ溶液在20℃下解决漂白化学浆，将其中旳非纤维素旳碳水化合物大部分溶出，留下旳纤维素及抗碱旳非纤维素碳水化合物,称为化学浆旳α-纤维素。
植物纤维形态与化学_4-2
Wood Chemistry
4.2.2.3 纤维素纤维在水中的润胀（结晶区间的润胀）
吸湿：在空气中吸收水分 润胀：在水中吸收水分 干的纤维素纤维置于水中能吸收200~300%的水。吸收的水分为两种：
结合水：细胞壁中成氢键结合的水；（有热效应，有方向性） 游离水：细胞腔及孔隙中的毛细管水。（无热效应，无方向性）
棉纤维在NaOH溶液中的润胀（20C）
碱浓<8% 碱浓>8% 碱浓>12.5% 碱浓=17.5% 碱浓>17.5% 润胀度缓慢增加 润胀度迅速增加 X-射线图开始变化 达到最大润胀度（96%） 润胀度下降
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20C时： 棉纤维在H2O中最大润胀度为25%； 棉纤维在NaOH溶液中最大润胀度为96%。 如何解释？ （1）极性 （2）体积 Na+> H2O 水化Na+> 缔合水(H2O) 2
解。如NaOH溶液。
无限润胀 ：结晶区强烈润胀，大分子分散于润胀剂中，即溶解。如浓
H2SO4（72%）、浓H3PO4（88%）、浓HCl（44%）。
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Laboratory of Biomass Chemistry and Utilization Nanjing Forestry University
Wood Chemistry
解吸过程与吸附过程相反，即先失去多层水，然后失去氢键结合水。解 吸存在滞后现象，即在同一相对湿度下（除0和100%），吸附时的含水 量总是低于解吸时的含水量。 原因：吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力 抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，润湿了的纤维脱水收 缩，无定形区纤维素分子间的氢键重新形成，但由于同样受内部阻力的 抵抗，已被吸附的水不容易挥发，即纤维素与水分子之间的氢键不能全 部可逆地被打开，故吸着的水较多。 木材纤维素与棉花纤维素相比：
植物纤维化学第4讲化学组成
水解获得单糖 sugar 己糖 D-glucose D-甘露糖mannose D-半乳糖galactose 戊糖 D-木糖 xylose L-阿拉伯糖arabinose 糖醛酸和甲氧基糖醛酸化合物 乙酰基 acyl
有机溶剂抽出物
芳香族化合物aromatic 萜烯类化合物 terpenoid
脂肪酸 fatty acid 脂肪与蜡 fat /wax
第二部分 化学部分
植 物 纤 维 的 化 学 组 成
第四章
提 取 物
第五章
纤
半
木
维
纤
素
素
维
素
第六章
第七章
第八章
水分测定方法：
(1）烘干法（2）蒸馏法（3）仪表法 木材的吸湿性是指木材由空气中吸收水分或 蒸发水分的性能。
湿材在空气中会发生水分蒸发，此过程为解吸过程 干材会由空气中吸着水分，此过程为吸湿过程
细胞壁主要组分
细胞壁少量组分
（高分子量物质）
（低分子量物质）
木素 lignin
碳水化合物 carbohydrate
无机物(灰分 ash) 有机物
inorganic
organic extractives
纤维素
cellulose
水解产物 D-葡萄糖 D-glucose
半纤维素
hemicelluloses
甘露糖Man和葡萄糖Glc， 4.构成半纤维素短的支链糖基、糖醛酸基有：木糖、
葡萄糖、阿拉伯糖Ara、半乳糖Gal 、鼠李糖Rha、 葡萄糖醛酸GlcA、半乳糖醛酸等GalA。 ► 半纤维素的4个特点：
植物纤维化学第四版课程设计 (2)
植物纤维化学第四版课程设计一、课程背景植物纤维化学是材料科学中的重要分支之一，研究以植物纤维为基础的天然高分子材料的合成、结构、性质及应用。
本课程旨在让学生通过学习植物纤维化学的基础知识，培养其在纤维材料科学及应用领域的综合素质与能力。
二、课程教学目标1.理解纤维素、半纤维素、木质素、橡胶、天然树脂等植物纤维材料的基础化学结构和性质；2.掌握植物纤维化学的基础理论和实验技能，能够独立设计并完成简单的植物纤维化学实验；3.认识植物纤维的各种应用领域及其未来的发展前景；4.培养学生的团队合作和交流能力，提高其综合素质水平。
三、课程教学内容1.植物多糖的基本结构和性质：纤维素、半纤维素、木质素等；2.植物油脂及其衍生物的化学结构和特性：脂肪酸、甘油、磷脂等；3.橡胶和天然树脂的化学结构和性质；4.植物纤维化学实验：植物纤维材料的提取和分离、纤维素的测定、半纤维素的测定、木质素的测定、橡胶和树脂的测定等；5.植物纤维材料的应用：纤维素和半纤维素的纸张和纺织品制作、木质素的生物燃料开发、橡胶和天然树脂的生物医学和环境工程等；6.经典案例解析：植物纤维化学领域中的经典案例解析，深入了解植物纤维科技的前沿研究成果。
四、课程教学方法本课程采用理论教学与实验教学相结合的教学方式，其中理论教学占比为60%，实验教学占比为40%。
具体教学方法如下：1.理论教学采用课堂讲授、PPT演示、案例分析等方式，让学生深入了解植物纤维化学的基本理论和实际应用知识；2.实验教学采用实验仪器操作与实验记录相结合的方式，让学生亲身参与植物纤维化学实验，感受科学实验的魅力；3.个人学习和小组合作相结合，鼓励学生自主研究、讨论和交流，培养学生独立思考和团队协作的能力。
五、课程评估方法本课程采用多元化的考核方式，包括平时成绩、实验报告、小组讨论报告和期末考试等几个方面，具体如下：1.平时成绩：出勤、课堂表现、作业完成情况等，占成绩的20%；2.实验报告：对学生完成的课程设计实验进行报告，包括实验设计、方法、结果分析和总结，占成绩的30%；3.小组讨论报告：课程结束时，组成小组介绍学习成果，占成绩的20%；4.期末考试：对学生全面综合水平和理解能力进行考查，占成绩的30%。
植物纤维化学 慕课
植物纤维化学慕课随着生物学和化学的不断发展，植物纤维化学逐渐成为一个重要的领域。
而植物纤维化学课程的开设，则成为了提升学生相关知识和实践技能的最好选择。
植物纤维化学慕课课程则是在上述背景下而被开发出来的。
本文将分别从植物纤维的特性、化学成分和应用，以及慕课课程的特点、优点和实践效果等方面来探讨相关问题。
一、植物纤维的特性和化学成分植物纤维是指从植物体内提取出的纤维素和半纤维素等天然高分子化合物。
植物纤维通常具有高度延展性、良好的柔韧性、结构稳定性和环保等特点，同时也容易被染色和加工成多种不同的形态。
植物纤维化学成分主要包括纤维素、半纤维素和木质素等。
1.纤维素纤维素是构成植物细胞壁的主要成分之一，也是植物纤维中的主要成分之一，具有重要的生物学和工业应用价值。
纤维素通常被用作造纸、纤维素酶制备、食品添加剂等工业用途。
此外，纤维素还可以用来制备纺织品、装饰材料、建筑材料和医用材料等。
2.半纤维素半纤维素是构成木质素的主要成分之一，是一种含有氧化葡萄糖、醛糖和寡糖等化合物的复合物质。
半纤维素具有较高的耐水性和耐酸碱性，也是常用的工业材料。
半纤维素可以从木材、胡麻、稻草等植物原料中提取出来，用于制备各种不同的工业纤维、油漆、胶粘剂和食品添加剂等。
3.木质素木质素是构成植物纤维中的第三种主要成分。
它是一种主要由羟基苯丙素单元构成的高分子复合物，其特点是结构稳定、抗腐蚀性强、色泽美观以及不易被生物降解等。
由于其材料稳定性和高分子化学特性，木质素广泛用于制备化学品、塑料、化妆品和食品添加剂等。
二、植物纤维化学的应用植物纤维的化学性质在工业、建筑、医学等多个领域都具有广泛应用价值。
具体来说：1.工业应用由于植物纤维的高分子结构和机械特性，其可以作为各种工业纤维、纸张、纤维板、建筑材料等的基础材料。
同时，植物纤维也是许多日用品（如衣物、鞋子、手织物、纸张等）以及各种包装材料的重要原料。
2.建筑应用在建筑领域，植物纤维通常被用作装饰材料或织物材料。
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3、-分裂（-烷氧基-羰基反应）
条件： a、强碱介质 b、有强吸电子基 c、-C上有H d、-C上有烷氧基 纤维素大分子还原性端基变为果糖后，就具备了-分裂的条件。剥皮反 应的本质就是-分裂。
C6H5 C O C6H5
二苯乙二酮
二苯基羟基乙酸
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4.3.1.2 剥皮反应
过程： a、还原性端基转变成开链式醛糖； b、醛-酮互变，形成果糖； c、-分裂，产生新的还原性端基继续剥皮反应； d、烯醇-酮式互变，形成乙二酮结构； e、重排：脱落的糖基重排成为异变糖酸溶于碱液。
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（1）葡萄糖基环上的反应：氧化、酯化、醚化、接枝反应等； （2）苷键和苷羟基的反应：酸性水解、碱性降解、氧化降解等。
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纤维素的终止反应
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CHO HC OH HO CH HC OH CH 2OH 分裂 HC OG n-1
OCH3 CH3O
H2C
O O OH O
H2C O OH OH
O
OH
OH
OH
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纤维素的降解反应，在温度低于150C时，以剥皮反应为主；在温度高 于150C时，发生碱性水解，同时进行剥皮反应。并且由于碱性水解产 生更多的还原性端基，又使剥皮反应增加。 因此：由于高温阶段纤维素的降解严重，使纸浆得率和强度下降，制浆 蒸煮后期不宜过分延长时间。
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纤维素大分子酸性水解机理
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CH2OH O RO OH OH CH2OH O RO OH OH
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4.3.2 纤维素的酸性水解
纤维素大分子在酸性液体中加热，由于H+的催化作用而引起苷键的加 水断裂。 酸性水解条件：H+、H2O、一定的温度。
纤维素在强烈的条件（高温高压）下完全水解，其产物为葡萄糖；
纤维素在缓和的条件下轻度水解，其产物为单糖、低聚糖、水解纤维素。
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D-葡萄糖-异变糖酸
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剥皮反应由还原性端基引起，反应速度取决于葡萄糖与果糖互变的速度。 故减少剥皮反应可从两方面着手： （1）将还原性端基转变成为非还原性端基 –CHO氧化成–COOH（多硫化钠、蒽醌等） –CHO还原成–CH2OH（NaBH4等） 添加蒽醌将纤维素的末端基氧化为糖酸，而蒽醌自身被还原为蒽氢醌。 蒽氢醌与木质素作用使酚型的-芳醚断裂，并被氧化成为蒽醌。 （2）改变葡萄糖↔果糖、葡萄糖↔甘露糖互变的相对速度 在NaOH溶液中加入Ca2+，使葡萄糖↔甘露糖的互变成为主要反应。甘 露糖转变为果糖很慢，有利于脱水重排，发生终止反应。
O RO C C C H H O RO C C C
OH
O OR C C C
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2、醛糖和酮糖的互变
D-葡萄糖 ↔ 烯二醇 ↔ D-甘露糖
D-葡萄糖 ↔ 烯二醇 ↔ D-果糖 强碱条件下，如NaOH溶液中，以D-葡萄糖 ↔ D-果糖为主；
弱碱条件下，如Ca(OH)2溶液中，以D-葡萄糖 ↔ D-甘露糖为主。
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4、二苯乙二酮-二苯基羟基乙酸的重排反应
是有机负离子（苯基负离子）转移的重排反应。
碱性条件下，OH-进攻，苯基以负离子的形式转移，反应结果一个羰基 转变为羧基，另一个羰基转变为羟基，即发生了分子内的氧化还原反应。
C6H5 C O C6H5 C O
C O
OH H
C O C6H5 C OH C6H5
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4.3.1.3 终止反应
纤维素大分子还原性端基的开链式，直接发生-分裂反应（C2为-C， 失去一个H；C3为-C，失去一个-OH），失去一分子H2O后形成烯醇 结构，并发生烯醇-酮重排，酮式结构经类似二苯乙二酮—二苯基羟基 乙酸的重排反应，生成对碱稳定的偏变糖酸首端基纤维素，阻碍了剥皮 反应的进行。 由于强碱介质中OH-很多，C3位脱OH-较困难，因此终止反应少于剥皮 反应。一般平均剥去50~60个葡萄糖基环后，才会发生一个终止反应。 即在NaOH溶液中，纤维素的反应以剥皮反应为主，终止反应为辅。
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纤维素的碱性水解
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HOH2C HO HO
CH2OH O OCH3 OH O H O OH
OH O OH O CH2OH OH O OH O CH2OH OR' H RO OR' H RO
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D-葡萄糖的变旋光现象
OH H H OH HO H OH H OH OH H H OH HO OH OH O OH H H OH H OH H H OH H H H OH CHO HO H OH O H H H OH H H OH O OH
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第四章
纤维素
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4.3 纤维素的化学反应
纤维素的化学反应与纤维素大分子结构和超分子结构有关。 纤维素起何种反应，取决于其大分子结构； 反应的深度和广度，取决于其超分子结构。 纤维素的大分子结构，决定了其可能发生的反应有：
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-D-吡喃型葡萄糖
-D-吡喃型葡萄糖
开链式D-葡萄糖
OH
OH OH O OH H H OH
-D-呋喃型葡萄糖
-D-呋喃型葡萄糖
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4.3.1.4 碱性水解
苷键在碱与高温的作用下，发生无规则的、任意的断裂，这种断裂无需 还原性端基的存在。反应的机理目前尚未完全清楚。 可能的机理：
高温下葡萄糖的椅式构型发生变化，羟基等大基团由平伏键转变为直立 键，不稳定，使苷键容易开裂，消去OR。椅式构象的翻转（4C1→1C4） 需要一定的时间和能量，故只有高温条件下才能发生纤维素的碱性水解。
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4.3.1 纤维素的碱性降解
纤维素在热碱液中的三种反应：
剥皮反应 终止反应 碱性水解
还原性端基逐个脱落
还原性端基转变为偏变糖酸基而稳定
苷键直接开裂
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