纤维素材料
纤维素原材料
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纤维素原材料纤维素是一种重要的天然有机化合物,是植物细胞壁的主要成分,也是一种重要的工业原材料。
纤维素原材料主要来源于植物,包括木材、竹子、棉花、麻类植物等。
它们是纤维素的主要生产来源,也是各种纤维素制品的重要原料。
木材是纤维素原材料的主要来源之一。
木材中含有丰富的纤维素,可以通过化学方法或机械方法进行提取。
化学方法是指通过化学溶解木材中的木质素等非纤维素成分,将纤维素提取出来。
而机械方法则是通过机械力将木材中的纤维素进行分离和提取。
无论是化学方法还是机械方法,都可以将木材中的纤维素有效地提取出来,为纤维素制品的生产提供了重要的原材料。
竹子也是纤维素原材料的重要来源之一。
竹子中的纤维素含量较高,而且竹子生长周期短,更新速度快,因此被广泛应用于纤维素制品的生产。
竹子的纤维素可以用于生产纸张、纤维板、纺织品等各种产品,为人们的生活提供了便利。
棉花和麻类植物也是纤维素原材料的重要来源。
棉花中的纤维素主要用于纺织品的生产,而麻类植物中的纤维素则可以用于制作麻绳、麻布等产品。
这些植物提供了丰富的纤维素原材料,为纺织行业和相关领域的发展提供了重要支持。
总的来说,纤维素原材料主要来源于植物,包括木材、竹子、棉花、麻类植物等。
这些植物中含有丰富的纤维素,可以通过化学方法或机械方法进行提取,为各种纤维素制品的生产提供了重要的原材料。
纤维素原材料的丰富和多样性,为纤维素制品的生产和应用提供了广阔的空间,也为相关产业的发展带来了重要的机遇和挑战。
随着科技的不断进步和创新,相信纤维素原材料的利用将会更加广泛和深入,为人类的生活和产业发展带来更多的益处。
新型纤维素材料研究及应用

新型纤维素材料研究及应用近年来,随着人们对环保材料的需求日益增加,纤维素材料受到了越来越广泛的关注。
纤维素材料广泛存在于植物细胞壁中,是一种天然的高分子材料。
在对纤维素材料的研究中,新型纤维素材料的研究及应用成为了研究的重点之一。
一、新型纤维素材料的研究新型纤维素材料的研究主要围绕着其改性方面展开。
纤维素作为一种高分子材料,其化学性质十分稳定,因此在实际应用中需要对其进行改性。
在改性方面,主要采用了化学改性和生物改性两种方法。
化学改性:通过对纤维素进行化学反应,引入不同的官能团,改善其性能。
其中,乙酰化、磺化和丙酮化等是常用的化学改性方法。
例如,将羟基取代为乙酰基,可以提高吸水性能和安定性,从而提高其应用性质。
生物改性:通过利用细菌、真菌、酵母等微生物对纤维素进行酶解,形成新的物质,并进一步对其进行改性。
生物改性具有绿色环保的特点,并且增加了材料的多样性和特殊性能。
例如,利用生物酶降解纤维素,可以得到纤维素纳米晶体纤维,该材料具有高比表面积、高晶度和高强度等优点。
二、新型纤维素材料的应用随着新型纤维素材料的研究,其在各个领域的应用也逐步拓展。
目前,其主要应用于以下三个领域:1.环保领域:新型纤维素材料可以覆盖传统化学材料的应用范围,如食品保鲜、药品包装、化妆品等。
与传统材料相比,新型纤维素材料具有更好的生物降解性和可再生性,不会对生态环境产生负面影响。
2.建筑领域:纤维素纳米晶体纤维可以作为水泥添加剂,能够提高水泥的强度、粘度和延展性,同时还能降低水泥的碳排放量,实现绿色环保建筑。
3.医疗领域:纤维素材料的生物相容性好,可以制备成各种医疗用品,如修复组织、细胞培养、药物控释等。
纤维素纳米晶体纤维可以形成三维的纤维素支架,作为人造血管,具有良好的生物相容性和血液相容性。
总之,新型纤维素材料研究及应用在环境保护、建筑和医疗等领域拥有广泛的应用前景。
未来,随着人们对绿色环保材料的需求日益增加,新型纤维素材料将得到进一步的研究和应用。
纤维素材料的制备及应用
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纤维素材料的制备及应用纤维素是一种广泛存在于植物细胞壁中的多糖,具有天然、可再生、可降解等良好的特性,是一种重要的可持续发展材料。
纤维素材料是由纤维素基质和其他添加剂复合而成的材料。
纤维素材料具有优异的物理化学性能,并且可以根据不同的应用需求进行定制,因此在诸多领域有广泛的应用前景。
1. 纤维素材料的制备方法纤维素是一种高分子材料,它可以通过多种方法制备纤维素材料。
目前常用的制备方法包括:溶液纺丝法、模塑法、压制法、浆料成型法等。
溶液纺丝法是一种将纤维素溶液加热至一定温度并通过纺丝过程制备纤维素材料的方法。
该方法可以制备出具有高度规整性和优异力学性能的材料。
模塑法是一种将纤维素与其他添加剂混合后,通过模具压制成型的方法。
该方法适用于制备丰富多彩的纤维素材料,例如纤维素板材、纤维素纸张等。
压制法是一种通过压制纤维素和其他添加剂达到所需密度的方法。
该方法制备的纤维素材料密度较高,可以制备出高强度的材料。
浆料成型法是一种将纤维素和粘合剂混合后在特定条件下成型的方法。
该方法可以制备出具有优异结构和性能的材料,并且适用性广泛。
2. 纤维素材料的应用领域(1)包装领域包装是纤维素材料的重要应用领域之一。
纤维素纸张、纤维素板材等材料均可用于包装中,具有良好的防水性、阻隔性和稳定性等特性。
随着人们对可持续发展的需求增加,越来越多的企业开始采用纤维素材料作为替代性材料。
(2)医疗领域纤维素材料在医疗领域也有广泛的应用。
例如,纤维素基质可以用于制备生物医用材料,如人工血管、心脏瓣膜等。
此外,纤维素也是诸多医疗用品中的重要原料,如口腔护理用品、卫生巾等。
纤维素具有生物相容性、可降解性等优良特性,可以减轻医用材料对人体的副作用。
(3)建筑领域在建筑领域,纤维素材料主要用于制备各种装饰材料、地板材料等。
与传统材料相比,纤维素材料具有良好的防潮性能、隔声性能等,也更为环保和可持续。
(4)环保领域纤维素材料的产生和处理过程对环境的影响较小,而且纤维素材料本身也可降解,因此在环保领域有着广泛的应用前景。
造纸原材料
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造纸原材料造纸原材料是指用于制造纸张的原始材料,主要包括纤维素材料、填充料、添加剂和水。
1. 纤维素材料:纤维素是造纸过程中最重要的原材料,它是由纤维素和半纤维素等组成的有机物质。
常见的纤维素材料有木浆、竹浆、草浆等。
木浆是指从木材中提取出来的纤维素材料,具有较高的纤维强度和柔软度,适合制作高质量的纸张。
竹浆是从竹子中提取的纤维素材料,具有良好的纤维质量和适中的柔软度,适合制作包装纸和文化用纸。
草浆是由牧草、稻草等植物经过处理后提取的纤维素材料,适合制作低质量的包装纸和工业用纸。
2. 填充料:填充料用于调整纸张的厚度、均匀度和表面光滑度。
常见的填充料有粉状填充料和纤维填充料。
粉状填充料包括粉煤灰、白垩粉等,能够增加纸张的厚度和重量。
纤维填充料包括纸浆纤维和薄纸浆纤维,可以填充纸张的间隙,提高纸张的表面光滑度和光泽度。
3. 添加剂:添加剂是为了提高纸张的质量和性能而添加的辅助材料。
常见的添加剂有胶黏剂、润滑剂、着色剂、防护剂等。
胶黏剂用于增加纸张的强度和韧性,常用的胶黏剂有淀粉、树胶等。
润滑剂用于减少纸张与印刷机械的摩擦,常用的润滑剂有硅油、蜡等。
着色剂用于调整纸张的颜色,常用的着色剂有颜料、染料等。
防护剂用于增强纸张的耐水性和耐磨性,常用的防护剂有水溶性树脂、涂覆剂等。
4. 水:水是造纸过程中必不可少的原材料,主要用于纤维素材料的打浆、纸浆的稀释和纸张的干燥过程。
水质的好坏对纸张的质量和性能有着重要影响。
良好的水质应具有适宜的PH值和荷电性质,以保证纤维素材料的打浆效果和纸张的稳定性。
综上所述,造纸原材料包括纤维素材料、填充料、添加剂和水,它们的选择和使用对纸张的质量和性能有着重要影响。
不同的原材料组合和加工工艺可以制造出不同质量和用途的纸张产品,满足人们日常生活和工业生产的需求。
《纤维素材料》课件
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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
纤维素分类及用途
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纤维素分类及用途一、纤维素的定义和特点纤维素(Cellulose)是一种天然高分子有机化合物,由若干个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成,呈线性结构。
其特点包括:1.高强度:纤维素是天然的纤维支撑体,具有很高的拉伸强度和抗压能力。
2.可降解:纤维素在自然环境中可被细菌和真菌降解,不会对环境造成污染。
3.表面亲水性:纤维素具有良好的润湿性和吸湿性,有助于水分传导和调节。
二、纤维素的分类根据来源和结构的不同,纤维素可以分为多种类型。
下面将介绍四种常见的纤维素分类及其特点。
1. 棉纤维素棉纤维素是从棉花中提取的纤维素,是最常见的纺织原料之一。
其特点如下:•韧性强:棉纤维素纤维强度高,适用于制作耐磨损的纺织品。
•吸湿性好:棉纤维素具有良好的吸湿性,穿着舒适,适合夏季服装。
•透气性佳:棉纤维素具有良好的透气性,有利于排汗和保持皮肤干爽。
2. 木质纤维素木质纤维素是从木材中提取的纤维素,广泛应用于纸浆、纸张和木质板材等领域。
其特点如下:•纤维细长:木质纤维素纤维细长,纸张质地坚韧,适合书写和印刷。
•耐酸碱性好:木质纤维素具有一定的耐酸碱性,不易受化学腐蚀。
•隔热性能优秀:木质纤维素是一种优良的隔热材料,广泛应用于建筑领域。
3. 大麦纤维素大麦纤维素是从大麦植物中提取的纤维素,具有一定的应用潜力。
其特点如下:•纤维粗糙:大麦纤维素纤维表面粗糙,不易滑动,适合制作防滑材料。
•耐磨性强:大麦纤维素具有较高的耐磨性,适用于制作耐磨材料。
•可食用:大麦纤维素可作为食品添加剂,具有增加食品纤维含量的功效。
4. 水晶纤维素水晶纤维素是从海藻等水生植物中提取的纤维素,是一种新型环保纤维素材料。
其特点如下:•透明度高:水晶纤维素具有极高的透明度,适用于制作光学材料和皮肤组织模拟器。
•生物相容性好:水晶纤维素对人体无毒无害,可作为医疗材料使用。
•可降解性优秀:水晶纤维素能够被自然环境中的细菌降解,对环境友好。
三、纤维素的用途纤维素在各个领域得到广泛应用,下面列举了几个常见的用途。
纤维素的化学修饰及性质研究
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纤维素的化学修饰及性质研究随着人们对环境保护意识的逐渐加强,绿色化学在新材料领域愈加重要。
纤维素作为一种寻常的天然高分子材料,因其在产量、可再生性、生物可降解性等多个方面的优势,成为近年来生物质材料领域的研究热点。
然而,由于强极性和结晶性,纤维素在很多领域的应用存在着局限性。
因此,进行纤维素的化学修饰,将有助于扩大其应用范围和改善其性能。
1. 纤维素的化学修饰方法纤维素的化学修饰主要包括酯化、磺化、羟甲基化、硝化、烷基化和氧化等。
其中最为常用的是酯化和磺化。
酯化是指通过酸催化,把纤维素的羟基与脂肪酸或芳香酸的羧酸进行酯化反应。
酯化使纤维素的疏水性增强,长程结晶难度增大,改善了纤维素的加工性能。
同时,酯化还能提高纤维素的增塑性和热稳定性。
磺化是指用亚硫酸氢盐或二氧化硫气体将纤维素的羟基转化为磺酸基。
磺化提高了纤维素的水解度和阴离子交换能力,使其应用于催化剂载体、酵素固定化等领域。
除了以上两种方法,分别有羟乙基化、硝化、烷基化和氧化等方法也都是常见的纤维素化学修饰方法。
2. 纤维素化学修饰后的性质研究经过化学修饰后的纤维素具有与未修饰的纤维素不同的性质,这些性质与其修饰方式和修饰程度有关。
下面以酯化和磺化为例,介绍纤维素化学修饰后的性质变化。
(1)酯化修饰酯化修饰后的纤维素结晶度变低,所需结晶温度和结晶峰值也降低。
酯化降低了纤维素的丝屑感和力学性能,但也提高了其油墨吸附性、表面活性和流变性能,进而用于油墨、涂料、墙纸等领域。
(2)磺化修饰磺化对纤维素的羟基的取代程度和酸碱度等参数有较大影响。
磺化后的纤维素的水解性增加,表面电位变小,阴离子交换容量增大,因此具有广泛的应用前景。
例如,磺化纤维素用于生产洗涤剂、离子交换树脂等领域。
3. 纤维素的进一步应用纤维素化学修饰的研究已经打开了纤维素的广泛应用前景。
在未来,随着纤维素化学修饰的进一步研究,更多的应用领域将会被开拓。
下面介绍两个纤维素化学修饰的应用领域:(1)多孔纤维素材料多孔纤维素材料因其高比表面积和良好的吸附特性凭借着广泛的应用前景。
制备纤维素材料的方法及其性能研究
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制备纤维素材料的方法及其性能研究纤维素材料在生活及工业中广泛应用,如制备纸张、纺织品、木材板材以及生产生物质燃料等,因此其制备方法和性能研究具有重要意义。
本文将介绍一些常见的制备纤维素材料的方法和其性能研究的相关内容。
1. 常规制备纤维素材料的方法纤维素是一种重要的天然高分子多糖,其结构包括葡萄糖单位结合而成。
纤维素材料的制备方法主要包括机械法、化学法、生物法等。
(1)机械法机械法是通过打浆、磨浆等机械作用将纤维素原料制备成纤维素材料。
机械法的优点是操作简单,无污染,但纤维素晶体的破坏程度较大,影响制备材料的力学性能。
(2)化学法化学法是通过化学反应将纤维素原料转化为纤维素材料。
常见的化学法包括硫酸盐法、亚硫酸盐法、氧化法等。
其中硫酸盐法是最为常用的制备纤维素材料的方法之一。
该方法利用浓硫酸将纤维素原料处理成纤维素材料,可制备出高强度、高韧性的纤维素材料。
但该方法存在环境污染、能耗高等问题。
(3)生物法生物法是利用生物酶或微生物对纤维素原料进行处理转化为纤维素材料。
该方法操作简单,无环境污染,但生物法制备出的纤维素材料性能较差。
2. 纤维素材料的性能研究纤维素材料的性能研究涵盖了材料力学性能、热物性能等方面。
(1)力学性能纤维素材料的力学性能包括强度、韧性以及耐磨性等。
其中强度指纤维素材料在受拉、压等加载后的承载能力;韧性指纤维素材料在加载过程中能够承受形变而不断裂;耐磨性指纤维素材料在受摩擦、磨损等力矩作用下的抗磨性能。
对于纤维素材料力学性能的研究,常用的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、磨损试验等。
(2)热物性能纤维素材料的热物性能包括热膨胀系数、热导率等。
其中热膨胀系数指在温度改变下,纤维素材料长度、宽度等维度发生的变化程度;热导率指纤维素材料传导热能的能力。
对于纤维素材料热物性能的研究,常用的测试方法包括热膨胀率测试、热传导性能测试等。
3. 纤维素材料的应用研究除了上述的制备方法和性能研究,对于纤维素材料的应用研究也是常见的。
纤维素是什么材料
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纤维素是什么材料纤维素是一种常见的有机化合物,它是植物细胞壁的主要成分,也是植物体内含量最丰富的一种有机物质。
纤维素是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物,因此它具有很强的韧性和稳定性。
在自然界中,纤维素广泛存在于植物细胞壁中,包括木质纤维素、棉纤维素、亚麻纤维素等。
此外,纤维素也可以通过化学方法从植物原料中提取,被广泛应用于纸张、纺织品、食品、医药、建筑材料等领域。
纤维素作为一种重要的材料,具有许多独特的物理化学性质和广泛的应用价值。
首先,纤维素具有很强的机械强度和耐磨性,使其成为制造纸张、纺织品和复合材料的理想原料。
其次,纤维素具有较强的吸水性和保水性,使其成为食品添加剂和药物包衣材料的常用选择。
此外,纤维素还具有良好的生物相容性和可降解性,因此在医疗材料和环保领域也有着广泛的应用前景。
纤维素的应用领域非常广泛,其中最为常见的就是纸张和纺织品的生产。
纤维素作为纸张的主要原料,可以通过化学和机械方法从木材、竹子、稻草等植物纤维中提取,经过漂白、纤维分散、造纸等工艺制成各种类型的纸张。
而在纺织品领域,纤维素主要以棉纤维的形式存在,经过纺纱、织造、印染等工艺制成各种棉织品,如棉布、棉线等。
此外,纤维素还可以用于食品工业中,作为增稠剂、稳定剂、乳化剂等食品添加剂,用于制备各种食品和饮料。
在医药领域,纤维素也有着重要的应用价值。
纤维素作为一种生物相容性较好的材料,被广泛用于医用敷料、药物包衣、医用纤维素等产品的生产。
此外,纤维素还可以用于制备生物可降解的医用材料,如生物支架、生物膜等,用于组织工程和再生医学领域。
总的来说,纤维素作为一种重要的有机化合物,具有广泛的应用价值和发展前景。
随着科学技术的不断进步和人们对环保、生物医药等领域需求的增加,纤维素的应用范围将会进一步扩大,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
纤维素植物原材料
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纤维素植物原材料
纤维素的植物原材料包括棉花、木材(包括针叶材和阔叶材)、禾草类植物(含种植业废弃物)等。
其中,棉花是植物纤维中品质最好、用量最大的纤维资源,其质地柔软,强度大,经过稀碱处理后通常用于生产纤维素酯、纤维素醚和微晶纤维素。
木材不仅是造纸工业的主要原料,也是纤维素化学工业的重要资源。
禾草类纤维素原料主要包括麦草、稻草、玉米秆、高粱秆、芦苇等,这些原料价格低廉、来源充足、容易制浆。
此外,一些蔬菜和谷物也是纤维素的重要来源,例如辣椒、南瓜、白菜、菠菜、豌豆、小麦、大麦和玉米等。
然而,需要注意的是,粮食类的食物加工得越精细,含有的纤维素就越少。
以上内容仅供参考,如需获取更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
了解纤维素的不同类型及其功能
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了解纤维素的不同类型及其功能作为一种常见的有机化合物,纤维素在生活中扮演着重要的角色。
本文将介绍纤维素的不同类型以及它们的功能。
一、纤维素的类型1. 植物纤维素植物纤维素是最常见的一种纤维素类型。
它存在于植物细胞壁中,主要由葡萄糖分子组成。
植物纤维素可以分为两种类型:纤维素I和纤维素II。
纤维素I主要存在于棉花、亚麻等植物中,而纤维素II则存在于木材、竹子等植物中。
植物纤维素具有优良的机械强度和生物降解性,常被用于纺织、造纸和建筑材料等领域。
2. 微生物纤维素微生物纤维素主要由细菌和真菌产生。
它与植物纤维素有相似的化学结构,但存在一些小的差异。
微生物纤维素在自然界中广泛存在,对于土壤的质地和结构有重要影响。
此外,它也被广泛应用于食品工业和生物燃料生产等领域。
3. 合成纤维素合成纤维素是通过合成过程得到的人工纤维素。
它的化学结构与植物纤维素类似,但经过改性可以具有更好的性能。
常见的合成纤维素包括尼龙、涤纶和腈纶等。
它们具有优异的强度和耐磨性,被广泛应用于纺织和工业制品制造等领域。
二、纤维素的功能1. 强度增强纤维素作为一种高强度材料,可以增强许多产品的强度。
在纺织业中,纤维素可以增加纺纱线的强度,使得织物更加坚韧耐用。
在建筑材料中,加入适量的纤维素可以提高水泥和混凝土的抗拉强度,防止开裂和破坏。
2. 吸湿性和透气性纤维素具有良好的吸湿性和透气性能。
它可以吸收空气中的湿气,使环境保持适度的湿度。
同时,纤维素材料也可以通过微小的孔隙进行气体交换,保持室内的通风和舒适。
3. 生物降解性植物纤维素和微生物纤维素都具有良好的生物降解性。
它们可以分解为二氧化碳和水,并且对环境没有污染。
这使得纤维素在环保领域具有广泛的应用,例如一次性餐具和生物可降解塑料。
4. 医疗应用纤维素在医疗领域也有重要的应用。
植物纤维素可以用于药物缓释系统,通过调节纤维素的结构和孔隙大小来控制药物的释放速率。
此外,纤维素还可以用于生物医用材料的制备,如人工皮肤和生物支架。
植物纤维生物质分类
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植物纤维生物质分类植物纤维生物质是一种重要的可再生资源,广泛应用于纺织、造纸、建筑、能源等领域。
根据来源和性质的不同,可以将植物纤维生物质分为多个分类。
一、天然纤维天然纤维是指从植物中提取的纤维素材料,主要包括棉花、麻类、剑麻、大麻、苎麻等。
这些纤维具有柔软、吸湿性好、透气性好等特点,广泛用于纺织业。
棉花是最常见的天然纤维,其纤维柔软细长,适合制作衣物。
麻类纤维强度高、耐磨损,适合制作麻布、麻绳等。
二、木质纤维木质纤维是指从木材中提取的纤维素材料,主要包括木浆、木质素等。
木浆是制造纸张的主要原料,通过蒸煮、漂白等工艺处理后,可得到纯净的纤维素。
木质素是一种含有芳香环结构的高分子化合物,广泛应用于制药、化妆品等领域。
三、秸秆纤维秸秆纤维是指农作物的茎秆部分,如玉米秸秆、稻草等。
这些秸秆通常被用作饲料或燃料,但其纤维素含量较高,也可用于生物质能源的生产。
通过适当的预处理和发酵,秸秆纤维可以转化为生物乙醇、生物气等可再生能源。
四、竹材纤维竹材纤维是指从竹子中提取的纤维素材料,具有高强度、高韧性、低密度等优点。
竹材纤维广泛用于建筑、家具、纸张等领域。
竹浆纸是一种环保的纸张制作材料,其纤维素含量高,纸张质地坚韧。
五、果皮纤维果皮纤维是指水果的外皮,如柚子皮、柠檬皮等。
这些果皮通常被废弃,但其纤维素含量较高,可用于生物质能源的生产。
果皮纤维还具有抗菌、防腐等特性,可用于制作天然的抗菌材料。
六、草类纤维草类纤维是指野生或人工种植的草类植物,如芦苇、茅草等。
这些草类纤维具有柔软、耐磨损等特点,可用于制作编织品、地毯等。
茅草编织品是一种传统的手工艺品,具有天然、环保的特点。
植物纤维生物质可以分为天然纤维、木质纤维、秸秆纤维、竹材纤维、果皮纤维和草类纤维等多个分类。
这些纤维材料具有各自的特点和应用领域,对于推动可持续发展和保护环境具有重要意义。
在未来的发展中,应继续研究和开发植物纤维生物质,以提高资源利用效率和环境友好性。
纤维素材料的结构表征及应用
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纤维素材料的结构表征及应用生活中我们常常会接触到各种纤维素材料,比如棉花、木质纤维等。
这些材料的结构表征及应用对于我们了解材料性能,选用适当的材料起着至关重要的作用。
纤维素材料具有纤维状的结构,主要成分是纤维素,其分子中嵌套有一定量的半纤维素和木质素。
在纤维素材料的应用中,首先需要对其结构进行表征,以便了解其特性和性能。
纤维素材料的结构特点主要有两个方面,一是化学结构,二是微观结构。
首先从化学结构方面来看,纤维素是一种聚合物,其分子是由大量的葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性链状结构。
这种结构使得纤维素具有很高的拉伸强度和模量,是一种理想的结构材料。
同时,纤维素分子中嵌套有少量的半纤维素和木质素,这些物质会影响纤维素材料的性能和应用。
而从微观结构方面来看,纤维素材料是由大量的纤维状分子通过氢键和范德华力等相互作用力相互连接而成的。
这种微观结构决定了纤维素材料的特性,比如其吸水性、透气性等。
纤维素材料的微观结构对其应用也有很大的影响,比如在纺织品中,纤维素的微观结构决定了纺织品的柔软度和透气性。
除了结构表征外,纤维素材料的应用也是非常广泛的。
在纺织品行业中,纤维素材料被广泛用于生产各种面料,比如棉纺织品、亚麻纺织品等。
由于纤维素具有天然的吸湿透气性,对皮肤友好,因此在服装、床上用品等方面得到了广泛应用。
此外,纤维素材料还广泛应用于造纸工业、包装材料、建筑材料等领域。
在造纸工业中,纤维素是纸张的主要原料,不同来源的纤维素会决定纸张的质量和性能。
在包装材料中,纤维素的高拉伸强度和模量使得其成为一种理想的包装材料。
在建筑材料中,纤维素材料可以制成纤维素板材,用于家具制造、室内装修等方面。
总的来说,了解纤维素材料的结构表征以及应用对于我们充分利用这些天然材料具有重要意义。
通过对纤维素材料结构的深入了解,我们可以更好地选择适合的材料,提高生产效率,降低生产成本,推动材料科学的发展。
希望未来纤维素材料在更多领域得到应用,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
纤维素材料
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1921年,Mener-Willians 浓H2SO4水解纯的棉花纤维
结果:90.7 %的结晶D-葡萄糖。
1922年,Irvine和Hirst; 棉花醋酸化→纤维素醋酸酯→甲醇解
结果:95.5 %的甲基α-D-葡萄糖苷和甲基-β-D-葡萄糖苷的混合 物,不含戊糖和其它物质。
(2)非水相非衍生化溶剂 非衍生化溶剂——在纤维素的物理溶解中,纤维素未与溶剂 的发生化学反应转化成衍生物,而是直接溶于溶剂中。
5、纤维素的可及度
利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的 化学试剂,测定这些试剂可以到达并起反应的部占全体的百分 率称为纤维素物料的可及度。
可及度A和结晶度Xc的关系
A=σXc+(100-Xc) 式中:
σ—结晶区表面部分的纤维素分数; Xc—纤维素物料的结晶度(%); A —纤维素物料的可及度。
第2章 纤维素
Chapter 2 Cellulose
纤维素是地球上最古老和最丰富的天然高分子 主要来源于树木、棉花、麻、谷类等植物。
内容提要
一、纤维素的结构; 二、纤维素的物理及化学性质; 三、纤维素的衍生物及其改性材料; 四、纤维素的研究进展;
2.1 纤维素的结构
一、 化学结构
1838年,法国科学家Anselme Payen 第一次分离并命名纤维素。
纤维素物质在绝干时是良好的绝缘体,吸湿时则电阻迅速 下降。
三、纤维素纤维的润胀
纤维素固体吸收润胀剂后,其体积变大但不失其表观均匀 性,分子间的内聚力减少,固体变软,此种现象称为润胀。
结晶区间的润胀——润胀剂只能达到无定形区和结晶区 的表面,结晶结构不变。
纤维素的种类及其在工业上的应用
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纤维素的种类及其在工业上的应用纤维素是一种存在于细胞壁中的结构多样的天然高分子多糖,它不溶于水,但是能够在一些化学反应中分解成单糖。
纤维素在生物体中起全部或部分支撑作用,并在工业生产中具有广泛的应用,如生产纸张、糖果、织物等。
本文将介绍纤维素的种类及其在工业上的应用。
一、纤维素的种类纤维素根据来源、结构和性质的不同,可以分为天然纤维素和人工纤维素。
1. 天然纤维素天然纤维素主要存在于植物、某些藻类和细菌中。
纤维素来源丰富,其中以棉花、木材、草类等植物中的纤维素最为重要,如棉纤维素、木质纤维素和硬质纤维素。
天然纤维素的化学结构是相似的,都是由多个葡萄糖单元组成的长链,它们之间通过β-1,4-糖苷键连接起来形成晶体结构,其结构类似于石英晶体。
2. 人工纤维素人工纤维素是通过化学合成人工材料得到的,因此,它们的来源不如天然纤维素多样化。
常见的人工纤维素包括纤维素醋酸酯、羟乙基纤维素和硝化纤维素等。
在生产中,人工纤维素的制备工艺复杂,成本较高,但具有更高的纯度和性能,可以制备出适用于不同领域的纤维素制品。
二、纤维素在工业上的应用纤维素在工业上的应用非常广泛,涵盖了很多领域。
1. 纸张工业纤维素是纸张的主要原料之一。
目前,木浆和废纸是生产纸张的两种主要原材料。
木浆主要是以木材为原料,通过切割、加热和化学处理等工艺制成。
而废纸则是指各类废弃纸张经回收后再利用。
这些原材料经过处理后,其中的纤维素就成为了纸张中的主要成分。
纤维素的含量多少直接影响了纸张质量的好坏。
2. 食品工业纤维素在食品工业中,主要被应用于烘焙、果汁生产和糖果制作等领域。
其中,在烘焙中,纤维素可以用作增加蛋糕、饼干等食品的体积和口感;在果汁生产中,纤维素则可以用来增加果肉含量,让果汁更加浓郁;在糖果制作中,纤维素可以用来增加糖果甜度和嚼劲。
3. 纺织工业纤维素在纺织工业中,主要作为纤维原料的来源。
棉、麻、丝和亚麻等天然纤维素源,是纺织工业中重要的原材料。
2023年纤维素纤维原料及纤维行业市场分析现状
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2023年纤维素纤维原料及纤维行业市场分析现状纤维素是由植物细胞壁组成的主要结构性多糖。
纤维素的化学结构稳定,高强度和耐久性,使其在各种应用领域中都有广泛的用途。
纤维素纤维原材料主要包括棉花、木材、竹子、麻等植物纤维。
纤维素行业的市场前景广阔,未来发展空间巨大。
一、纤维素纤维的原材料(一)棉花:棉花是一种主要的纤维素纤维原材料,具有柔软、透气性好、吸水性强等特点。
棉花的纤维素含量高达90%以上,并且具有较高的强度和耐久性,是高品质纺织品的首选原料。
(二)木材:木材纤维在造纸、板材、建筑材料和纺织品等广泛应用。
木材纤维比较坚韧,具有良好的强度和弹性,同时还具有良好的隔音、保温性能。
(三)竹子:竹材纤维比木材纤维更加坚韧,同时竹子的生长速度快,在绿色材料的应用领域具有广泛应用前景。
(四)麻:麻纤维具有天然的纤维素纤维特性,具有良好的坚韧性、透气性、吸湿性和柔软度等,被广泛应用于纺织品、产业绳索等领域。
二、纤维素行业市场分析现状(一)全球纤维素纤维市场规模据统计数据显示,全球纤维素纤维市场规模达到了5.5万亿美元,未来几年仍将以年均6.5%的复合增长率增长,预计到2025年将达到近8万亿美元。
其中,纺织品和服装等方面是纤维素纤维的主要市场,未来纤维素纤维在环保、建筑、家居等领域的应用也将大幅增加。
(二)纤维素纤维在纺织品市场的应用纤维素纤维在纺织品市场上的应用分布广泛,棉花纤维是最主要的原材料,全球约有75%的纤维素纤维被用于生产棉织品。
除此之外,竹子、麻等植物纤维也被广泛应用于户外休闲服、运动装备等领域。
(三)纤维素纤维的环保应用随着人们对环境保护意识不断提高,纤维素纤维在环保领域的应用得到了广泛关注。
据统计,全球约有40%的木材被用于制造环保建材,未来木材浆作为环保造纸原料的需求也将不断增长。
(四)纤维素纤维的产业绳索应用纤维素纤维在产业绳索市场上也有广泛应用,纤维素纤维在工业和海事等领域也有广泛应用。
纤维素材料
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纤维素材料纤维素是一种源自植物的天然化合物,具有广泛的用途。
纤维素是由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的一种多聚体。
纤维素在自然界中广泛存在,是植物细胞壁的主要组成成分。
除了植物外,纤维素还存在于一些真菌和细菌中。
纤维素材料的特点是可再生、可降解和丰富,因此在环境保护和可持续发展方面具有重要意义。
纤维素可以从植物中提取,如纸浆、木材和农作物废弃物,如稻壳、秸秆和麻秆。
纤维素在工业中广泛用于制造纸张、纺织品、建筑材料和生物燃料等。
首先,纤维素在纸张制造中起着重要的作用。
纤维素纤维被用于制造纸浆,然后用于制造各种类型的纸张,如书籍、杂志、报纸和包装材料。
纤维素纤维具有很高的强度和稳定性,使得纸张更耐用和可靠。
其次,纤维素在纺织品制造中也有广泛的应用。
纤维素材料可以用于制造纺织纤维,如棉花、亚麻和大麻。
这些天然纤维具有良好的透气性和吸湿性,使得纺织品更加舒适和适合穿着。
此外,纤维素还可以与其他纤维材料,如聚酯纤维和尼龙纤维等混合使用,以提高材料的强度和耐久性。
纤维素在建筑材料中也有广泛的应用。
例如,纤维素可以用于制造木材复合材料,如纤维板和刨花板。
这些复合材料具有很高的强度和稳定性,可以用于建造房屋和家具。
此外,纤维素还可以用于制造环保材料,如生物降解塑料和生物纤维材料,以减少对环境的影响。
最后,纤维素还可以用作生物燃料的原料。
纤维素可以通过生物质转化技术转化为生物燃料,如生物乙醇和生物柴油。
这些生物燃料具有低碳排放和可再生的特点,可以替代石化燃料,减少对化石能源的依赖。
综上所述,纤维素材料具有多种用途,可以在纸张制造、纺织品制造、建筑材料和生物燃料等领域发挥重要作用。
纤维素材料的可再生、可降解和丰富的特点使其成为环境保护和可持续发展的理想选择。
随着对可持续发展的需求越来越高,纤维素材料的应用前景将更加广阔。
纤维素材料-1
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常春雨、周金平等将适量纤维素加入至6% NaOH/4% 尿素溶液中, 在-5 ~-10℃的冷藏箱中放置12h 取出,在室温下解冻即可得到无色透明 的纤维素溶液。向该纤维素溶液中逐滴加入环氧氯丙烷(ECH) ,在25℃ 下搅拌反应1h,然后将混合液置于50℃ 或者-20℃ 恒温环境中凝胶化20h。 然后用去离子水洗去初产品中的NaOH 和尿素后,再真空干燥或者冷冻 干燥后得到性能较好的吸水树脂。
接枝共聚
将乙烯基单体接枝共聚到纤维素或纤维素衍生物的骨 架上,可以制备纤维素基水凝胶。一般是通过化学引发剂 引发或辐射作用下完成。
例:Li等[100]以硝酸铈铵为引发剂,将N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸 接枝共聚到羟丙基纤维素骨架上制备一种对温度和pH双重敏感 的水凝胶。该水凝胶对茶碱的缓释分三个阶段,而且其缓释时 间可以持续10h。在前2h释放50%~80%为暴释阶段,此后2h内, 释放20%~30%为缓慢释阶段,最后为释放平衡阶段。
例: Sanninoet 等通 过研究二乙烯基砜 ( DVS) 作为交联剂, CMC 与HEC 为原料 制备了具有网络结构 的高吸水树脂。
3.2 化学法制备凝胶
交联剂交联
纤维素在纤维素溶剂中溶解后,与亲水高分子交联可 以制备水凝胶。制备高分子水凝胶材料的单体主要有丙烯 酸系列、丙烯酰胺系列和醋酸乙烯酯等。
例:Demitri等[96]用柠檬酸作交联剂交联羧甲基纤维素和羟乙 基纤维素制备一种超级水凝胶,可以吸收自重900倍的水份。 Sannino等[92]用二乙烯基砜交联羧甲基纤维素、羟乙基纤 维素和透明质酸制备对pH及离子强度敏感的水凝胶,该产品在 个人护理的吸液材料领域具有潜在的应用价值。
互穿网络技术
两种以上聚合物通过网络互穿缠结而形成的一类独特的 聚合物共混物或聚合物合金. (Semi-IPN和IPN)纤维素 基水凝胶也可以通过互穿网络技术合成。
纤维素是什么材料
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纤维素是什么材料纤维素是一种天然的多聚糖,是植物细胞壁的主要构成成分。
它是一种纤维状结构的材料,具有很高的强度和耐用性。
纤维素广泛存在于植物体内,尤其是存在于木质部细胞壁中。
纤维素由若干葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
这种特殊的连接方式赋予了纤维素独特的物理特性。
由于纤维素分子内部的氢键和分子间的氢键作用,使得纤维素具有很高的结晶性,结合力强,丝状结构稳定。
纤维素是一种非常常见的材料,广泛应用于纸张、纺织品、建筑材料等多个领域。
纤维素的应用主要依赖于其特性:高强度、耐久性、可再生性、吸水性等。
在纸张生产过程中,纤维素是纸张的主要原料。
纤维素的高强度使得纸张具有很好的强度,能够承受很大的拉力。
纤维素的吸水性能使得纸张能够有效吸收墨水或色料,形成清晰的字迹和图案。
纤维素的可再生性使得纸张成为一种可持续的材料,可以循环利用。
在纺织品生产中,纤维素是纤维的主要成分之一。
纤维素的纤维状结构赋予纤维良好的拉伸性和弹性,使得织物具有柔软舒适的手感。
纤维素的吸湿性能使得织物能够调节湿度,保持舒适的穿着感。
纤维素的耐久性使得织物具有很好的耐磨性和耐久性。
在建筑材料中,纤维素常被用作增强材料。
纤维素的高强度和耐久性使得纤维素增强材料能够增加材料的承载能力和抗断裂性能。
同时,纤维素增强材料的可再生性使得其具有很好的环境友好性。
总而言之,纤维素是一种具有重要应用价值的材料,广泛应用于纸张、纺织品、建筑材料等领域。
它的高强度、耐久性、可再生性和吸水性等特性使得其成为一种理想的材料选择。
随着绿色可持续发展理念的推广,纤维素的应用前景将更加广阔。
纤维素材料的研究与发展
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纤维素材料的研究与发展纤维素材料是目前研究的热点之一。
纤维素是由许多葡萄糖分子组成的多糖,是植物细胞壁的主要成分。
纤维素材料由于其高强度、可再生性以及良好的生物相容性等特点,被广泛应用于纸张、食品包装和纺织等领域。
本文将从多个方面探讨纤维素材料的研究和发展,以展现其潜力和前景。
一、纤维素材料的种类纤维素材料具体种类包括木浆纤维素、甘蔗纤维素、棉花纤维素、竹子纤维素、藻类纤维素等。
其中,木浆纤维素是最常见的一种。
然而,由于其产生大量废水和二氧化硫等污染物质,其环保性一直备受争议。
为了改善这种情况,科学家们开始测试其他来源的纤维素,例如椰壳、稻壳、亚麻等。
这些材料的使用不仅具备可再生性,而且在生产过程中污染排放也大为减少。
此外,研究人员还希望开发出一种新型的纤维素材料,其中不仅可以使用这些原材料,而且还可以将有机废料进行无害化处理。
二、纤维素材料的应用1. 纸张纤维素是制造纸张时最主要的原材料。
木浆纤维素由于原材料的便利和低成本,被广泛地用于文化纸、新闻纸和皮阅纸等领域。
但是,纤维素材料的应用不仅限于木浆纤维素,如今科学家们还开发了许多其他类型的纤维素材料,例如植物纤维素和书籍纸等。
这些材料的应用和开发使得纸张行业更加多元化,也进一步促进了全球环保。
2. 纺织纤维素材料在纺织业中也受到了广泛的应用。
由于其优异的吸湿性、透气性和柔软性,在西装、工业绸、高档床上四件套等方面有不错的表现。
3. 包装纤维素材料的发展和应用在食品包装领域发挥了特别的作用。
纤维素材料是可以食用的,并且其保湿效果优异,可以承受温度变化和地震。
因此,从环保角度和食品质量保证的角度来看,将纤维素材料运用到食品加工和包装中是非常合适的。
三、纤维素材料的制备纤维素材料的制备与其纯化过程非常关键。
在制备过程中,需要通过机械方法、化学方法、物理方法等手段来进行。
为了实现无污染和低成本的生产,研究人员还在寻求一种新型的方法来进行制备,例如替代木浆纤维素的使用,采用椰壳、稻壳等废弃物质,同时还可以使用新型的生产工艺来提高生产效率,例如物理球磨、离子液体技术等。
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3 纤维素的改性
③ 与异氰酸酯酯化:
纤维素能与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯。
CH2OH O OH O O Cell OH O C NH R
R
N
C
O
cellulose carbamate
木材纤维素中有大量的轻基,聚氨酯胶黏剂中有 活泼的异氰酸酯官能团 (—NCO) 。木材用聚氨酯胶黏 剂粘接,这有利于提高木材胶合制品的强度。
SO3-Na+ CH2OH HO HO O O H2SO4 NaOH HO HO O O O
Cellulose Sulfate
纤维素磺酸盐广泛作为洗涤剂、食品与化妆品及 药物的增稠剂,以及低热能的食品添加剂。
3 纤维素的改性
CH2OH O HO O
HNO3 H2SO4 O2NO
2 纤维素的溶解和再生
• 2.4 NaOH/urea(/thiourea)/H2O溶剂
近年,张俐娜课题组开发了纤维素的新一类溶剂 ( NaOH/ 尿素、 NaOH/ 硫脲水溶液体系),这一类溶剂 是目前溶解效果好,而且最为绿色化、污染最小的溶剂 体系。
Figure 6. Schematic dissolution process of the cellulose in NaOH/urea aqueous solutions pre-cooled to -10℃
过滤、脱泡
粘胶法不但工艺繁杂、生产周期长、能耗大,而 且生产过程中放出CS2 和 H2S 等有毒气体和含锌废水, 对空气和水造成污染,使生态环境遭到破坏。
2 纤维素的溶解和再生
• 2.2 铜氨溶剂
将氢氧化铜溶于氨水中,可以形成深蓝色的 Cu(NH3)4(OH)2络合物,称为铜氨溶液,对纤维素有很强 的溶解能力。
• 3.2 化学改性
Figure 10. Common modification chemistries of cellulose surfaces
3 纤维素的改性
• 3.2.1 纤维素酯化反应
纤维素的酯化是指在催化剂的存在下,纤维素分子 链中的羟基与无机酸、有机酸、酸酐、酰卤等发生酯化 反应。 ① 与无机酸酯化:
CH2ONO2 O O
OH
ONO2 nitrocellulose
理论上,纤维素硝酸酯的酸代度可达 3.0 。实际 声称的产物多数取代度 <3.0 。若要制取较高取代度的 产物,则必须使用酸类的混合物,如 HNO3/H2SO4 混 合酸体系。此法制得的纤维素硝酸酯取代度达2.9。
1 纤维素的结构和性质
Figure 2. Principle pathways to cellulose formation.
1 纤维素的结构和性质
• 纤维素是由纤维素二糖( cellobiose )重复单元通过
β-(1→4)-D- 糖苷键链接而成的线性高分子,每个脱 水葡萄糖单元( anhydroglucose, AGU )上的羟基位 于C-2、C-3和C-6位置,具有典型的伯醇和仲醇的反 应性质,邻近的仲羟基表现为典型的二醇结构。 • 纤维素的分子结构如图2所示。
甲基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素按照此 机理制备。
3 纤维素的改性
② 碱催化烷氧基化作用
Cell OH + H2C Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCHR NaOH Cell O R
羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丁基纤维素按 照此机理制备。
③ 碱催化加成反应
CH2OH O HO O CN O2NO CH2O O O CN
3 纤维素的改性
② 与有机酸酐酯化:
普通的羧酸很难与纤维素发生酯化反应,但酸酐 是较强的酰化剂。
CH2OH O HO O
O O O
O CH3COOH, H2SO4 Cell O C CH3
OH
cellulose acetate
醋酸纤维素广泛用于纺织、塑料、包装材料、胶 片、水处理反渗透膜、涂料、人工肾脏等领域。
纤维素物理改性,主要是通过机械粉碎、润胀、 复合化、表面吸附等处理使其物理形态发生变化,如 薄膜化、微粉化、球状化、纳米化等,赋予其新的性 质和功能。该方法不改变纤维的化学组成,只是改变 了纤维的结构和表面性能,使纤维素性质发生很大变 化,产生新的功能。
3 纤维素的改性
Figure 8. The appearances of cellulose/SA hydrogels
3 纤维素的改性
不能在水和一般有机、无机溶 剂中溶解。溶解性是天然纤维 素在应用中最大的局限。
溶解性差
应用限制
分子中含有大量的 羟基,高温下分解 热塑性差 而不熔融,缺乏热 可塑性。
OH
ONO2
氰乙基化产物使纤维素纤维织物具有防腐性。
3 纤维素的改性
• 3.2.3 纤维素氧化反应
纤维素的氧化改性是指对纤维素进行部分氧化作用, 生成不同性质的氧化物材料。可分为C2、C3位仲羟基和 C6位伯羟基的选择性氧化。 ① 仲羟基氧化反应
CH2OH O HO O CH2OH O HC CH O O C O OH OH CH2OH O C O O O
OH
高碘酸盐氧化是一种重要的、高度专一的选择性 氧化反应, 没有明显的副反应,能使纤维转化成双醛纤 维素。还可以进一步将醛基转变为其他官能团,这样 便可以得到具有新功能、新用途的新型纤维素衍生物。
3 纤维素的改性
② 伯羟基氧化反应
目前,用于纤维素伯羟基的选择性氧化体系的研 究热点是TEMPO-NaClO-NaBr三元复合系列氧化体系, 它的优点在于其反应迅速高效,选择性高,反应条件 比较温和,反应过程也较简单。
Figure 4. Schematics of two suggested hydrogen bonding cooperative networks
2 纤维素的溶解和再生
• 纤维素的利用很大程度上取决于它的溶剂,但是纤
维素的溶剂十分有限。开发新型的溶解能力强的纤 维素溶剂成为纤维素工业和基础研究中重要的一部 分。
1 纤维素的结构和性质
• 纤维素是地球上最古老和最丰富的可再生资源,主
要来源于树木、棉花、麻、谷类植物和其它高等植 物,也可通过细菌的酶解过程产生细菌纤维素。每 年地球上产生约2000亿吨植物纤维素,是自然界取 之不尽、用之不竭的可再生资源。
Figure 1. source of cellulose: wood, cotton and flax
接枝共聚是纤维素改性研究的一个热点。通过接枝 改性引入不同的柔性基团使其内部塑化,可在保留纤维 素固有特性的基础上,赋予其热塑性等性能。目前常用 的纤维素接枝改性的方法之一是环氧化物、内酯、环亚 胺、内酰胺或环硫醚等环状单体的开环接枝。
Figure 11. Structure of homogeneous graft copolymerization o f cellulose
2 纤维素的溶解和再生 利用这种新溶剂体系在试点单位通过中试设备成 功制备纤维素丝,它具有均一、平滑的表面和圆形截 面,以及优良的力学性能。同时,采用该溶剂体系已 成功制备出多种纤维素功能材料,如纤维素膜、凝胶、 复合材料和纤维素衍生物等。
Figure 7. Novel cellulose filaments via pilot plan
亲水性强
使用过程中易吸湿 ,影响材料性能。 与合成高分子材料 共混时相容性差。
3 纤维素的改性
Figure 9. DSC curves of cellulose pyrolysis.
3 纤维素的改性
• 3.1 物理改性
HO HO O HO O H O O HO HO O H H3N OH O HO O O
Cu(NH3)4(OH) 2
HO
H3N NH3 Cu HO O O O O O HO O H3N Cu O NH3 O
O Cu O NH3
铜氨溶剂的缺点是不稳定,对氧和空气非常敏感。 溶解过程中若有氧的存在,会使纤维素发生剧烈的氧化 降解,损害产品的质量。
3 纤维素的改性
• 3.2.2 纤维素醚化反应
纤维素醚是以天然纤维素(浆)为基本原料,经过 碱化、醚化反应的产物,其羟基的氢被烃基取代。醚化 的几本原理主要是基于以下几个有机化学反应。
① Williamson醚化反应
Cell OH + NaOH + R X Cell OR + NaX + H2O
3 纤维素的改性
④ 与酰氯酯化:
纤维素高级脂肪酸酯的合成最先是在吡啶存在下 与酰氯反应制得。
CH2OH O OH O
O R Cl
O Cell O C R
pyridine
OH
cellulose ester
受酯化剂来源的限制,有实用价值且已形成规模 性工业生产的纤维素有机酸酯主要有纤维素乙酸酯、 纤维素乙酸丙酸酯以及纤维素乙酸丁酸酯。
N O
CH2OH O HO O ClO- , BrHO
COOH O O
OH
OH
利用该法对纤维素纸浆进行处理,结果使纸浆成 纸的抗张强度提高了25% ,湿抗张强度提高 90% 左右, 耐破性和耐撕裂性也有一定程度的提高。
3 纤维素的改性
• 3.2.4 纤维素的接枝共聚
Figure 3. Molecular structure of cellulose (n=DP, degree of polymerization)
1 纤维素的结构和性质
• 由于纤维素的化学结构及空间构象特点,纤维素链
易聚集形成高度有序结构。这种有序结构是大量的 分子内和分子间氢键形成的网络,使纤维素不能熔 融,也不溶于大多数的普通溶剂。