第二节 植物纤维原料的化学成分.

化学制浆就是溶解木素，分离出纤维；木素是原料 及纸浆发色的主要原因。因此原料及纸浆中的木素含量 是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依据。 按照被保留在纸浆中木素的含量不同，可将纸浆区分为： 软浆：2%（木素） 半化学浆：15% 硬浆：8%（木素） 说明： 1、三类代表性原料的主要化成分见表1－1 2、造纸工业中除使用植物纤维外，有时也是用其他纤维 如合成纤维、矿物纤维及金属纤维 3、植物纤维原料的化学成分是我们利用原料、制定生产 工艺条件的基本依据，与产品的产量和质量有密切关系， 对生产过程及综合利用等方面也有影响。 4、植物纤维原料中的碳水化合物主要质纤维素和半纤维 素，但有些植物中还含有单糖、低聚糖、淀粉等碳水化 合物。
萜 烯 类
脂 肪 酸
戊 糖 Байду номын сангаасD-木 糖 )
脂 肪 与 腊
(L-阿 拉 伯 糖 ) L-arabinose 糖 醛 酸 和 甲 氧 基
醇 类
糖 醛 酸 化 物 methoxy 酰 基
(ethanoy)
一、主要化学成分
纤维素－－－骨架物质 碳水化合物 半纤维素－－填充物质 占总质量的80～95％ 木素－－－－粘合物质
造 纸 植 物 纤 维 原 料
少 量 组 分 （ 低 分 子 量 物 质 ）
细 胞 壁 的 主 要 组 分 （ 高 分 子 量 物 质 ）
有 机 物 organic compound
无 机 物 inorganic (灰 分 )(ash)
木 素 (lignin)
碳 水 化 合 物 (Carbohydrate )
纤 维 素 Cellulose
半 纤 维 素 H e m ic e llu lo s e 水 解 获 得 单 位 单 体
有 机 溶 剂 抽 出 物
芳 香 族 化 合 物
水 解 产 物 (D-葡 萄 糖 ) (D-glucose)
己 糖 (D-葡 萄 糖 ) (D-甘 露 糖 ) (D-mannose) (D-半 乳 糖 ) ( D - g o la c t o s e )
第二节 植物纤维原料的化学成分
引言： 植物通过光合作用形成细胞壁物质。在这一过 程中，植物由碳、氢、氧等元素组成一系列有机物 质，如纤维素、半纤维素、木素三种高分子聚合物。 而且含量高，占纤维原料组成的大部分。此外还含 有少量的单宁、果胶质、树脂、脂肪、腊、配糖物 以及不可皂化物等。这些物质的物理、化学性质虽 然不同，但其元素组成大致相同。绝干木材平均含 碳 50% 、氢 42.6% 、氧 6.4% 、氮 1% 。不同植物原料的 化学组成差别较大。化学组成见下页表。
是聚合度下降的现象。
纤维素的性质和功能是由纤维素分子聚集体所形成的 结晶态和细纤维结构决定的。而纤维素也是纸浆纸张 的最主要最基本的化学成分，原料的纤维素含量高低 是评价原料制浆造纸价值的基本依据。
二）、半纤维素 定义：半纤维素是由1。两种或两种以上的单糖组成的不均 一聚糖。2。大多带有支链，3。构成半纤维素线型聚糖主 链的单糖主要是木糖、甘露糖和葡萄糖，4。构成半纤维 素短的侧链糖基有：木、葡、阿、半、岩藻、鼠李、葡 萄醛酸、半乳糖醛酸等。
四）、与纤维素有关的几个概念
1、综纤维素：指植物纤维原料中的全部碳水化合物，即纤维素与 半纤维素之和。故又称全纤维素（Holocellulose）
制样步骤：取样
有机溶剂抽提
原料粉碎
无酯试料
40目-60目之间的试样
除木素 各种方法制纤维素
注：（目：每英寸（25.4mm）宽度内经线的根数或网孔的个数）
半纤维素的4个特点：
常见的半纤维素： （禾草类）：聚阿拉伯糖木糖、聚4-o-甲基葡萄糖醛酸木糖
（木材原料）：聚葡萄糖甘露糖、聚半乳糖葡萄糖甘露糖、 聚木糖葡萄糖
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 1 、无定形物质，作为填充物填充在纤维之间和微细 纤维之间，聚合度较低（小于 200 ），易吸水润胀。
2、原料不同，半纤维素的组成和含量不同。即使是 同一种原料，半纤维素结构与不尽相同。
综纤维素制备四法:
⑴、氯化法：(1937年Ritter（里特）提出)
无抽提物试料
氯气 木素被氧化 乙醇胺的乙醇溶液 抽提
氯化木素
+
（白色） 综纤维素
⑵、亚氯酸纳法（1942年Jayme(杰姆)提出）
无抽提物试料
NaClO2 HAc 6% pH=4.5
综纤维素 （白色）
3、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，这样不但 可提高制浆得率，而且对纸浆的性能及成纸性能有 良好的影响。 4、精制浆：尽量去除木素和半纤维素，只保留纤维 素的纸浆，又称为溶解浆。 5、生产纤维素衍生物用化学浆时，半纤维素应尽量 除去，以免影响纤维素的化学加工。
三）、木素 定义：木素是由苯基丙烷结构单元通过碳-碳键和醚键连 接而成的具有三度空间结构的高分子聚合物 。 结构与含量： 硝基苯氧化或乙醇解的方法已经证明： 1 、针叶木木素与阔叶木木素化学结构不同，草类木素也 不同于木材木素。 2、木素结构在植物体内不同部位变化很大。 结论：木素不是单一物质，而是代表植物中某一共同 性质的一群物质。 凡是木质化的植物都含有木素，但不同原料木素含量不同。 针叶木：30％左右，禾本科：20％，阔叶木木素含量介 于前两者之间，棉纤维不含木素或含量极少。
一）、纤维素

定义：纤维素是1.不溶于水的均一聚糖。它是由2.D—葡萄糖 基构成的链状高分子化合物。纤维素大分子中的3.D—葡萄糖 基之间按照纤维素二糖连接的方式连接。纤维素4.具有特性 的x-射线图。（纤维素二糖连接：就是1-4-β 苷键连接）
纤维素的4个特点：
纤维素的化学结构： 1-4-β -D- 吡喃式失水聚葡萄糖（ pyran ） 聚合度：纤维素分子中的 β -D- 葡萄糖基的数目即为纤维素分 子聚合度。
(polymerization degree)
(polydispersity)
棉花初生壁：2000-6000 次生壁：1400 草类较低
与木、麻 相同
棉：95－99％
苧麻：80－90％
木材：40－50％ 竹：40－50％ 麦草：30－49％
化学浆：1000左右
天然纤维素：大于1000
降解：高分子化合物在受到光照、加热、机械等作用