纤维素氧化概述

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天然纤维初加工化学(课后名词解释)

天然纤维初加工化学(课后名词解释)

第一章结晶度:纤维素中的结晶区重量对纤维素总重量的百分比水解纤维素:纤维素的水解产物的混合物,组成和纤维素相同。

氧化纤维素:被氧化剂氧化的纤维素,不是单一的物质,由醇羟基受氧化剂作用而产生。

碱纤维素:制备纤维素酯或纤维素醚的中间产物。

由羟基与浓碱作用产生。

r值:纤维素酯化,取代反应中,每100个葡萄糖基环内起反应的羟基数.纤维素的水化:纤维素与浓碱发生作用同时伴有放热现象,但纤维素的体积并无变化。

纤维素的溶胀:纤维素在碱溶液中伴随放热产生最大的溶胀量,且重量可为原重量的200%。

水化度:阳离子在无限多量的水中所结合的水的物质的量。

铜值:100g纤维素使氧化铜还原氧化释放出的铜的kg重量。

碘值:测定1g纤维素消耗0.05ml/L碘溶液ml量蛋白质的等电点pI: 调节溶液PH值,使蛋白质分子上正负离子数目相等,即此时溶液PH 值为pI。

动电电位:固体相对液体运动在扩散双点层的滑移面产生的电位差的大小和符号。

第二章表面张力:作用于气-液界面之间使其表面收缩的力。

表面自由能:一个分子从液体内部移到界面上克服内部分子的吸引力而消耗的功转变为多余的表面分子自由能。

临界胶束浓度CMC:溶液中表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度。

亲水亲油平衡值HLB:反映表面活性剂中两端不同基团对表面活性剂亲油性或亲水性的综合影响程度。

阴离子型表面活性剂:溶解于水中时发生电离,与憎水基相连的亲水基是阴离子,其亲水端带负电荷。

阳离子:溶解于水中时发生电离,与憎水基相连的亲水基是阳离子,其亲水端带正电荷。

非离子型表面活性剂:在水溶液中不起电离作用,使用范围仅次于阴离子的表面活性剂。

两性离子表面活性剂:分子结构中同时具有两种性质离子的表面活性剂,也属于两性表面活性剂。

乳化液:一种分散体系,由两种互不相溶的液体组成,通常是油和水。

内相:即分散相,指乳化液中,以小液滴存在的那个相,如油外相:指连续或分散介质,如水在o/w型乳化液中乳化剂:能降低油、水界面的力,使一种液体以极小的液滴的形式均匀、稳定地分布在另一种液体中的表面活性物质。

纤维素概述

纤维素概述

3.吸湿性
纤维材料从气态环境中吸收水分的能力称为吸 湿性 吸湿性主要体现在无定形区的游离羟基,纤维 素的吸水量是随其无定形区所占的比例的增加而 增加,实际上,经碱处理过的纤维素的吸湿性比 天然纤维素大
处理过程
碱+纤维素 水洗脱碱 脱水 纤维素浸碱 酸浴脱碱 晾干 水洗
4.溶胀性
溶胀是高分子聚合物在溶剂中体积发生膨胀 的现象 溶胀有两种: ①无限溶胀:线型聚合物溶于良溶剂中,能无限 制吸收溶剂,直到溶解成均相溶液为止。
②有限溶胀:对于交联聚合物以及在不良溶剂中 的线性聚合物来讲,溶胀只能进行到一定程度为 止,以后无论与溶剂接触多久,吸入溶剂的量不 再增加,而达到平衡,体系始终保持两相状态。
纤维素在碱液中能产生溶胀,纤维素的有限 溶胀随着溶胀区域的不同,分为结晶区间溶胀以 及结晶区内溶胀。 纤维素溶胀能力的大小取决于碱金属离子水 化度,碱金属离子的水化度又随离子半径而变化 ,离子半径越小,其水化度越大。另外,纤维素 的溶胀是放热反应,温度降低,溶胀作用会增加 ;对于同一种碱液并在同一温度下,纤维素的溶 胀随其浓度而增加,至某一浓度,溶胀程度达最 高值。
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纤 维 素
cellulose
药物制剂13(1)班 林荔源 1303502107
蔬菜 水果
木材
纤维素是有葡萄糖组成的大分子多糖, 是植物纤维的主要组分之一
药用纤维素的主要原料来自棉纤维,少 数来自木材。棉纤维含纤维素91%以上, 木材含纤维素较低,约在40%以上。天 然状态下的纤维素平均聚合度约10000。
纤维素的一些重要性质
1.化学反应性
氧化、酯化、醚化、分子间形成氢键、吸 水、溶胀以及接枝共聚

纤维素的氧化分解产物

纤维素的氧化分解产物

纤维素的氧化分解产物纤维素是植物细胞壁中最主要的组成成分之一,它是一种复杂的多糖化合物。

在自然界中,纤维素是一种非常常见的有机化合物,存在于植物、木材、纸张等许多生物质中。

纤维素的氧化分解产物是一系列具有重要功能的化合物,它们在生物学、化学和工业领域中发挥着重要的作用。

纤维素的氧化分解产物之一是纤维素醛酸。

纤维素醛酸是由纤维素经氧化反应生成的产物,它具有多种用途。

在生物学领域,纤维素醛酸可以作为植物细胞壁的降解产物,参与植物生长和发育过程。

在化学领域,纤维素醛酸可以用作合成有机化合物的原料,例如合成高分子聚合物和生物降解材料。

在工业领域,纤维素醛酸可以用于制备纤维素醛酸盐,用作纸张、纺织品和油漆等产品的添加剂。

纤维素的氧化分解产物还包括纤维素酮酸。

纤维素酮酸是纤维素经氧化反应得到的产物,它具有广泛的应用领域。

在生物学领域,纤维素酮酸可以作为植物细胞壁的降解产物,参与植物的代谢过程。

在化学领域,纤维素酮酸可以用作有机合成的原料,例如合成有机酸和酮类化合物。

在工业领域,纤维素酮酸可以用于制备纤维素酮酸盐,用作纺织品和油漆等产品的添加剂。

纤维素的氧化分解产物还包括纤维素酸。

纤维素酸是纤维素经氧化反应得到的产物,它具有多种用途。

在生物学领域,纤维素酸可以作为植物细胞壁的降解产物,参与植物的代谢过程。

在化学领域,纤维素酸可以用作有机合成的原料,例如合成脂肪酸和酸类化合物。

在工业领域,纤维素酸可以用于制备纤维素酸盐,用作纺织品和油漆等产品的添加剂。

纤维素的氧化分解产物包括纤维素醛酸、纤维素酮酸和纤维素酸,它们在生物学、化学和工业领域中具有重要的应用价值。

这些产物的研究和应用,不仅有助于深入了解纤维素的结构和性质,还为开发新型功能材料和推动可持续发展提供了新的思路和方法。

希望未来能有更多的研究和创新,使纤维素的氧化分解产物能够得到更广泛的应用和发展。

纤维素基础知识

纤维素基础知识

纤维聚丙烯晴纤维纤维(Fiber ):一般是指细而长的材料。

纤维具有弹性模量大,塑性形变小,强度高等特点,有很高的结晶能力,分子量小,一般为几万。

一、天然纤维天然纤维是自然界存在的,可以直接取得纤维,根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。

(一)植物纤维植物纤维是由植物的种籽、果实、茎、叶等处得到的纤维,是天然纤维素纤维。

从植物韧皮得到的纤维如亚麻、黄麻、罗布麻等;从植物叶上得到的纤维如剑麻、蕉麻等。

植物纤维的主要化学成分是纤维素,故也称纤维素纤维。

植物纤维包括:种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维。

种子纤维:是指一些植物种子表皮细胞生长成的单细胞纤维。

如棉、木棉。

韧皮纤维:是从一些植物韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。

如:亚麻、苎麻、黄麻、竹纤维。

叶纤维:是从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维。

如:剑麻、蕉麻。

果实纤维:是从一些植物的果实取得的纤维。

如:椰子纤维。

(二)动物纤维动物纤维是由动物的毛或昆虫的腺分泌物中得到的纤维。

从动物毛发得到的纤维有羊毛、兔毛、骆驼毛、山羊毛、牦牛绒等;从动物腺分泌物得到的纤维有蚕丝等。

动物纤维的主要化学成分是蛋白质,故也称蛋白质纤维。

动物纤维 (天然蛋白质纤维) 包括:毛发纤维和腺体纤维。

毛发纤维: 动物毛囊生长具有多细胞结构由角蛋白组成的纤维。

如:绵羊毛、山羊绒、骆驼毛、兔毛、马海毛。

丝纤维: 由一些昆虫丝腺所分泌的,特别是由鳞翅目幼虫所分泌的物质形成的纤维,此外还有由一些软体动物的分泌物形成的纤维。

如:蚕丝。

(三)矿物纤维矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石中获得的纤维,主要组成物质为各种氧化物,如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等,其主要来源为各类石棉,如温石棉,青石棉等。

二、化学纤维化学纤维是经过化学处理加工而制成的纤维。

可分为人造纤维和合成纤维两类。

(一)人造纤维人造纤维是用含有天然纤维或蛋白纤维的物质,如木材、甘蔗、芦苇、大豆蛋白质纤维等及其他失去纺织加工价值的纤维原料,经过化学加工后制成的纺织纤维。

简述纤维素的化学结构特征__概述及解释说明

简述纤维素的化学结构特征__概述及解释说明

简述纤维素的化学结构特征概述及解释说明1. 引言1.1 概述纤维素是一种广泛存在于植物细胞壁中的高分子化合物,具有重要的生态和经济意义。

它是由葡萄糖分子通过β-(1→4)型糖苷键连接而成的线性聚合物。

纤维素晶体具有高度的结晶性和机械强度,使其成为自然界最丰富和可再生的生物质。

1.2 文章结构本文将首先介绍纤维素的化学结构特征,包括其组成成分、分子结构以及化学键结构。

接着,将探讨纤维素的物理性质和化学性质,并介绍其在各个领域中的功能和应用。

然后,将阐述天然来源和工业提取方法以及生物技术提取方法中纤维素的提取过程。

最后得出本文的结论。

1.3 目的本文旨在全面了解纤维素的化学结构特征,深入探讨其性质与功能,并介绍不同来源和提取方法,从而为进一步研究和应用纤维素提供基础知识。

同时也旨在增加对纤维素的认识,促进可持续发展与环境保护的实现。

2. 纤维素的化学结构特征2.1 纤维素的组成成分纤维素是一种由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物。

它主要由纤维素链(纤维素微晶区)和非纤维素物质(如半纤维素和木质素)组成。

其中,纤维素链是由数百至数千个葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而形成的线性链状结构。

2.2 纤维素的分子结构纤维素的分子结构具有高度有序性。

每个葡萄糖单体都与前后两个单体通过氢键相互连接,形成了平行排列且紧密堆积的微晶区域。

这种有序结构赋予了纤维素优异的力学性能和稳定性。

2.3 纤维素的化学键结构在纤维素中,葡萄糖单体之间通过β-1,4-糖苷键进行连接。

这种化学键结构使得纤维素链具有较高的强度和稳定性,并且不容易被水解。

此外,纤维素链中的羟基(OH)官能团也是一些化学反应和功能修饰的重要位点。

总的来说,纤维素的化学结构特征是由线性排列的葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物。

其分子结构高度有序,具有微晶区域,并且具有较高的力学性能和稳定性。

这种特殊结构不仅赋予了纤维素独特的物理性质和化学性质,还为其在各个领域中的广泛应用提供了基础。

氧化纤维素和氧化再生纤维素止血材料的改性方法

氧化纤维素和氧化再生纤维素止血材料的改性方法

氧化纤维素和氧化再生纤维素止血材料的改性方法摘要:本文对纤维素类止血材料全球专利信息进行了收集与分析,对该领域的专利技术申请状况、专利技术发展态势及面临的机遇和挑战进行重点分析,旨在为科研工作者的后续研发提供启示与参考。

关键词:止血;专利分析;纤维素1. 纤维素止血材料概述氧化再生纤维素在1960年首次制备成功,是含有活性羧基基团的氧化纤维素,氧化纤维素和氧化再生纤维素作为纤维素衍生物的一种,二者均具有良好的生物相容性、生物可降解性和无毒,氧化再生纤维素与氧化纤维素止血机制相同,在密切接触伤口后,可在2~8min完成止血。

2.数据库的选择和检索本文以Himmpat中收录的关于纤维素止血材料的专利数据为基础,对国内外专利申请情况进行分析,检索截至2022年8月。

中文检索关键词主要为:氧化纤维素,氧化再生纤维素,止血;英文检索关键词主要为:oxidized cellulose,oxidized regenerated cellulose,antibactierial,cellulose,absorb+,blood。

IPC分类号涉及C08B15、A61L15等绷带、敷料、止血材料的应用。

3. 专利申请趋势分析将纤维素医用敷料应用在医疗领域已经有很长的历史。

图1和图2分别为氧化纤维素和氧化再生纤维素全球止血材料申请量和中国申请量的数据分析。

图1 氧化纤维素和氧化再生纤维素止血材料全球专利申请量变化趋势图2 氧化纤维素和氧化再生纤维素止血材料中国专利申请量变化趋势纤维素类止血材料的发展可以分为三个阶段:(1)萌芽期(1960-1992年):该时期,全球每年的申请量较少,该领域技术刚刚起步,且申请人全部集中在美国,其中代表公司的是美国强生公司,其生产出了一种叫做速及纱的纤维素类止血材料;(2)平稳发展期(1993-2003年):这一时期的专利申请量平稳发展,没有明显的增长,占主导地位的仍然是美国,国外开始致力于研发不同的氧化体系,其目的在于使纤维素上的伯羟基能够得到充分氧化;20世纪90年代,我国的纤维素止血材料的技术发展缓慢,专利申请量不多,与国外创新主体相比,该领域在技术上仍存在着较大的差距,这可能主要是由于国外的技术垄断,我国研发实力不强以及知识产权意识薄弱造成的;(3)快速增长期(2004年-至今),2004年以后,全球申请数量增加,我国的科研工作者为了打破技术壁垒,减少对进口纤维素类止血材料的依赖程度,决定加大自主研发的力度,开始摸索研发氧化纤维素和氧化再生纤维素类止血材料的制备工艺,也开始进行专利申请,但此时该领域国内的申请相对分散,后续的成果转化率不高,在这个时期,主要是针对氧化体系的研发而且人们在使用过程中逐渐意识到纤维素止血材料在使用过程中存在止血效果差,抗菌效果不优良的问题。

纤维素化学考点复习

纤维素化学考点复习

(1)碱性水解纤维素的配糖键在一般情况下对碱是比较稳定的,但在高温条件下,纤维素也会受到碱性水解。

碱性水解使纤维素的配糖键部分断裂,产生新的还原性末端基,聚合度和纸浆强度下降。

水解程度与蒸煮温度、时间、用碱量有很大关系。

(2)剥皮反应剥皮反应指在碱的影响下,纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来,直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止,掉下来的葡萄糖基在溶液中最后转化为异变糖酸,并以其钠盐的形式存在于蒸煮液中。

β-烷氧基消除机理:α位上的H由于羰基的诱导效应(强吸电子效应),使其酸性增强,在强碱作用下脱去,在α-C与β-C原子间形成双键,同时使β位碳原子上的醚键发生β-消除反应,即纤维素中β-烷氧基羰基结构中的β-醚键在碱性条件下易断裂。

(3)氧化降解纤维素受到空气、氧气、漂白剂的氧化作用,在纤维素葡萄糖基环的C2、C3、C6位的游离羟基,以及还原性末端基C1位置上,根据不同条件相应生成醛基、酮基或羧基,形成氧化纤维素(Oxycellulose)。

还原性氧化纤维素:具有羰基结构的纤维素。

酸性氧化纤维素:具有羧基结构的纤维素。

两种氧化纤维素的共同点:①氧的含量增加,羧基或羰基含量增加;②糖苷键对碱不稳定,在碱中溶解度增加;③聚合度和强度降低两种氧化纤维素的区别:①二者对碱的稳定性不同,还原性氧化纤维素对碱极不稳定,遇碱即转化为酸性纤维素;②还原性氧化纤维素对碱特别不稳定,这是因为:纤维素受到氯、氧碱、次氯酸盐、氧漂处理后,在C2、C3、C6位形成羰基,产生β-烷氧基羰基结构,发生β-烷氧基消除反应,促使糖苷键在碱性溶液中的断裂,降低了聚合度,纸的粘度和强度下降,并易于老化返黄;③消除反应的结果,产生各种分解产物,形成一系列有机酸、末端羧酸或非末端羧酸;进一步氧化,生成乙醛酸、甘油酸、草酸等。

控制自由基(控制ph和金属离子)是节约漂白剂消耗、提高漂浆白度、保护漂浆粘度、减少漂白污染的重要措施。

植物中的纤维素综述

植物中的纤维素综述

反复水洗残渣,用丙酮 洗涤滤器,抽干丙酮 滤渣干燥,冷的作用

生理作用 纤维素的主要生理作 用是吸附大量水分, 增加粪便量,促进肠 蠕动,加快粪便的排 泄,使致癌物质在肠 道内的停留时间缩短, 对肠道的不良刺激减 少,从而可以预防肠 癌发生。
纤维素的作用
利吸 谷 主 膳 于收 类 要 人 食 粪, 中 含 类 纤 便但 , 于 膳 维 排有 虽 蔬 食 出促 然 菜 中 等进 不 和 的 功肠 能 粗 纤 能道 被 加 维 。蠕 消 工 素 动化的 ,
粗纤维的测定——酸性洗涤剂发
原理
季铵盐是一种表面活性剂,在0.50mol/L H2SO4溶液样中能有效地使动物饲料、植 物样品中的蛋白质、多糖、核酸等组分水 解、湿润、乳化、分散,而纤维素和木质 素则很少变化。
回 流 装 置
主要仪器
回流装置、250mL玻璃 三角瓶上附橡皮塞及冷 凝玻璃管、1号玻璃虑 (40~50mL)、 或古氏坩埚、真空泵抽滤 装置
纤维素的性质

1.溶解性 常温下,纤维素既不溶 于水,又不溶于一般的有机溶剂 ,因此, 在常温下,它是比较稳定的,这是因为纤 维素分子之间存在氢键。 2.纤维素水解 在一定条件下,纤维 素与水发生反应。

纤维素的性质
3.纤维素氧化 纤 维素与氧化剂发生化 学反应,生成一系列 与原来纤维素结构不 同的物质,这样的反 应过程,成为纤维素 氧化。 4.柔顺性 纤维 素柔顺性很差,是刚 性的

纤维素的制法
纤维素的实验室制法是先用水、有机溶 剂处理植物原料,再用氯、亚氯酸盐、二 氧化氯、过乙酸去除其中所含的木素,得 到纤维素和半纤维素,然后采用各种方法 除去半纤维素 ,制得纯纤维素。 工业制法是用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮 植物原料,除去木素,然后经过漂白进一 步除去残留木素,所得漂白浆可用于造纸。

TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维

TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维

TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维一、本文概述本文旨在探讨TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)氧化法制备氧化纤维素纳米纤维的过程及其相关应用。

TEMPO氧化法作为一种重要的化学方法,在纤维素纳米纤维的制备中发挥着关键作用。

该方法通过TEMPO催化剂的引入,使纤维素分子链上的羟基发生氧化反应,进而生成羧基,从而赋予纤维素纳米纤维更好的溶解性和分散性。

本文首先介绍了TEMPO氧化法的基本原理和制备过程,包括原料的选择、反应条件的优化以及产物的分离和纯化等。

随后,本文详细讨论了氧化纤维素纳米纤维的结构和性能,包括其形貌、化学性质、热稳定性、力学强度等方面。

本文还综述了氧化纤维素纳米纤维在各个领域的应用,如生物医学、环保、食品工业等。

本文总结了TEMPO氧化法制备氧化纤维素纳米纤维的研究现状和发展趋势,旨在为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

二、TEMPO氧化法原理及特点TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)氧化法是一种广泛应用于纤维素化学改性的方法,其基本原理在于TEMPO分子与纤维素分子链上的羟基发生氧化反应,生成羧基或醛基等官能团,从而实现纤维素的化学改性。

TEMPO氧化法的主要特点在于其反应条件温和,通常在常温常压下进行,不需要高温高压的反应设备。

该方法对纤维素的结晶度和分子量影响较小,可以保持纤维素原有的物理和化学性质。

通过TEMPO 氧化法制备的氧化纤维素纳米纤维,不仅具有优异的机械性能、热稳定性和化学稳定性,而且表面富含羧基等官能团,易于进一步的功能化修饰和复合应用。

在TEMPO氧化法中,纤维素的氧化程度可以通过调节反应时间、氧化剂用量等参数进行控制,从而得到具有不同氧化程度的氧化纤维素纳米纤维。

这种灵活的反应调控性使得TEMPO氧化法成为一种非常实用的纤维素改性方法,在材料科学、生物医学、环境保护等领域具有广泛的应用前景。

TEMPO氧化法也存在一些局限性,如反应过程中需要使用有机溶剂和催化剂,可能对环境造成一定影响。

第三章-3-4 纤维素的化学性质

第三章-3-4 纤维素的化学性质

一、 纤维素的碱性降解
纤维素在热碱液中的三种反应:
Wood Chemistry
纤维素的大分子结构,决定了其可能发生的反应有: (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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剥皮反应 终止反应 碱性水解 其中:
氧化途径很多,但氧化结果不外乎是生成不等数量 的羰基和羧基等官能团。
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3、纤维素的终止反应
CHO CHO C OH HC OH 分 裂 CH HO CH HC OGn-1 HC OGn-1 HC OH CH2OH HC OH CH2OH CHO C O CH2 HC OGn-1 HC OH CH2OH
Wood Chemistry
CH HC OGn-1 HC OH CH2OH
COOH HC OH CH2 HC OGn-1 HC OH CH2OH
偏变糖酸基-纤维素
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终止反应
Wood Chemistry
剥皮反应和终止反应的概率
Wood Chemistry
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1分子H2O后形成烯醇结构; 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。
水解纤维素与纤维素的比较
(1)聚合度下降
Wood Chemistry
水解纤维素:纤维素稀酸水解后得到的残渣,即未被水 解掉的纤维素。

纤维素的化学性质

纤维素的化学性质
一、纤维素的可及度与反应性
1、纤维素的可及度
反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度。
大部分试剂只能到达纤维素的无定形区,不能进 入结晶区 无定形区比例越大,可及度越高 溶胀剂也影响到可及度
2、纤维素的反应性:
纤维素大分子基环上伯、仲羟基的反应能力。
影响纤维素的反应性能和产品均一性的因素:
① 纤维素形态结构差异的影响:
接枝单体:氯乙烯、丙烯氰、丙烯酰胺、甲基丙烯 酸甲酯
② Fentons试剂法:
Fentons试剂为氧化还原系统 H2O2+Fe2+→Fe3+ + OH- + HO• HO•+Cell-OH →Cell-O• + H2O Cell-O• + M → 接枝共聚
接枝单体M:丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等
来源和纯制方法的不同导致纤维素具有不同的形态 结构,因而反应性能也不同。
② 纤维素纤维超分子结构差异的影响:
结晶区:氢键数量多,分子结合紧密,试剂不易进 入,可及度低,反应性差。 无定形区:氢键数量少,分子结合松散,试剂容易 进入,可及度高,反应性好。
③ 纤维素基环上不同羟基的影响:
伯醇羟基空间位阻小,反应能力比仲醇羟基高
六、纤维素的酶水解降解
定义:通过纤维素酶的作用,使纤维素大分子链上 的1-4-β-苷键断裂,导致聚合度下降的现象。 用途:
水解工业:水解选择性强,条件温和,清洁的水 解方法。
理论研究:制备纤维素酶解木素,纯度、得率高。
七、纤维素的酯化反应
纤维素与有机酸或无机酸反应可生成酯衍生物。
无机酸酯:硝酸、磷酸、硫酸; 有机酸酯:有机酸、酸酐、酰基氯; 高氯酸和氢卤酸不能直接酯化纤维素。甲酸可获得
糖苷键是一种缩醛结构,对酸不稳定,一 般对碱比较稳定,高温条件下也会发生碱 性降解反应。

纸盒摩擦后变黑的原因-概述说明以及解释

纸盒摩擦后变黑的原因-概述说明以及解释

纸盒摩擦后变黑的原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述纸盒摩擦后变黑是一个常见的现象,很多人在拿着没有明显污渍的纸盒时,会发现纸盒的外表面变黑或产生一层细小的黑色颗粒。

这种现象多发生在纸盒与其他物体的摩擦接触后,比如放置在桌面上擦拭纸盒或是摩擦与其他纸张。

然而,很多人对纸盒摩擦后变黑的原因感到困惑。

在解开这个谜题之前,我们首先需要了解纸盒的组成。

一般的纸盒由纸浆原料制成,其中包含纤维素和其他添加剂。

纤维素是纸质材料的主要成分,它赋予纸张柔韧性和强度。

添加剂则用于调整纸张的特性,比如增强抗张强度、防水、抗菌等。

纸盒摩擦后变黑的原因可以归结为两个方面:物理变化和化学反应。

首先,物理变化方面,纸盒在摩擦过程中会产生摩擦热,由于纸张的热传导性较差,摩擦热会集中在摩擦接触点附近。

这导致纸张表面温度升高,进而加速了纸张表面的氧化反应。

其次,化学反应方面,摩擦过程中会导致纸张表面的纤维素与空气中的氧气发生氧化反应。

这种氧化反应会产生大量的有机物氧化产物,其中一部分是黑色的碳化物。

这些碳化物会沉积在纸张表面,导致纸盒变黑。

此外,摩擦还会引起纸盒内部的纤维素颗粒松散,这些松散的颗粒可能也会附着在纸盒表面,增加了纸盒变黑的程度。

总之,纸盒摩擦后变黑是由物理变化和化学反应共同作用的结果。

摩擦热和摩擦引起的氧化反应导致纸盒表面的碳化物形成,而纤维素颗粒的松散也加剧了纸盒的黑化程度。

对于进一步研究纸盒摩擦后变黑的原因,我们需要深入探索纸张的化学性质、摩擦过程的机理以及其他相关因素的影响。

通过进一步的研究,我们可以更好地了解纸盒变黑的机制,并寻找解决方法,减少纸盒的变黑现象发生。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以根据以下方式来编写:文章结构本文将按照以下结构进行叙述:第一部分为引言,介绍本文的概述、文章结构和研究目的。

第二部分为正文,主要包括三个要点:第一个要点、第二个要点和第三个要点。

第三部分为结论,总结了本文所提到的要点,并给出了结论和对进一步研究的展望。

羧甲基纤维素钠氧化还原电位窗口

羧甲基纤维素钠氧化还原电位窗口

羧甲基纤维素钠氧化还原电位窗口
羧甲基纤维素钠是一种离子交换树脂,它具有良好的吸附性能和离子交换能力。

在化学反应中,氧化还原电位窗口是指物质在电化学反应中发生氧化还原反应的电位范围。

对于羧甲基纤维素钠来说,其氧化还原电位窗口是指在一定条件下,它能够发生氧化还原反应的电位范围。

从化学角度来看,羧甲基纤维素钠的氧化还原电位窗口取决于其分子结构和化学环境。

羧甲基纤维素钠分子中含有羧基(-COOH)和羟基(-OH)等官能团,这些官能团在特定电位下可以参与氧化还原反应。

其氧化还原电位窗口受溶液pH、溶液中其他离子的浓度等因素的影响。

从应用角度来看,了解羧甲基纤维素钠的氧化还原电位窗口有助于合理选择电化学反应条件,优化其在电化学领域的应用,比如在电化学传感器、电化学储能器件等方面的应用。

总的来说,羧甲基纤维素钠的氧化还原电位窗口是一个重要的物理化学性质,对于理解其在电化学反应中的行为和应用具有重要意义。

纤维素选择性氧化研究进展

纤维素选择性氧化研究进展

纤维素选择性氧化研究进展张静;林胜利【摘要】从纤维素氧化原理简单介绍了纤维素选择性氧化,综述了高碘酸盐、稳定的氮氧自由基、非稳定的氮氧自由基三种纤维素选择性氧化剂,以及它们选择性氧化纤维素的过程、原理和方法,对比说明高碘酸钠是目前选择性氧化纤维素C2和C3羟基最有效的氧化剂,稳定和非稳定的氮氧自由基是选择性氧化纤维素伯羟基最有效的氧化剂.展望了对于非选择性氧化的氧化剂,寻找合适的反应条件减少它们非选择性氧化部分,并减少氧化过程中对纤维素的降解是将来的研究方向.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】9页(P69-77)【关键词】纤维素;利用;选择性氧化【作者】张静;林胜利【作者单位】郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001;郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】O636.11纤维素在自然界中有着巨大的贮备量,来源丰富,价格便宜,并可以再生。

纤维素除可制成纤维素纤维用于纺织工业外,还可用于制浆造纸、深度水解、文物保护、能源开发、环境治理等行业,并可制成纤维素酯、纤维素醚,应用于炸药、化工、食品、医疗等各个方面[1]。

纤维素的化学改性,是纤维素类材料制备的一个主要方向,特定改性氧化后的纤维素具有特殊的功能,能够极大地提高纤维素材料的附加值。

制备含羧基的纤维素是纤维素氧化改性中的重要方面,因为含羧基的纤维素具有很多用途,它可以在生理条件下完全被生物体吸收,也很容易在体内降解,可以作为止血脚手架材料[2-3]和手术后防粘连材料[4],还可以做成运载材料应用在农业、化妆品和药物领域[5-6]。

本文参考纤维素选择性氧化的相关文献,主要介绍具有选择性氧化纤维素的试剂,为纤维素的选择性氧化改性和相关研究提供参考。

1 纤维素选择性氧化概述纤维素是D-葡萄糖(AGU)以β-1,4糖苷键组成的大分子多糖,每个D-葡萄糖中含有3个羟基,即存在C2、C3和C6位上,因此纤维素对许多氧化剂是非常具有活性的,在氧化改性过程中会引起纤维素理化性质的改变。

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第 46 卷 第 2 期2017 年 2 月Vol.46 No.2Feb.2017化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry纤维素氧化概述张云凤,李嘉敏,王柏芳( 太原工业学院化学与化工系,山西 太原 030008 )摘 要:纤维素是地球上含量最丰富的天然有机物,也是自然界中用之不竭的可再生资源,因其具备良好的生物可降解性及相容性等优势,受到人们的广泛关注,但纤维素的难溶解性限制了它的应用。

将纤维素单元上的羟基进行氧化,使之变为醛基、酮基或羧基,能够改善纤维素的结构特征,赋予纤维素更多新的性能,拓宽纤维素的应用领域。

本文主要介绍了纤维素的氧化机理及其氧化方式。

关键词:纤维素;氧化;机理中图分类号:TQ 341 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2017)02-0027-04基金项目:大学生创新项目(GK20170045)作者简介:张云凤(1987-),女,硕士,就职于太原工业学院化学与化工系收稿日期:2017-01-04纤维素是自然界资源丰富且可再生的天然有机高分子化合物,经过适当改性可制成可生物降解、环境友好的产品,因而可应用于食品、医药、生物、轻工、造纸、能源、新材料等各个领域[1-3]。

近年来,随着煤炭、石油等不可再生资源的日益匮乏以及人类环保意识的不断增强,纤维素作为绿色天然可再生材料,因其来源广、价格低、用途广、可再生、具有良好的可降解性及生物相容性等优势,受到人们的广泛关注[4]。

纤维素是由D -吡喃葡萄糖环经β-1,4苷键组成的直链多糖,具有可降解、绿色环保等特点。

但是,天然纤维素的高结晶度及难溶解性等特点[5],在很大程度上限制了它的进一步加工与改性,使其无法在更多的行业得到广泛的应用。

采用物理的、化学的或生物的方法,在纤维素分子链中引入新的官能团,就能改变纤维素原有的某些特性,形成具有其它功能的衍生物,大大拓宽纤维素的应用领域。

例如,高碘酸钠可选择性氧化纤维素结构中C 2和 C 3位的仲羟基为醛基而得到二醛纤维素。

1 纤维素的简介1.1 来源1838年法国科学家佩因(Payen)从木材提取某种化合物的过程中分离出一种物质,由于这种物质是在破坏细胞组织后得到的,因而佩因把它称为cell(细胞)和lose(破坏)组成的一个新名词“cellulose”,即为纤维素。

1.2 纤维素的分类根据其生产条件,纤维素可分为天然纤维和化学纤维,化学纤维又分为人造纤维和合成纤维;根据其用途,又可以分为民用纤维、工业纤维、特种纤维。

1.3 结构及其性质纤维素是由D -吡喃型葡萄糖单元通过β-1,4糖苷键以C 1椅式构象连接而成的线型高分子[6],它含有44.44%的碳、49.39%的氧、6.17%的氢,是一种大分子多糖,分子量约为50000~2500000,相当于300~15000个葡萄糖基,分子式可写为 (C 6H 10O 5)n [7]。

纤维素的一个结构单元中在第2、第3、第6位碳原子上有3个活泼的羟基,其中C 2、C 3位上的是仲羟基(-CHOH),C 6位上的是伯羟基(-CH 2OH)[8]。

其结构见图1。

图1 纤维素的化学结构纤维素具有以下性质:①难溶于常见的无机、有机溶剂;②在一定条件下,纤维素与水发生反应,反28化工技术与开发第 46 卷应时氧桥断裂,同时水分子加入,纤维素由长链分子变成短链分子,直至氧桥全部断裂,变成葡萄糖;③柔顺性很差,是半刚性的;④超过150℃后,纤维素会因脱水而逐渐焦化。

2 纤维素的氧化纤维素能与氧化剂发生化学反应,生成一系列与其原本结构不同的物质,这样的反应过程,称为纤维素氧化。

2.1 纤维素的氧化方式作为多羟基化合物,纤维素很容易被氧化剂所氧化。

一般来说,纤维素各种不同形式的氧化反应多发生在第2、第3、第6位碳原子上的3个活泼羟基上,可生成醛基、酮基和羧基。

有文献报道[9],不同的羟基可发生不同的氧化反应,主要有7种可能的氧化方式,其中最主要的是C1和C2连接破裂,并在C1上形成碳酸酯基团,以及在C2上形成醛基或C2和C3上的仲羟基氧化成醛基这两种。

2.2 纤维素的氧化类型及其氧化体系目前,纤维素的氧化反应可分为非选择性氧化(即一般氧化)和选择性氧化两类。

2.2.1 非选择性氧化非选择性氧化通常是随机发生的,会使伯羟基和仲羟基同时发生反应,并分别生成醛、酮、酸等基团,外界条件的改变可使反应终止在某一阶段。

在许多工艺过程中,如纸浆漂白过程中常使用的漂白剂过氧化氢、次氯酸钠以及过硫酸等,这些一般氧化剂氧化纤维素,可使其各个碳原子上的羟基发生无规则氧化,情况十分复杂[10]。

2.2.2 选择性氧化选择性氧化体系能在氧化某个特定位置羟基的同时,抑制其它位置羟基的氧化,该过程可通过选择合适的氧化体系和控制反应条件来实现。

纤维素的选择性氧化是指仅仅氧化葡萄糖单元上的伯羟基或者仲羟基,而另一类羟基不受影响,主要有两类:①仅氧化仲羟基变成醛基,或醛基进一步氧化成羧基,而伯羟基不受影响,即C2、C3位上仲羟基的选择性氧化;②仅氧化伯羟基变成醛基,或醛基进一步氧化成羧基,而仲羟基不受影响,即C6位上伯羟基的选择性氧化。

选择不同的氧化体系,控制适当的反应条件,可使纤维素发生不同的选择性氧化反应。

仲羟基及伯羟基的选择性氧化示意图见图2。

A.仲羟基的选择性氧化;B.伯羟基的选择性氧化图2 仲羟基及伯羟基的选择性氧化示意图2.2.2.1 仲羟基(-CHOH)的选择性氧化高碘酸盐氧化反应是一种没有明显的副反应,针对仲羟基的选择性氧化反应。

用高碘酸或高碘酸盐氧化纤维素时,可使纤维素结构单元中C2、C3位上的2个仲羟基氧化成醛基,得到二醛纤维素;二醛纤维素用亚氯酸钠继续氧化,可进一步氧化成二羧基纤维素。

早在1937年,Jackson等[11]就用高碘酸钠对淀粉和纤维素进行氧化,发现淀粉和纤维素链上的2个仲羟基被氧化成了醛基,而伯羟基未发生反应。

此外还有许多学者对仲位羟基氧化做了研究。

Speeding[12]、Fan[13]等研究了NaIO4氧化纤维素的产物的红外光谱,认为1734cm-1是醛基的吸收峰,1640cm-1是产物吸水的结果,910cm-1是半缩醛的特征吸收峰。

纤维素及其氧化产物极易吸水,使得醛基以半缩醛、水合醛等形式存在,导致红外谱图中难以分辨出醛基的吸收峰,只有将样品在110℃下干燥24h后,才能够用FT-IR分辨出醛基吸收峰。

近年来,对高碘酸盐选择性氧化产物双醛纤维素(DAC)、二羧基纤维素钠(NaDCC)和二羧基纤维素(DCC)的分子间氢键作用、结晶度及非晶区结构变化的研究也逐渐深入。

2.2.2.2 伯羟基(-CH2OH)的选择性氧化国内外学者对纤维素结构单元中C6位上伯羟基的选择性氧化的研究主要存在以下几种体系:1)氧化氮类氧化体系。

早在1942年,Yackel 等[14]研究发现,气相下NO2可选择性氧化纤维素结构单元中C6位上的伯羟基。

自此以后,氧化氮类氧化体系对纤维素的选择性氧化得到了广泛的研究。

该体系对伯羟基的氧化选择性较好,但也存在很多缺点[15-16]:①氧化反应过慢;②氧化产物因含氮而呈黄到棕色;③由于体系为气态非均相反应,产物高度降解。

一些学者对该氧化体系进行了改进:①以29第 2 期 张云凤等:纤维素氧化概述CCl4为惰性催化剂,NO2作氧化剂氧化纤维素,或用8%的NO2水溶液氧化纤维素。

由于这些反应均在液体中进行,便于控制,使反应双方均可更好地接触,因而氧化反应速度增快,且氧化产物质量均一[17]。

②在硝酸水溶液中用NO2作氧化剂氧化C6位伯羟基,通过控制硝酸浓度和反应条件,可使纤维素的伯羟基100%氧化成羧基,选择性极高[18]。

这些改进方法均有各自的优点,但它们的共同缺点是NO2价格昂贵且废气回收困难。

2)硝酸钠、亚硝酸钠和磷酸三元氧化体系。

上述的NO2系列氧化体系大多是非均相反应,在85%的磷酸溶液中用硝酸钠作氧化剂,亚硝酸钠作催化剂氧化纤维素,可发生均相氧化反应,所得产物质量均一[19]。

但该氧化体系并非完全选择性,有部分仲羟基同时被氧化,产物用硼氢化钠水溶液还原处理后,伯羟基氧化率可达95%以上[19]。

3)亚氯酸钠、氯酸钠、溴酸钠氧化体系。

在纤维素的磷酸溶液中,用氯酸钠、亚氯酸钠或溴酸钠作氧化剂可对其进行氧化反应。

这3种氧化剂均能选择性氧化C6位伯羟基(>95%),但同时会造成C2、C3位环的裂解,而使氧化过程中纤维素大分子链的解聚特别明显。

4)次氯酸盐氧化体系。

次氯酸钠作为一种常用的漂白剂,也可用于氧化纤维素。

在pH值大于9.5的条件下,用活性氯含量4%~6%的次氯酸钠溶液氧化一定时间,可得到纤维素选择性氧化产物。

但该体系并非完全的选择性氧化体系,伯羟基被氧化的同时部分仲羟基也被氧化,需用硫代硫酸钠溶液进行还原处理。

5)TEMPO系列氮氧基类氧化体系。

在有机化学中,含具有弱氧化性的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)的氧化体系能选择性地氧化纤维素的伯羟基,却对仲羟基无作用。

TEMPO的共氧化体系能够在纤维素高分子链上引入羧基等活性基团,提高纤维素的反应活性、对金属离子的吸附性能以及分散性能,从而扩大了纤维素的应用范围。

且纤维素自身具有生物可降解性和生物相容性,使得氧化纤维素在生物、医药、纳米复合材料等领域的应用成为研究热点[20-21]。

1995年Arjan等[22]用TEMPO-NaClO-NaBr氧化体系对水溶性多聚糖及其衍生物如马铃薯淀粉、支链淀粉和糊精等进行氧化,结果显示,该氧化反应可使多聚糖中的C6位伯羟基氧化成羧基,选择性很高,经核磁共振分析,C6位伯羟基几乎全部氧化,而C2、C3位上的仲羟基未发生反应。

Luo等[23]利用TEMPO-NaClO-NaBr氧化细菌的纤维素薄膜,将纤维素伯羟基选择性氧化为醛基,但氧化细菌纤维素本身的优势未被破坏,在细菌纤维素组织工程支架上引入活性基团的同时,还具有高度灵活性。

Coseri等[24]利用CuCl2氧化NHPI原位产生PINO+离子,NaClO作为主氧化剂,选择性氧化纤维素伯羟基生成羧酸,避免了溴对环境的污染。

2.3 纤维素氧化过程的影响因素纤维素的氧化过程相对复杂,氧化的同时会伴随着纤维素大分子链的解聚,造成纤维素强度的损失。

醛基含量的高低是纤维素氧化水平和程度的直观体现,反映了氧化反应的效率以及是否能进一步反应的程度,因此,测定与分析氧化纤维素的醛基含量至关重要。

纤维素的氧化和降解程度受多种因素的影响,如氧化剂的浓度、被氧化物的用量以及氧化反应温度、pH值、时间等,这些因素决定了氧化产物的醛基含量或者羧基含量。

同时氧化产物中产生的新功能基团及其所处的位置对纤维素葡萄糖苷键的稳定性有较大影响。

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