纤维素溶解
纤维素的结构及性质
一.结构纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。
在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。
纤维素的结构确定为β—D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚体，其结构中没有分支.纤维素的化学式：C6H10O5化学结构的实验分子式为(C6H10O5）n早在20世纪20年代,就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成,也已证明重复单元是纤维二糖。
纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44。
44%，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。
一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。
O OOOOOOOO1→4）苷键β-D-葡萄糖纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征做为陆生植物的骨架材料,亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。
其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。
纤维素分子规则排列、聚集成束,由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。
天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。
纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键,半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。
表:植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成项目纤维素木质素半纤维素结构单元吡喃型D－葡萄糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸结构单元间连接键β-1，4-糖苷键多种醚键和C—C键,主要是β—O-4型醚键主链大多为β—1,4—糖苷键、支链为β—1，2-糖苷键、β—1,3—糖苷键、β-1，6—糖苷键聚合度几百到几万4000 200以下聚合物β—1,4-葡聚糖G木质素、GS木质素、GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖结构由结晶区和无定型区两相组成立体线性分子α不定型的、非均一的、非线性的三维立体聚合物有少量结晶区的空间结构不均一的分子，大多为无定型三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间有化学健作用与木质素之间有化学健作用天然纤维素原料除上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。
纤维素溶剂及其溶解性能和特点
·论文与综述·纤维素溶剂及其溶解性能和特点王 晨,刘文波*(东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040)[摘 要] 纤维素是自然界最丰富的可再生资源,具有环境友好、可生物降解等优势,其应用前景十分广阔。
但由于其特殊的晶体结构,导致其很难溶解于普通的溶剂体系中,从而阻碍了纤维素材料的开发和应用。
本文按照传统溶剂和新型溶剂两种类型介绍了纤维素的溶剂体系,并对其溶解机理、溶解性能和特点作了简单介绍,并展望了纤维素溶剂的发展趋势。
[关键词] 纤维素;溶剂体系;溶解收稿日期:2018-05-09基金项目:东北林业大学材料学院大学生创新项目作者简介:王晨,男,东北林业大学轻化工程专业14级本科生。
通信作者:刘文波,教授,主要从事纤维功能材料、造纸工程及其精细化学品研究工作。
纤维素是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子化合物,是构成植物细胞壁的基础物质。
每年植物通过光合作用产生数千亿吨的纤维素,可以说纤维素是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。
近年来,随着不可再生资源的过度开采和日益紧张,人们将目光重新集中到可再生资源的研究和开发上来,纤维素的研究也越来越被重视。
天然纤维素结晶度高,纤维素结构规整,具有致密的晶体结构,大量的羟基被封闭,使得反应试剂难以与纤维素反应,限制了纤维素的应用。
因此研究者们一直不断地探索和研究纤维素溶剂,也出现诸多溶剂或溶解体系,纤维素溶解后可以再生,再生纤维素具有低结晶度,可及度高等特点,易于进行各种化学反应和改性,制备高性能和功能性纤维素材料,从而扩大了纤维素的应用范围。
因此,研究纤维素有效的溶剂体系,增加纤维素的可塑性与可及性,是十分必要的[1]。
综观国内外研究现状,溶解纤维素的方式可以分为两种:一种是溶剂体系与纤维素发生化学反应,生成了容易溶解的纤维素衍生物;另一种就是直接溶解,即溶剂不与纤维素发生反应,没有生成其他物质而直接将纤维素溶解[2]。
纤维素在[BmimCl]离子液体及其溶液中的溶解
![纤维素在[BmimCl]离子液体及其溶液中的溶解](https://img.taocdn.com/s3/m/5892dac776a20029bd642d2d.png)
纤维素在[BmimCl]离子液体及其溶液中的溶解一、实验原理纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分，它是地球上最丰富的天然生物质资源，广泛存在于棉花、甘蔗、木材等大多数的植物中，同时也是一种重要的工业原料，可以用于造纸、塑料、建材及医药等方面。
由于其再生速度比化石燃料快，具有可再生、含硫量低、二氧化碳零净排放等特点，被誉为是替代化石能源、解决能源危机的一种可行方案。
但是常温下，由于纤维素分子内存在大量复杂的氢键，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等，它也不溶于稀碱溶液中。
这成为纤维素转化利用中的最大局限之一。
近年来发展了几类纤维素溶剂体系，存在溶解能力不强、不稳定、有一定毒性、不易回收、价格昂贵等缺点。
因此，新型纤维素溶剂的开发显得尤为重要。
离子液体(Ionic Liquids, ILs)是近几十年来在“绿色化学”的框架下发展起来的全新的介质和“软”功能材料，它是指在室温下或<100 °C 温度条件下呈现液态的、基本由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。
与传统的有机溶剂相比，离子液体具有许多卓越的性质：(1)液体状态温度范围宽，且具有良好的物理和化学稳定性；(2)蒸汽压极低，不易挥发；(3) 电化学稳定性高，电化学窗口较宽；(4)对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体；(5)具有较强的极性可调性和结构可设计性等。
这使得离子液体在催化、合成、分离、电化学、纳米材料、分子自组装、CO2或SO2捕集、生物质转化利用等方面表现出优良的应用性能，因而离子液体被誉为可替代传统有机溶剂的新型绿色溶剂，成为世界各国学术界和化工界的一大研究热点。
而离子液体这些优异的理化特性使之有可能成为优良的纤维素溶剂。
本实验选取了一种经典的离子液体：1-丁基-3-甲基咪唑氯（BmimCl）为研究对象，探究其对微晶纤维素的溶解性能，同时考量并分析助溶剂水和DMSO的存在对溶解性能的影响。
纤维素溶解常见方法
纤维素溶解常见⽅法2018年04⽉纤维素溶解常见⽅法黄锋1朱达2（1南京林业⼤学理学院⾼分⼦材料与⼯程专业，江苏南京210037；2南京林业⼤学理学院材料化学，江苏南京210037）摘要：纤维素作为储量丰富的天然⾼分⼦材料，越来越多的被⼈类使⽤，本⽂总结了纤维素常见的溶解⽅法，并探讨了各种溶解⽅法的优缺点。
关键词：纤维素;溶解1纤维素简介在整个地球上的可再⽣资源中，最为丰富的⼀种资源就是纤维素，纤维素属于⼀种可再⽣的⾼分⼦材料，它主要是通过葡萄糖的聚合⽣成的，⾃然界中的这种纤维素⼴泛存在。
随着不可再⽣资源的不断消耗，⼈们对天然⾼分⼦也表现出了极⼤的兴趣。
它也是当前的⼀种⾮常重要的化⼯原料。
2纤维素结构纤维素中含有的基本元素是碳氢氧这三种，基本的结构单元是C 6H 10O 5。
属于⼀种线性的⾼分⼦材料，β-D -是其中的⼀个基本构成单元，⽽各个葡萄糖之间的连接主要是依靠的化学键是1-4-。
纤维素分⼦的羟基上的氢原⼦具有很强的极性，会与氧原⼦上的孤对电⼦相互吸引，通过取向的氢键，纤维素形成了多种类型的超分⼦半晶态结构，从⽽导致化学试剂很难进⼊纤维素分⼦中，并与其发⽣相互反应。
3纤维素的传统溶解⽅法3.1铜氨法在⼀百多年前，S ch weiz 等⼈将氨⽔与氢氧化铜放在⼀起进⾏反应，就能⽣成⼀种蓝⾊的溶液，⽽这种溶液能够具有很强的溶解纤维素的能⼒，⼈们称之为铜氨法溶解机理，普遍认为，是纤维素与铜氨溶液反应⽣成了⼀种配位的化合物，⽽该化合物⼜能在⽔中进⾏溶解。
3.2黏胶法配制时选⽤的原料为棉短绒与⽊材等纤维素，以此来配制成⼀种浆泊，然后将该溶液与浓度维持在18%左右，温度控制在18到25摄⽒度之间的NaOH 溶液混合在⼀起，接着就对浆泊的质量进⾏压榨，使之产⽣⼀种碱性的纤维素。
⽽降解后⽣成的纤维素同CS 2进⾏反应就能⽣成⼀种纤维素黄原酸酯，能够在强碱中被溶解掉，⽣成相应的黏胶液。
对其进⾏⼀系列的熟成，脱泡，以及过滤后，再在纺丝机上的喷丝头中压⼊⼀定量的硫酸与硫酸钠，通过浸浴，将其凝固拉伸，最终制成丝。
纤维素溶解步骤
纤维素的溶解分两步进行：首先是溶剂分子在高速揽拌的机械力作用下快速
进入纤维素非晶区和晶区实现初步的滴胀效应。
随着溶剂分子进入纤维素分子链 空隙的量逐渐累积，纤维素分子链内和链间的氨键被打破断裂。
溶剂分子和纤维 素分子链上游离的居基结合形成新的氨键，直到实现新的稳定平衡体系。
纤维素 在溶剂中润胀程度逐渐扩大，达到无限溶胀时即出现纤维素溶解。
由于在溶解的 过程中没有发生化学反应也没有产生新的物质，且纤维素大分子链能在溶液中长 时间稳定存在，和小分子溶液一样也是热力学稳定体系。
故纤维素溶液可称么为 真溶液，而不是胶体溶液。
但是，由于纤维素是大分子聚合物，且其分子链又具 有一定的柔初性，使得纤维素的溶解过程较小分子化合物较为缓慢。
下面我们将 介绍几种纤维素常用的溶解方法。
溶解后纤维素结构上的变化-概述说明以及解释
溶解后纤维素结构上的变化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：纤维素是由大量纤维素群体组成的一种高分子化合物，它在自然界中广泛存在于植物细胞壁中。
由于其具有优异的物理和化学性质，纤维素在许多领域都有着重要的应用价值。
在过去的几十年中，人们对纤维素的研究取得了许多重要的突破，其中之一就是探索纤维素在溶解过程中发生的结构变化。
本文主要关注纤维素在溶解后结构发生的变化。
当纤维素溶解时，其纤维素群体之间的相互作用会发生改变，导致纤维素的结构也会发生相应的变化。
这种变化可能涉及到纤维素的物理性质、化学性质以及其在生物体内的代谢过程。
通过深入研究纤维素溶解后的结构变化，可以更好地理解纤维素分子间的作用机制，并为纤维素的开发和利用提供更多的思路和方法。
并且，了解溶解后纤维素的结构变化对于纤维素的应用前景具有重要意义。
例如，在纤维素材料的研发领域，通过了解溶解后纤维素的结构变化可以调控材料的性能，改善其应用性能。
总的来说，纤维素在溶解后的结构变化是纤维素研究领域的热点之一。
本文将在后续的章节中，详细探讨纤维素的溶解过程以及溶解后纤维素结构发生的变化，同时展望纤维素溶解的意义和应用前景。
通过这些研究，我们可以更好地理解纤维素的本质和特性，为纤维素的应用和开发提供更加深入的理论基础和实际指导。
1.2 文章结构文章结构部分内容如下：《文章结构》本文主要包含以下几个部分：引言、正文和结论。
通过这样的结构来系统地阐述溶解后纤维素结构的变化及其对纤维素溶解的意义和应用前景进行展望。
在引言部分，首先会对本文的研究对象——纤维素进行概述，介绍纤维素作为一种重要的生物大分子，在生活和工业领域中的广泛应用。
然后，会简要介绍本文的结构，提供给读者一个整体的框架，以便更好地理解和阅读后续内容。
最后，阐明本文的目的，即通过探究溶解后纤维素结构的变化，揭示其对纤维素溶解的意义，并展望其应用前景。
在正文部分，将重点描述纤维素的溶解过程，包括溶解的方式、溶解剂的选择和操作条件的优化。
纤维素溶解方法
纤维素是一种高分子化合物，在自然界中广泛存在，包括植物细胞壁、木材、棉花、麻等。
由于其结构复杂，纤维素的溶解一直是一个具有挑战性的问题。
以下是几种常见的纤维素溶解方法：
1. 酸水解法：酸水解法是一种常用的纤维素溶解方法，通常使用强酸（如硫酸、盐酸、氢氟酸等）将纤维素分解为低分子量的糖类物质（如葡萄糖、木糖、半乳糖等）。
这种方法操作简单，但需要注意酸的浓度和温度，以防止纤维素炭化或产生有害气体。
2. 酶解法：酶解法是利用纤维素酶将纤维素分解为低分子量糖类物质的方法。
纤维素酶分为内切酶和外切酶两类，内切酶主要分解纤维素的β-葡萄糖苷键，外切酶主要分解纤维素的β-葡萄糖苷键和α-葡萄糖苷键。
这种方法操作相对简单，但需要注意酶的种类和浓度，以保证纤维素的完全降解。
3. 氧化法：氧化法是利用氧化剂将纤维素氧化为低分子量糖类物质的方法。
常用的氧化剂包括过氧化氢、臭氧、高锰酸钾等。
这种方法操作简单，但需要注意氧化剂的用量和温度，以避免纤维素炭化或产生有害气体。
4. 超声波法：超声波法是一种新型的纤维素溶解方法，通过超声波的振动作用，将纤维素分子分解为低分子量糖类物质。
这种方法操作简单，且不需要使用化学试剂，但需要注意超声波的频率和功率，以保证纤维素的完全降解。
以上是几种常见的纤维素溶解方法，不同的方法适用于不同的应用场景。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法，以保证纤维素的完全降解和利用。
纤维素水解用浓硫酸还是稀硫酸？ 有什么区别？
纤维素水解用浓硫酸还是稀硫酸？有什么区别？
分别用玻璃棒醮取两种酸在纸或木材或棉布上画痕，一段时间后，表面脱水炭化的是浓硫酸。
淀粉和纤维素属于天然高分子化合物，在自然界中分布最广，也是最重要的多糖。
它们在无机酸存在下能完全水解，并定量地得到D－葡萄糖。
纤维素分子呈丝状，这些分子以氢键的形式连接成纤维素胶束。
胶束中氢键的数目很多，所以结合得很牢固，物理和化学性质比较稳定，因此纤维素的水解比淀粉难。
纤维素跟较浓的硫酸作用时，纤维素中的游离羟基按一般醇的方式起酯化作用，生成硫酸氢酯，同时纤维素在葡萄糖残基之间以氧原子连接的地方逐渐水解为较小的分子，从而使纤维素溶解。
70％的硫酸在室温下和较短的时间内只能溶解纤维表面一层。
纤维的部分水解产物是分子量大的粉纤维和水解纤维素等，这些水解产物往往较牢固地粘附在纤维的表面。
只有对该硫酸略作加热处理，才能使纤维素完全溶解。
这时水解的程度增大，在水解时生成六糖、四糖和三糖等产物，最后生成纤维二糖和葡萄糖。
这些化合物能溶于水，并含有游离的半缩醛羟基，所以在碱溶液中能还原银离子和铜离子。
（2）溶解棉花、滤纸等纤维素，常选用70～80％的硫酸。
硫酸浓度低于70％时，纤维素较难溶解；浓度过高时，它的脱水能力明显增强，很容易使纤维素炭化。
这种选择是在常温条件下。
如果实验时能控制好温度，那么即使直接使用98％的浓硫酸，也同样能把棉花之类的纤维素顺利溶解、水解。
相反，如果只有1∶1的硫酸，甚至更稀一些的硫酸，只要控制好温度，同样可以溶解、水解纤维素。
下面介绍用95～98％的浓硫酸使纤维素水解，特点是溶解和水解所需时间很短。
三种纤维素的溶解体系
三种纤维素的溶解体系
纤维素是一类在自然界中广泛存在的有机化合物，由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
根据溶解性质的不同，纤
维素可分为以下三种溶解体系：
1. 纤维素在水中难以溶解，但在浓硫酸等强酸溶液中可以溶解。
这种溶解体系称为硫酸纤维素体系。
在浓硫酸条件下，葡萄糖分子之间的糖苷键被断裂，形成亲水性强的硫酸羟乙基纤维素，由于其溶解度较高，可以用来制备纤维素衍生物。
2. 纤维素酶是一类能够水解纤维素的酶，通过酶解作用，纤维素可以在适当的温度和酸碱条件下溶解。
这种溶解体系称为纤维素酶体系。
纤维素酶可以将纤维素分解为单糖分子，进而实现纤维素的溶解。
3. 离子液体是一类由有机阳离子和无机阴离子组成的液体，在某些离子液体体系中，纤维素可以溶解。
这种溶解体系称为离子液体纤维素体系。
由于离子液体的特殊性质，纤维素可以在室温下溶解，并形成稳定的溶液。
离子液体纤维素溶液可以应用于纤维素的纺织和生物质能源等领域。
纤维素在深度共熔溶剂中的溶解性能
化工科技,2020,28(5) ： 16〜21SCIENCE & TECHNOLOGY IN CHEMICAL INDUSTRY科研开发纤维素在深度共熔溶剂中的溶解性能**基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目(201910426033);山东省自然科学基金项目(ZR2017MC032);山东省重点研发计划(公益性科技攻关类)项目(2019GGX102029);生物质化工教育部重点实验室(浙江大学)开放 课题项目(2018BCE005)。
* *通讯联系人：张恒(1973-),男，湖北宜昌人，青岛科技大学副教授，主要从事轻化工程和精细化工的研究。
作者简介：杨靖雪(2000-),女，山东德州人，青岛科技大学本科生，主要从事轻工精细化学品的研究工作。
收稿日期=2020-09-16杨靖雪1,郎金燕1,王 娜1,王欣辉1，杨鸿燕1,吴逊谦1，王鸣宇1,王铱1,薛雨欣1,张恒(1.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛266042；.浙江大学生物质化工教育部重点实验室，浙江杭州 310027)摘 要：考察了以氯化胆碱为氢键受体合成的4种深度共熔溶剂(Deep eutectic solvents ，DESs )的 物理性质，分析了 DESs 种类［草酸/氯化胆碱(O-DES )、尿素/氯化胆碱(U-DES )、对甲苯磺酸/氯化胆碱(T-DES )和丙二酸/氯化胆碱(M-DES)］、黏度及电导率等特性对纤维素溶解性能的影响，以选择最合 适的DESs 作为溶剂溶解纤维素.通过XRD 测试对DESs 溶解纤维素的机制进行了初步探究，结果表明DESs 对纤维素的溶解是破坏纤维素的不定型区以及分子内和分子间氢键.4种DESs 中O-DES 对 纤维素的溶解率最高，其次为T-DES 和M-DES,U-DES 溶解效果最差，因此O-DES 是4种DESs 中的 最佳纤维素溶剂.关键词：纤维素；深度共熔溶剂；溶解；氢键中图分类号：TQ 353 文献标识码：A 文章编号：1008-0511(2020)05-0016-06近年来，随着化石燃料的枯竭和人们对气候 变化的关注，基于可再生的生物质资源的高效利 用已成为研究重点所在。
纤维素溶解
8.动态光散射（DLS）
依据动态光散射法，测得流体力学半径为20nm处分布 机率比较大，TEM统计得纤维素链宽为13nm,两者的值 相吻合。进一步证明纤维素溶解模式。
9.总结
▪ 当添加质量分数为5.0% ZnO时，cellulose在NaOH/Urea 水体系里的溶解度达最大值。
▪ 纤维素在NaOH/Urea水体系里的溶解机理：从广角X衍射、 透射电镜、动态光散射揭示，NaOH、ZnO和纤维素链通 过氢键的键合作用形成渠道包合物，Urea以水合形式环 绕纤维素分子链。这种溶解方法可以迅速有效地溶解纤维 素。属于既环保而又价格低廉的溶剂。
7.透射电镜（TEM）
13nm
图a. NaOH/Urea/ZnO水溶液体系干燥后，NaOH、Urea、ZnO 以无规则晶体的形式存在，图b.中，当纤维素溶解在NaOH/ Urea/ZnO水溶液体系中，干燥后体系中只存在着许多小管道。 这些管道为纤维素分子长链，而NaOH、Urea、ZnO无规晶体 消失，进一步证实了上面这一个假设。
3.3 实验结果 1.ZnO和粘均分子量对溶解度的影响
3.3 实验结果 2.温度对溶解度的影响
温度越低，纤维素溶解度越高，主要是因为纤维素 钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离，所以纤维素 在低温下容易溶解。
3.不同粘均分子量对溶解度的影响
Mη=5.7×104，其溶解度为8%左右， Mη=1.7×105，其溶解度约为2.5%。 分子量越大，溶解性越差。
w0为起始纤维素的质量，W1为残留纤维素的质 量。
3.2 表征方法
a.乌氏粘度计测粘均分子量 b.13C核磁共振谱，测定不同温度下纤维素溶解在NaOH/urea水溶液 体系谱图，证明纤维素与NaOH之间存在很强的氢键作用。 c.广角X射线衍射，证明在此溶液体系中， NaOH、ZnO和纤维素链 通过氢键的键合作用形成渠道包合物，Urea以水合形式环绕纤维素 分子链。 d.透射电镜（TEM） e.动态光散射（DLS）
第三章-2 纤维素的物理化学性质
第二节
纤维素的物理化学性质
主要介绍纤维素
吸湿 润胀 溶解
轻工科学与工程学院
轻工科学与工程学院
一、纤维素的吸湿
吸湿：纤维素在空气中吸收水分。
Wood Chemistry
等温吸附与解吸
吸附：干纤维素从空气中吸收水分或水蒸汽；
Wood Chemistry
吸湿的本质：纤维素无定形区大分子上的-OH与空 气中的H2O形成氢键。 吸湿仅仅发生在无定形区，不影响结晶区。
吸附曲线与解吸曲 线的关系
吸附曲线
不同原料之间，吸 附与解吸的关系
说明：吸湿仅仅发生在纤维素的无定形区。
轻工科学与工程学院
轻工科学与工程学院
1
纤维素与水
纤维素
Wood Chemistry
解吸的滞后现象
Wood Chemistry
O H O H O H O
纤维素
O H H O H O H H O H H O H H H
woodchemistry等温吸附曲线和等温解吸曲线解吸曲线湿含量吸附曲线与解吸曲线的三个阶段吸附曲线与解吸曲吸附曲线与解吸曲线的关系轻工科学与工程学院吸附曲线不同原料之间吸附与解吸的关系woodchemistry1020很快
Wood Chemistry
纤维素的物理化学性质
Wood Chemistry
润胀度 %
60 40 20 0 0 5 10 15 20 25
结晶区内的润胀引起纤维素晶 格的变化，即：纤维素I→碱纤维素
I→纤维素II
碱浓=17.5% 碱浓>17.5%
达到最大润胀度（96%） 0 润胀度下降
0
5
10
15
20
25
羟丙基甲基纤维素的溶解方法
羟丙基甲基纤维素的溶解方法
1、首先，羟丙基甲基纤维素主要用于腻子粉、砂浆、胶水的添加剂，加入水泥砂浆中可以作为保水剂、缓凝剂增加泵送性；加入到腻子粉、胶水中可以作为黏合剂，提高涂抹性和延长可操作时间，下面我们就拿清泉纤维素举例子来解说一下羟丙基甲基纤维素的溶解方法。
2、普通羟丙基甲基纤维素先用热水搅拌分散后，加入冷水搅拌冷却后即可溶解;
具体：取需要数量热水的1/5-1/3，搅动使所加产品完全膨润，再加入剩余部分热水，可以是冷水，甚至可以加冰水，搅拌至适宜的温度（10℃），即可完全溶解。
3、有机溶剂湿润法：
将羟丙基甲基纤维素分散到有机溶剂中或用有机溶剂湿润，再加入到冷水或将冷水加入，可以很好的溶解，有机溶剂可选用乙醇、乙二醇等。
4、溶解时如发生结块包裹现象，是因为搅拌不充分或普通型号直接加入到冷水中的原因，此时应快速搅拌。
5、溶解时如果产生气泡，可以静置2-12小时(具体时间由溶液稠度决定)或抽真空、加压等方法去除，也可以加入适量的消泡剂。
羧甲基纤维素溶解方法
羧甲基纤维素溶解方法
宝子，今天咱来唠唠羧甲基纤维素的溶解方法哈。
羧甲基纤维素这玩意儿，要想把它溶解好，还真有点小窍门呢。
它比较喜欢在水里玩溶解游戏。
你得慢慢把它加到水里，可不能一下子就倒进去一大坨，就像你吃面条不能一口全塞嘴里一样，得一根一根来，不然它会结成小疙瘩，就不好溶解啦。
要是你想让它溶解得快一点呢，可以先用少量的冷水分散开它。
就像给它做个小小的热身运动，让每一个小颗粒都先沾上水，这个时候你可以用小木棍或者筷子搅一搅，让它均匀地分散开。
然后呢，再往里面加热水。
注意哦，热水的温度也不能太高啦，太热了可能会影响它的性能呢。
大概五六十度的水就比较合适啦。
这时候再继续搅拌，你就会发现羧甲基纤维素开始慢慢溶解啦，就像冰雪在暖阳下慢慢融化一样，这个过程还挺有趣的呢。
要是你在工业生产里用羧甲基纤维素，可能会用到一些搅拌设备。
那这个搅拌速度也有讲究，不能太快，快了会产生很多小气泡，就像汽水一样，到处都是泡泡可不好。
也不能太慢，慢了溶解得就慢，耽误事儿。
还有哦，要是你在溶解的时候发现它还是有点顽固，溶解得不太好，你可以稍微加点小助剂。
不过这个助剂可不能乱加，要根据具体的情况和要求来选择合适的助剂呢。
宝子，羧甲基纤维素的溶解就是这么个事儿，只要你按照这些小方法来做，就不会有太大的问题啦。
。
纤维素在水中的溶解
纤维素在水中的溶解
纤维素是一种在水中不溶解的天然高分子化合物。
纤维素分子结构中包含大量的羟基，这些羟基与水分子之间的氢键形成强烈的相互作用力，使得纤维素无法完全溶解在水中。
然而，纤维素在水中仍有一定的溶解度。
当纤维素与水接触时，水分子与纤维素周围的羟基形成氢键，将纤维素分子包裹在水分子团簇中，形成所谓的水合物。
这使得纤维素在水中分散，但并不完全溶解。
因此，尽管纤维素在水中能够形成悬浮液，但悬浮液中的纤维素颗粒仍能够通过重力沉积。
纤维素在水中的溶解度与纤维素的结构、纤维素的来源和水的温度等因素有关。
不同类型的纤维素在水中的溶解度也会有所不同。
纤维素 标准
纤维素标准
纤维素主要有以下标准：
1. 纤维素的化学标准：纤维素是由许多β-葡萄糖苷键组成的
聚糖，化学式为(C6H10O5)n。
纤维素需要满足一定的化学指标，如含量、水分等。
2. 食品添加剂的标准：纤维素可以作为食品添加剂使用，在此情况下需要满足各国家的食品添加剂标准，例如中国GB
2760-2014《食品添加剂使用标准》。
3. 医药品的标准：纤维素可以作为药物的成分使用，此时需要满足各国家的医药品标准，例如中国Pharmacopeia。
4. 纤维素溶液的标准：纤维素可以通过溶解在水或溶剂中而形成纤维素溶液，纤维素溶液需要满足一定的标准，比如溶解度、粘度等。
5. 工业纤维素的标准：纤维素可以用于工业生产中，例如造纸、纺织、建材等领域。
工业纤维素需要满足一定的产品指标，如纤维素纤维长度、针用度等。
通过碱性离子液体溶解纤维素实现更高效的纤维素转化过程
通过碱性离子液体溶解纤维素实现更高效的
纤维素转化过程
纤维素是一种复杂的生物高分子，它是植物细胞壁的主要组成部分，也是生物
质能够转化为可用能源的主要来源。
然而，纤维素的高度结晶性和耐酸性导致其难以被生物体内的酶降解，这限制了纤维素转化过程的效率。
近年来，碱性离子液体被广泛研究作为一种新型溶剂，它具有高度的化学和热
稳定性，可以溶解纤维素等难溶物质，从而实现高效的纤维素转化过程。
在碱性离子液体中，纤维素与其中的阳离子结合形成离子复合物，从而形成溶液。
这一过程不仅可以实现纤维素的溶解，还可使纤维素的结晶性大大降低，提高酶的降解效率。
碱性离子液体的高度稳定性和可回收性也使得其具有极高的应用价值。
目前，已有大量的研究证实了碱性离子液体在纤维素转化领域的重要性。
例如，一些研究表明碱性离子液体与酶联合作用可以实现高效的生物质提取，其中碱性离子液体在生物质预处理的过程中起到了重要的作用。
另外，一些研究表明利用碱性离子液体溶解的纤维素可以直接发酵为生物燃料，具有极高的转化效率和环保性。
然而，碱性离子液体作为一种新型溶剂，其制备工艺和应用技术仍然面临许多
挑战。
如何选择适合的离子液体和溶解条件，如何提高离子液体的溶解能力和降低生产成本等问题都需要进一步研究和应用。
纤维素转化是一个复杂的过程，其中碱性离子液体的应用可以提高整个过程的
效率和可持续性。
未来，随着碱性离子液体技术的不断发展和完善，其在纤维素转化领域的应用前景将更加广泛。
纤维素的溶解机理
纤维素的溶解机理
纤维素是一种天然的高分子物质，它是植物细胞壁的主要成分，也是最重要的植物细胞壁组分之一。
纤维素具有良好的稳定性，可以抵抗酸、碱、温度和湿度的变化，因此在食品、医药、纺织品、纸张等行业中有着广泛的应用。
纤维素的溶解机理主要是通过化学反应和物理作用来实现的。
在化学反应中，纤维素可以通过水解、氧化、缩合等反应来溶解，从而获得纤维素的水溶液。
在物理作用中，纤维素
可以通过混合、搅拌、研磨等方式来溶解，从而获得纤维素的悬浮液。
此外，纤维素的溶解还可以通过改变溶剂的pH值来实现。
当溶剂的pH值较低时，纤维
素的溶解度会增加，而当溶剂的pH值较高时，纤维素的溶解度会降低。
此外，纤维素的
溶解还可以通过改变溶剂的温度来实现，当溶剂的温度升高时，纤维素的溶解度会增加，
而当溶剂的温度降低时，纤维素的溶解度会降低。
综上所述，纤维素的溶解机理主要是通过化学反应和物理作用来实现的，还可以通过改变溶剂的pH值和温度来改变纤维素的溶解度。
因此，在利用纤维素制备食品、医药、纺织品、纸张等产品时，应根据不同的应用需求，选择合适的溶剂，并适当调节溶剂的pH值
和温度，以获得最佳的溶解效果。
纤维素溶解机理和过程的研究
纤维素溶解机理和过程的研究
，
纤维素溶解机制与过程小结
纤维素溶解机制能够将木质素、纤维素等含有木质素的木质素聚合物，利用微生物发酵、水析出反应、硝化氧化等机理，将木质素溶解成单聚糖类碳水化合物，所以也可以称作木质素溶解转化。
从而解决了以往纤维素仅能经过破碎和粉碎后作为添加剂来使用的瓶颈问题，可以提高生物利用率，提高纤维素进入细胞，实现纤维素全面利用，为获得更高回报创造更多机会。
在纤维素溶解的具体过程中，首先需要先经过纤维素的粉碎，细小的颗粒易于溶解，提高了有效成分的利用率。
其次，可以通过调节pH值或增加酸性、碱性及离子质量等溶解试剂，从而改变纤维素溶解过程最终的结果。
此外，在溶解过程中还可以通过添加额外的微生物活性成分，以帮助细胞继续消化碳水化合物，加快纤维素的消化，从而获得更多的碳水化物，从而提高溶解效率。
综上所述，纤维素溶解机制是一种有效解决纤维素的利用率的方法。
通过调节纤维素的粉碎、pH值、溶解试剂及加入微生物等，可以大大提高纤维素的溶解效率，实现有效利用。
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3.离子液体
3.1离子液体类型
• 离子液体不同于电解质溶液,在这种液体里没 有电中性的分子, 100%是阴离子和阳离子。
离 子 液 体
咪唑类，AMIMCl，EMIMAc等 吡啶类，BMPyCl（N-丁基-3-甲级 吡啶氯）等 季铵盐类，BDTACl（N-甲苯基， 十四烷基，二甲基氯）等 季磷盐类，TBPBr（四丁基溴化磷） 等
４种咪唑型ILs对小鼠的LD50值
当取代为C10，C12，C14时， 随取代基的碳链增长，毒性增 加，但到C18时候反而下降。
近年来，离子液体毒性的研究有了一定的进展，但是根据 现有的数据和统计结果还缺乏系统性，结论缺乏一致性。 为了了解离子液体对人类健康和生态环境的影响为了解离 子液体对人类健康和生态环境的影响，必须对离子液体进 行多维风险分析和毒理试验，掌握更多关于离子液体的生 态毒性数据。
THE END!
1.2纤维素分子结构
• 纤维素是一种线性的高分子，而纤维素完全 水解之后的产物是葡萄糖。葡萄糖是一种醛 式单糖，由于葡萄糖有两种构型——D-型和 L-型的多种同分异构体。同时由于葡萄糖的 醛基和羟基能够缩合成半缩醛，形成了单糖 的五环（呋喃葡萄糖）或者六环（吡喃葡萄 糖）结构。纤维素是由β -D-吡喃葡萄糖缩 合得到的，葡萄糖之间通过(1－4)苷键连接 起来。
离子液体作为纤维素溶剂制备新型工业原 料的研究刚刚起步,还有大量研发工作亟待进行 。随着当代高新技术的蓬勃发展,离子液体必将 在纤维素材料开发利用领域形成更多经济增长 点。
1.Heinze, T.Liebert, T.; Koschella, A. Esterification of polysaccharides;Springer: Heidelberg, Berlin, 2006. 2.刘传富,孙润仓,任俊莉,叶 君。离子液体在纤维素材料中的 应用进展 3. Andre´Pinkert, Kenneth N. Marsh,and Shusheng Pang Reflections on the Solubility of Cellulose 4.徐红梅 ，田芳，靳丹萍，丁运生，张威，严国林，杨珍， 卓彩。咪唑型离子液体对小鼠的急性毒性
纤维素在离子液体的溶解
导 师：宋
俊
报告人：曹海涛
日 期：2013.3.20
主要内容
1 纤维素简介2 纤维素来自剂3 离子液体4 毒性与展望
1.纤维素简介
1.1纤维素概况
• 纤维素是高等植物中最主要的结构材料，是 自然界中最丰富的天然有机物，根据科学家 的估计，地球上每年通过生物合成可再生纤 维素达1000 亿吨以上。随着全球环境污染 问题日益加剧以及以石油为代表的非可再生 资源急剧消耗，利用以纤维素和其他天然高 分子为代表的可再生资源，成为人类寻求可 持续发展道路上的一个指路标。
纤维素分子内和分子间的氢键作用
衍 生 化 溶 解 非 衍 生 化
水相：CS2/NaOH水溶液等 非水相：PF/DMSO， N2O4/DMF等
水相：铜氨溶液，酒石酸铁钠溶液 非水相： NMMO,离子液体等
2.2传统溶剂的优缺点
• CS2/NaOH溶液：生产再生纤维素纤维工艺最 成熟的，但毒性大，污染严重，工艺复杂。 • PF/DMSO：原料易得，溶解迅速，无降解， 但溶剂有毒回收困难。 • N2O4/DMF：成本低，易控制纺丝条件，但N2O4 是危险品，毒性大，回收费用高。 • NMMO:溶剂毒性小可回收，但是造价高。
纤维素分子
1.3纤维素分子的结晶
固态下的纤维素存在着五种结晶变体，天然 纤维素（纤维素I），人造纤维素II，III，IV 和纤维素X。一定条件下，结晶变体间可发生 相互转化。天然纤维素和大多数其他纤维素材 料，它们并非是完善的结晶，而是晶区与非晶 区共存。
2.纤维素溶剂
2.1纤维素溶剂种类
• 常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般 的有机溶剂，如酒精，乙醚，苯等。它也不 溶于稀碱溶液中。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很 强的氢键作用。
3.3 离子液体对纤维素的溶解
纤维素在离子液体中溶解示意图
离子液体在溶解纤维素时表面成环
n=2
4.毒性与展望
• 一直以来，离子液体因蒸气压接近于零、对 水和空气稳定，而被称为“绿色溶剂”。但 事实证明，离子液体本身并非“绿色”产品 ——某些甚至是有毒的。Jastorff等则指出 其 在设计应用方面存在一定的危害，并提出 应结合多学科知识对其潜在危害性进行综合 评。
3.2 离子液体优点
• 一、离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低， 因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥 发而产生的环境污染问题； • 二、离子液体对有机和无机物都有良好的溶 解性能，可使反应在均相条件下进行，同时 可减少设备体积； • 三、可操作温度范围宽（-40 ℃ ～300℃） ，具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与 其它物质分离，可以循环利用；