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第三章 纤维素纤维

第三章 纤维素纤维

第一节 纤维素纤维的形态结构
纤维素纤维包括天然纤维素纤维和再生纤维 素纤维
天然纤维素纤维:棉、麻 再生纤维素纤维:
常规:黏胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维 新型:Lyocell纤维 、竹浆纤维 、Modal 纤维
本节主要内容
一、棉纤维的形态结构 二、麻纤维的形态结构
一、棉纤维的形态结构
棉纤维是从棉籽表皮上 细胞突起生长而成的。 每根棉纤维就是一个细 胞。 成熟棉纤维的外形可描 述为:上端尖而封闭, 下端粗而敞口,整根纤 维为细长的扁平带子状, 有螺旋状扭曲,纤维截 面呈腰子形,中间Байду номын сангаас干 瘪的空腔,成熟棉纤维 的形态如图3-1所示。
图3-8天然纤维素单元晶格及其投影
一、X射线研究 射线研究
(二)棉纤维中纤维素的单元晶格
(2) 投影图 图3-8天然纤维素单元晶格及其投影
0.79nm
一、X射线研究 射线研究
(三)纤维的结晶度与取向度
棉纤维的结晶度约为70%,麻纤维约为90%,无张力 丝光棉纤维约为50%,黏胶纤维约为40%。 棉纤维次生胞壁外层的螺旋角在30°~35°,麻纤维 的螺旋角为6°左右。
二、电子显微镜和扫描隧道显微镜(STM )研 电子显微镜和扫描隧道显微镜 研 究
(一)棉纤维的扫描隧道显微镜(STM )图 (STM )
用扫描电镜(SEM)可以直接观察到棉纤维中的原纤组 织(图3-9)。 电子显微镜的分辨率较低,现在可用更为先进的扫描 隧道显微镜(STM )对微晶纤维素的超显微结构进行直 接观察(图3-10和图3-11)。
第二节 纤维素大分子的分子结构
棉、麻和黏胶纤维的基本组成物质都是纤维 素。纤维素是一种多糖物质,其大分子主要 是由很多葡萄糖剩基联结起来的, 分子式可 写成(C6H10O5)n。 纤维素是一个复杂同系物的混合物,棉的聚 合度为2500~10000,麻的聚合度为10000~ 15000,黏胶的聚合度为250~500 。

纤维素概况简介PPT课件

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1.3纤维素的超分子结构
纤维素大分子为无支链的线形分子。从X射线和电子显微镜观察可知,纤维 素呈绳索状长链排列,每束由100-200条彼此平行的纤维素大分子链聚集在一起, 形成直径约10-30nm的微纤维。若干根微纤维聚集成束,形成纤维束。在植物细 胞壁中,纤维素,一般与木质素,半纤维素,淀粉类物质,蛋白质和油脂相伴生。
天然高分子纤维素概述
黄金、耿浩然
1.纤维素简介
• 纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机 溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种 多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%,为天然的最纯 纤维素来源。一般木材中,纤维素占40~50%,还有10~30%的半纤维素和20~ 30%的木质素
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1.5纤维素的液晶结构
• 由于纤维素的主链结构呈半刚性,理论上纤维素及其衍生物在适当的溶 剂中可以形成液晶相,三氟乙酸和氯代烷烃的混合溶液是纤维素的良溶剂, 纤维素分子在这些溶剂中为轮旋结构。
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2.纤维素的溶解溶剂体系
NaOH/CS2
铜胺溶剂
NaOH/尿素体系
2.5NaOH/尿素体系
• 纤维素在室温下不能完全溶解在NaOH/尿素水溶液中,但是将NaOH/尿素 水溶液预冷至-12~-10 ℃却可以快速溶解纤维素。 NaOH/尿素水溶液在低温 下形成了高度稳定的氢键网络结构,创建了新的复合物,通常在NaOH水溶液 中,OH-和Na+离子分别以你[OH(H2O) n]-和[ Na(H2O) m ]+形式存在。 在室温时,水和缔合物之间的快速交换使[OH(H2O) n]-和[ Na(H2O) m ] +难以形成和保持新络合物结构,而在低温条件下,慢的交换使缔合离子则 容易保持它们的结构。因此,在-12 ℃时[OH(H2O) n]-更容于与纤维素链 结合形成新的氢键缔合物,导致纤维素分子内和分子间氢键破坏,使纤维素 溶解。

《纤维素纤维》课件

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结论和要点
纤维素纤维具有广泛的应用领域,市场前景广阔。随着制备技术的进步和可 持续发展的推动,纤维素纤维将迎来更多机遇和发展。
备高纯度的纤维素纤维。
3
纺纱
通过将纤维素溶解成纺丝液,再通过旋 转制备纤维素纤维。
纺丝技术
采用湿法或干法纺丝技术,将纤维素纤 维制成纺丝纤维。
纤维素纤维的应用领域
纺织
纤维素纤维可用于制造高品质纺织品,如衣服、 窗帘和床上用品。
建筑
纤维素纤维在建筑材料中的应用越来越广泛, 如增强混凝土和环保墙板。
生物医学
纤维素纤维被用于制备生物医学材料,如人工 血管和软组织修复支架。
包装
纤维素纤维是一种可降解的包装材料,对环境1 优点
高强度、生物可降解、可再生、可塑性强。
2 局限性
生产成本较高、对环境温度和湿度敏感。
纤维素纤维的市场前景
市场需求
纺织、建筑、生物医学等领域对 纤维素纤维的需求不断增长。
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此PPT课件将介绍纤维素纤维的定义、特性、制备方法、应用领域、优点和局 限性、市场前景以及发展趋势。
纤维素纤维的定义和特性
纤维素纤维是由纤维素分子组成的纤维结构。它们具有高强度、耐久性和生 物可降解性,在纺织和材料领域有广泛应用。
纤维素纤维的制备方法
1
化学处理
2
利用化学方法,如酸碱处理和纯化,制
制备技术进步
纤维素纤维制备技术不断改进, 降低了生产成本和环境影响。
替代材料趋势
纤维素纤维作为可降解替代材料 的发展前景广阔。
纤维素纤维的发展趋势
1
改良纺纱技术
2
改进纺纱技术,提高纤维素纤维的纺丝
性能和质量。

《纤维素材料》课件

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纤维素材料的应用
纤维素材料广泛用于纺织、建筑、食品包装、生物医药等领域。
纤维素材料的结构
纤维素分子结构
纤维素晶胞结构
纤维素晶体结构
纤维素由数百个葡萄糖分子组成, 通过β-1,4-糖苷键连接形成纤维状 结构。
纤维素晶胞是纤维素分子排列的 基本单位,呈现多层的平行排列。
纤维素晶体由多个纤维素晶胞堆 叠而成,具有规则的结构。
通过切削纤维素块材,获得具有特定形 状和尺寸的纤维素材料。
纤维素材料的应用
纳米纤维素应用
纳米纤维素在纺织、食品、电子等领域具有广泛的应用,可用于增强材料性能。
纤维素复合材料应用
纤维素复合材料在汽车、航空航天等领域有着重要应用,具有轻质、高强度等特点。
纤维素生物材料应用
纤维素生物材料可用于医学领域,如骨组织工程、药物缓释等。
纤维素材料的发展趋势
纤维素转化技术
开发更高效的纤维素转化技术, 利用废弃物和农作物残留物制 备纤维素材料。
纤维素材料在环境保 护和可持续发展中的 应用
纤维素材料具有环保特性,可 用于替代传统的非可再生材料, 实现可持续发展。
纤维素科技产业化的 进展
推动纤维素科技的产业化,促 进纤维素材料在实际应用中的 推广和发展。
纤维素材料的性质
物理性质
纤维素材料具有较低的密度、优异的抗拉强度和弹 性模量。
化学性质
纤维素材料具有一定的酸碱稳定性,溶解性和氧化 性。
纤维素材料的制备
1
溶液法
2
通过将纤维素溶解在溶剂ຫໍສະໝຸດ ,并使溶液析出,制备纤维素材料。
3
网络化学方法
通过纤维素分子间的交联反应,制备出 具有网络结构的纤维素材料。
切削法

纤维素的分子结构PPT课件

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第三章 纤维素
第二节 纤维素的结构
纤维素的结构包括一次结构、二次结构和三次 结构。
一、纤维素的分子结构(一次结构)
分子结构是指链结构,分为近程结构和远程结构。
近程结构属于化学结构,包括链结构单元的组成和连接方 式;
远程结构包括分子大小与形态、链的柔顺性及其分子在各 种环境中所采取的构象。
(一)近程结构(化学结构)
2)连接方式:1,4-β苷键连接。
单糖环状半缩醛结构中的半缩醛羟基与另一分子醇或羟基作用 时,脱去一分子水而生成缩醛。糖的这种缩醛键称为糖苷键。
2、纤维素大分子的结构特点
1)每个基环均具有3个醇羟基。
分别处于2、3、6位,C6上为伯羟基,C2、C3上为仲羟基。
羟基的存在影响纤维素的化学性质。 羟基的存在影响纸张的物理强度。
2)纤维素大分子链的两个末端羟基
纤维素大分子的两个末端羟基的性质是不同的。
一端为还原性末端基(C1位上的苷羟基),另一端为非还原性末端基 (C4位上的羟基)。
对于整个纤维素大分子来说,一端有隐性醛基,另一端没有, 使整个大分子具有极性并呈现出方向性。
纤维素分子结构及特征总结
基本结构单元:β-D-吡喃式葡萄糖基。 连接方式:1-4-β苷键。 中间每个基环有三个-OH:C6伯醇-OH,C2,C3 仲醇-OH。 两个末端基具有极性和方向性: C1上的苷羟基是隐性醛基,
而氢原子是直立键。 平伏键与中心对称轴成 109°28′。 2)O与C1、C2原子形成一个平面,C3、C4和C5原 子在同一平面,这两个平面平行;O与C2、C3和 C5在同一平面,并与两个三角平面相交叉。
(2)伯醇 CH2-OH的构象
在纤维素大分子中,从原理上讲:影响最大的伯羟基 (C6-O6键)的方向可以有三种不同的构象。这三种 构象是指C5-C6键旋转时,相对于C5-O5键和C5-C4键 方向而定。

纤维素的结构(构象式)PPT课件

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催化剂 ▲
淀粉
nC6H12O6
葡萄糖
(3)遇碘变蓝色(用于. 检验淀粉或碘) 3
二、淀粉 3、淀粉的用途
(1)是食物的一种重要成分, 是人体的重要能源
(2)工业原料:制造葡萄糖和酒精等
.
4
三、纤维素
1、物理性质
纤维素是 白色 、 无 气味、 无 味道 的 纤维状结构 的物质, 不 溶于水,也不 溶于一般有机溶剂。
加热
结论:淀粉未水解
乙方案:淀粉溶液 硫酸 水解液 新悬制浊C液u(OH)2无红色沉淀出现
结论:淀粉未水解
丙方案:淀粉溶液 硫酸
加热
水解液
NaOH中和液银水氨浴溶有液银镜出现
结论:淀粉未水解
根据上述操作、现象判断结论是否正确,并般不溶于水,没有甜味,没有还原性。
.
2
二、淀粉
1、物理性质
淀粉是 白色 、 无 气味、 无 味道
的 粉末 状的物质, 不 溶于冷水,在
热水里 部分 溶解,部分悬浮在水里,形
成 胶状淀粉糊


2、化学性质 (1)无还原性,不能发生银镜反应

(2)水解(在酸或酶的作用下水解)
(C6H10O5)n + nH2O
2化学性质1无还原性丌能发生银镜反应2水解在酸作用下水解纤维素葡萄糖白色3纤维素的主要用途三纤维素1纤维素硝酸酯硝酸纤维硝化纤维2纤维素乙酸酯醋酸纤维制造火药制造塑料和油漆丌易着火制造电影胶片的片基也可作纺织工业的原料3粘胶纤维人造丝人造棉长纤维短纤维淀粉和纤维素的比较分子结构物理性质化学性质用途为了检验淀粉的水解情况某同学设计了以下三个实验方案
纤维素的结构(哈沃斯式)
绳索状纤维素链示意图 纤维素的结构(构象式)
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重量(g(/m1)000×LR)g=P
g为纤维单位长度的
的长度LR(m=P/g/1)即00N0gm=(P单N位m/1重00量0 的纤1/g维为或纤纱维线单所位具重有量 的长度)
➢ (针织物:钩接强度;渔网:打结强度)
1、断裂强度
纤维强度的测定
➢ 恒温恒温条件下 (20℃, RH=65%)。测前 平衡24小时,测得 干强度。
图2:必须使分子链间的氢键和范德华力全部破 坏——不可能
精品PPT课件 浏览免费 下载后可以编辑修改。 /jnejcl xh 轧花厂的初步加工(轧花),去 除其中的棉籽和部分机械杂质后称为皮棉。
➢皮棉经纺织厂、织布厂加工后,进入染整 工序。
棉纤维的加工过程
1
2 3
3、棉纤维形态结构
3、棉纤维形态结构
棉纤维的横截面
➢ 腰子形或耳状 ➢ 较薄的初生胞壁 ➢ 较厚的次生胞壁
(纤维素主体) ➢ 中空的胞腔
3、棉纤维形态结构
单斜晶系(monoclinic system)
➢ 该晶系无高次对称轴,二次对称轴和对称 面都不多于一个。
➢晶体以唯一一个二次轴或对称面法线为b 轴。
➢b轴和a轴、C轴均正交,a轴,c轴斜交。 α=γ=90o,β≠90o;a≠b≠c。
➢折射率有3个,其中仅有一个主折射率方 向和b轴重合。
一、纤维素纤维单元晶胞模型
二、麻纤维的形态结构
➢苎麻单纤较长,可单纤维纺纱,具有优良 的机械性能和服用性能。原麻中的纤维被 胶粘结在一起,要先脱胶使单纤维分离, 才能进行纺丝加工。可作夏料。
➢亚麻的单纤维由果胶等杂质紧密粘结,不 能直接纺纱,先脱胶制成精洗麻,再除去 表皮和木质素制成打成麻,才能进行纺纱。 单纤维短,不能单纤维纺纱,只能先粘结 成纤维束进行工艺纤维纺纱。服用或装饰 用。
2、麻纤维的形态结构
➢ 亚麻和苎麻是生长在韧皮植物上的纤维,也称作韧皮纤维。 ➢ 单根麻纤维是一个厚壁、两端密闭、内有狭窄胞腔的长细
胞。一切麻纤维都有这样的特征 ➢ 各种麻的单纤维外形、长短和化学成分等方面却存在一定
差异。 ➢ 几种麻纤维的形态结构如下表所示:
横向 纵向
亚麻 多角形、内有胞腔
纺锭形
苎麻 椭圆形 锤头形或分支
棉纤维的纵向形态
➢ 扁平带状 ➢ 有天然扭曲
6-10捻/毫米 ➢ 纤维越细,捻数越多
4、棉纤维形态结构模型
初生胞壁
是棉纤维的外层,是在细胞延长阶段形成的, 它又分为两层.
1、角皮层(外层):是棉纤维极薄的最外层 作用:保护棉纤维 组成:蜡状物质和果胶物质 形态:极薄的薄膜
2、初生胞壁(内层):厚约0.1-0.2微米,也是较 薄的一层 作用:内装原生质 组成:主体是纤维素,但含较多杂质 形态:管状薄壁,取向度低 特性:溶胀小
大麻 椭圆形 钝角形或分支
黄麻 钝角形
二、麻纤维的形态结构
3、麻纤维的长度和细度
➢ 各种麻的单纤维长度和细度各不相同,这对纺织 和染整加工有很大影响。
➢ 几种常见麻纤维的长度和宽度如下表所示:
麻的种类
苎麻 亚麻 大麻 黄麻
长度(毫米)
127~250 17~20 13~25 2~5
(微米)
22~45 11~20 16~50 20~25
多种 如果肺炎的诊断成立,评价病情的 严重程 度、肺 部炎症 的播散 和全身 炎症反 应程度 。除此 之外患 者如有 下列危 险因素 会增加 肺炎的 严重程 度和死 亡危险 : (一 )病史 年龄>65岁; 存在基 础疾病 或相关 因素, 如慢性 阻塞性 肺疾病 (COPD)、 糖尿病 、慢性 心、肾 功能不 全、慢 性肝病 、一年 内住过 院、疑 有误吸 、神志 异常、
红细胞比 容<0.30;血浆 白蛋白 25g/L;感染 中毒症 或弥散 性血管 内凝血 的证据 ,如血 培养阳 性、代 谢性酸 中毒、 凝血酶 原时间 和部分 激活的 凝血活 酶时间 延长、 血小板 减少; X线胸片病变累及一个肺叶以上、出 现空洞 、病灶 迅速扩 散或出 现胸腔 积液。
重症肺炎目前还没有普遍认同的标准, 如果肺 炎患者 需要呼 吸支持( 急性呼 吸衰竭 、气体 交换恶 化伴高 碳酸血 症或持 续低氧 血症) 、循环 支持(血 流动力 学障碍 、外周 低灌 注)和需要加强监护和治疗(肺炎引起 的感染 中毒症 或基础 疾病所 致的其 他器官 功能障 碍)可认 为重症 肺炎。 目前许 多国家 制定了 重症肺 炎的诊 断标准 ,虽然 有所不 同,但 均注 重肺部病变的范围、器官灌注和氧合 状态。
脾切除术后状态、长期嗜酒或营养不 良。 (二)体佂 呼吸频率>30次/分;脉搏≥120次/分 ;血压 <90/60m mHg; 体温≥40℃或≤35℃;意识障碍;存在肺 外感染 病灶如 脑膜炎 ,甚至 败血症 (感染 中毒症 )。 (三)实验室和影像学异常 血白细胞计数>20X109/L;呼吸空气时 动脉血 氧分压 (PaCO2)>50m mHg; 血肌酐>106umol/L或血尿素氮>7.1mmol /L;血 红蛋白 <90g/L或血
二、纤维素的聚集态结构
缨状微胞结构:粘胶纤维,结晶度低 缨状原纤结构:棉、麻,结晶度高 区别
➢缨状微胞结构有较短的结晶区 ➢缨状原纤结构具有长的结晶区
两者关系
➢可互为极限
第四节 纤维素纤维 的主要物理-机械性能
一、断裂强度和断裂伸长率 二、初始模量 三、应力—应变曲线 四、弹性
一、纤维素纤维的断裂强度和断裂 伸长率
➢ 在湿态下测定的强 度称为湿强度。
➢ 棉、麻:湿强度> 干强度
➢ 粘胶纤维、羊毛: 湿强度<干强度
➢ 合成纤维:几乎相 等
1、断裂强度
断裂机理:克服分子内的化学键和分子链间的作 用力。
1、纤维大分子链排列方向平行于受力方向,纤 维断裂时可能是化学键的断裂或分子链的相对滑 脱(图1、2)
图1:必须破坏所有大分子链——理论强度 15×105N/cm2,实际不可能
晶型:单斜晶系
➢ b轴与a轴、c轴正交,a轴与c轴斜交,a轴与c轴的夹角β约为840 a=0.835nm b=1.03nm c=0.79nm β=84o
➢ 纤维素分子链沿b轴排列,以两个葡萄糖剩基长(1.03nm)为纤 维轴向的恒等周期;
➢ 每一个晶胞包括四个葡萄糖剩基(中间一个+4个边各2/4)。 ➢ 中心的分子链与四个角上的分子链,在纤维轴向上相差半个葡萄
棉纤维成熟度越高,胞腔越小,品质越好
5、棉纤维的组成
纤维素:90~94% 天然杂质:6~10%
纤维素94% 果胶物质0.9% 蜡状物质0.8% 含氮物质1.3% 灰分1.2% 色素0.8% 其它1.0%
二、麻纤维的形态结构
1、麻的种类
➢ 可作衣用纺织纤维的主要是苎麻和亚麻,其它的麻类如大 麻、黄麻等多用于制成麻袋、绳索或作为包装、造纸的原 料。
初生胞壁
3、初生胞壁存在的证明:窜珠状溶胀现象
4、初生胞壁对印染的影响 由于角皮层和初生胞壁不是纤维的主体,在精
练、漂白过程中将被破坏或去除。
次生胞壁
是棉纤维的主体部分,约占纤维部量的90% 以上,是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的。
作用:棉纤维的主体,决定棉纤维主要性质 组成:主要是纤维素 形态: 纵向:原纤网状组织
1、断裂强度
(3) 相对强度PD或PT
纤维的绝对强度与纤度之比。单位:g/旦,厘 牛/分特,g/tex
PD=P/Nden PT=P/Ntex
(4)断裂长度LR
➢ 纤维一端固定,另一商向下悬垂并不断延长,纤 维由于其自身重量而断裂时的长度,称为断裂强 度。即当纤维自身的重量与其绝对强力相等时纤 维的长度。单位:千米。通过测定绝对强力折算 出来。
二、纤维素大分子结构特点
聚合度:式中n为聚合度 重复单元数=(n-2)/2,不同方法结果差异较
大。 一般测定纤维素的铜氨或铜乙二胺溶液粘度,
然后换算成聚合度。 用此法测定麻、棉的聚合度在2000以上。
第三节 纤维素纤维的超分子结构
一、纤维素纤维单元晶胞模型 二、纤维素的聚集态结构
一、纤维素纤维单元晶胞模型
中层S2是棉纤维的主体,全部由纤维素组成, 微原纤与纤维轴的夹角约为25O,螺旋方向周 期性地左右改变,一根纤维上这种反向可达 50次以上;这是棉纤维具有天然转曲的原因。
内层S3中微原纤与纤维轴夹角大,且夹有非纤 维素物质。
胞腔
形态:中空 组成:原生质残渣(沉积在纤维内壁上)、
蛋白质,矿物盐,色素,… 特性:不易染色,强度低
我国制定的重症肺炎标
二、麻纤维的形态结构
4、 麻纤维的主要组成
➢ 麻纤维的主要化学成分和棉一样也是纤维素,但 含量较低,此外还有蜡状物、木质素、果胶物质、 含氮物质和灰分等。
➢ 我国苎麻的化学成分如下图所示:
纤维素纤维68.64 蜡状物质1.15 果胶物质17.78 木质素2.25 未测定部份10.18
纤维素纤维
教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
纤维素纤维的形态结构 纤维素大分子的分子结构 纤维素纤维的超分子结构 纤维素纤维的主要物理机械性能 纤维素纤维的主要化学性质 纤维素共生物
第一节 纤维素纤维的形态结构
一、棉纤维形态结构 二、麻纤维形态结构
一、棉纤维形态结构
1、棉纤维的Βιβλιοθήκη 长➢ 棉纤维是种籽纤维,它是由棉籽表皮细胞突起生 长而形成的,每根棉纤维就是一个细胞。棉纤维 的生长可分为三个阶段:
棉纤维生长的三个阶段
延长阶段
胞壁增厚、胞腔 缩小、原生质转 变为纤维素
薄壁、 圆形 小管、内部 充满原生质
收缩阶段
增厚阶段
脱水收缩、纵向 扭曲、圆形变成 腰子形
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