植物纤维原料的化学成分
植物纤维化学
植物纤维化学植物纤维化学是研究植物中纤维素及其化学加工和应用的一门学科。
植物纤维作为一种自然的、可再生的生物大分子材料，在生产和生活中具有广泛的应用。
例如，纸张、纺织品、建筑材料等众多行业都离不开植物纤维这一重要资源。
植物纤维化学旨在深入了解植物纤维的化学组成、结构与性质，制定优化的加工工艺，拓展其新的使用领域。
一、植物纤维的化学组成植物纤维的主要化学成分是纤维素和半纤维素。
纤维素是一种多糖，由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。
半纤维素也是一种多糖，包括木聚糖、半乳糖、甘露聚糖等。
此外，植物纤维还有少量的酚类物质和蛋白质。
纤维素和半纤维素的含量和比例因植物种类和部位不同而变化。
在棉花中，纤维素含量占80%以上，半纤维素含量较低；而在木质植物中，两者含量相近。
二、植物纤维的结构植物纤维的结构可分为两种类型：原生纤维和次生纤维。
原生纤维是由原生细胞壁构成的，例如棉纤维和亚麻纤维。
原生纤维的直径较细，一般小于20微米；因其生长仅发生一次，其结构较简单，只包括纤维素、半纤维素和细胞壁质量。
次生纤维是由次生细胞壁构成的，例如木质素。
次生纤维的直径较粗，一般为20-50微米；其结构复杂，包括三部分：原生细胞壁、次生细胞壁的中层和次生细胞壁的内层。
三、植物纤维化学加工植物纤维在工业上常通过化学方法进行加工。
主要包括以下几个步骤：去除杂质、碱处理、漂白、纤维素膨胀、染色和强化。
去除杂质：将植物纤维进行筛分、清洗、熬软等步骤，去除与纤维相连的非纤维物质，如叶片、树枝等。
碱处理：将去除杂质后的植物纤维浸泡在碱液中，使纤维得到脱脂、脱胶、脱色等处理。
常用的碱液包括氢氧化钠、碳酸钠及亚硫酸等。
漂白：碱处理后的植物纤维中仍含有少量的杂质和色素。
漂白是将这些杂质和色素分离出来，使纤维得到漂白和增白的效果。
漂白剂主要有氯和过氧化氢等。
纤维素膨胀：纤维素膨胀是将处理后的植物纤维浸泡在化学溶液中，使其膨胀，并形成纤维素膜。
植物纤维化学式-概述说明以及解释
植物纤维化学式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述植物纤维作为一种重要的自然资源，在人类生活和工业生产中发挥着不可替代的作用。
它们具有丰富的化学成分和优良的物理性质，被广泛应用于纺织品、造纸、建筑材料等领域。
本文旨在探讨植物纤维的化学式及其应用，从而加深对植物纤维的了解，并展望其在未来的发展前景。
通过对植物纤维的深入研究，我们可以更好地利用这一天然资源，推动可持续发展的进程。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面展开讨论植物纤维的化学式内容：1. 植物纤维的特点：介绍植物纤维的来源、特性以及与化学结构的关系。
2. 植物纤维的化学成分：详细解析植物纤维中主要的化学组分，包括纤维素、半纤维素、木质素等。
3. 植物纤维的用途：探讨植物纤维在各个领域的广泛应用，如纺织、造纸、生物质能源等。
通过对这些内容的深入探讨，可以更全面地了解植物纤维的化学式及其在各个领域的重要性和发展前景。
1.3 目的本文旨在探讨植物纤维的化学式及其在各个领域的广泛应用。
通过深入了解植物纤维的特点、化学成分和用途，可以更好地认识植物纤维在现代生活中的重要性和意义。
同时，本文也旨在展望植物纤维在未来的发展趋势，以及可能的应用领域，为读者提供新的思路和视角。
通过对植物纤维的研究和应用前景的探讨，希望能够激发更多人对植物纤维的关注和研究，促进其在未来的发展和应用。
2.正文2.1 植物纤维的特点植物纤维是一种重要的天然材料，具有以下几个特点：1. 环保性：植物纤维是基于植物原料制成的，相比于合成纤维，植物纤维更加环保，对环境友好。
2. 透气性：植物纤维具有良好的透气性，能够吸收并释放湿气，保持材料的干燥性和舒适性。
3. 舒适性：植物纤维的特殊结构使得其触感柔软、舒适，适合用于制作衣物、家居用品等。
4. 生物降解性：植物纤维可以在自然环境中被微生物降解，不会对环境造成污染，符合可持续发展的理念。
5. 抗菌性：部分植物纤维具有天然的抑菌作用，可以有效防止细菌滋生，保持物品的清洁卫生。
植物纤维原料的化学组成
聚-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖 聚葡萄糖甘露糖
阔叶材：
01
聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚阿拉伯糖-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖
针叶材：
02
聚阿拉伯糖-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖
禾本科：
03
木素（木质素，Lignin）
木素含量：针叶材>阔叶材>禾本科>棉花。
2．的概念
1964年Timell提出：半纤维素是低分子量的聚糖类（其平均聚合度近200），它和纤维素一起正常地产生在组织中，它们可以从原来的或从脱去木素的物料中被水或碱水溶液（这是常用）抽提出来。
木糖(Xylose)、阿拉伯糖(Arabinose)、甘露糖(Mannose)、葡萄糖(Glucose)、半乳糖(Galactose)、4-0-甲基葡萄糖醛酸(4-0-Methyl-Glucuronic Acid)、半乳糖醛酸(Galacturonic Acid)、葡萄糖醛酸(Glucuronic Acid)。
3、禾本科原料抽出物
比木材的更低：蜡质、高级脂肪酸、高级醇
2、阔叶材的抽出物
含量少：脂肪酸、中性物等。
不同原料的有机溶剂抽出物
01
主要组成：松香酸、松节油、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物等。
02
含量：较高，如：红松的乙醚抽提物为4.69%，马
03
尾松乙醚抽提物为4.43%。
04
存在位置：树脂道和射线薄壁细胞中。
第二节 植物纤维原料的化学成分
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 影响生产过程及综合利用等方面
汇报人姓名
少量组分 细胞壁的主要组分
有机溶剂抽出物 纤维素 半纤维素
植物纤维原料的化学成分及生物结构
细胞壁的化学组成与结构特征
化学组成
植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中纤 维素含量最高，木质素和半纤维素含量因植物种类而异。
结构特征
细胞壁具有层次结构，从外到内依次为胞间层、次生壁和初 生壁。胞间层主要由果胶和少量蛋白质组成，次生壁主要由 纤维素、半纤维素和木质素组成，初生壁主要由蛋白质、脂 类和碳水化合物组成。
04
植物纤维原料的物理性质与化学 性质
物理性质
密度
吸湿性
植物纤维原料的密度通常较低，具有轻质 的特点，这使得植物纤维原料在纺织、造 纸等领域具有广泛的应用。
植物纤维原料具有较强的吸湿性，能够吸 收大量水分，这与其多孔性和表面积较大 的结构有关。
弹性与可塑性
导热性与绝缘性
植物纤维原料具有一定的弹性和可塑性， 能够在加工过程中适应不同的形状和尺寸 要求。
分类
根据来源和性质，植物纤维原料可分 为天然纤维素纤维和再生纤维素纤维 。
பைடு நூலகம்
植物纤维原料的应用领域
纺织业
造纸业
生物医学
食品包装
用于制作衣物、床单、 毛巾等纺织品。
用于制造纸张、纸板等。
用于制造医疗用品，如 绷带、手术缝合线等。
用于制造食品包装材料。
植物纤维原料的重要性
可再生资源
植物纤维原料是可再生资源， 来源广泛，可持续利用。
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细胞壁的超微结构与功能
超微结构
细胞壁具有复杂的超微结构，包括微纤维、微孔和微纤丝等。这些结构在细胞 壁中形成交错的网状结构，赋予细胞壁强度和韧性。
功能
细胞壁作为植物细胞的支撑结构，具有保护细胞免受机械损伤、维持细胞形态、 参与物质运输和信号转导等功能。同时，细胞壁还参与植物的生长、发育和生 理过程。
第二节植物纤维原料的化学成分
差异: 针叶木:树脂酸、少量脂肪酸及不可皂化物
（树脂道木射线薄壁细胞） 阔叶木：脂肪酸（主要）游离的，酯化的都有
（木薄壁细胞，射线薄壁细胞）
5、有机溶剂抽出物对制浆造纸的影响 有机溶剂抽出物含量少，但它对制浆、漂白、纸浆白度及
白度稳定性、废液回收利用等会产生不同的影响，有时这种 影响是不容忽视的。具体阐述如下：
二）、不同原料的有机溶剂抽出物 1、针叶木的抽出物
主要成分：松香酸、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物
以马尾松抽出物为例：
马尾松松脂 蒸馏 松香（固体，74－77％） 松节油（液体，18－21％）
(1)松香的组成及性质
主要成分是树脂酸，树脂酸是一类混合物的总称分子式 为，C19H29COOH。因此松香的性质就取决于树脂酸的性质， 树脂酸分子中的双肩及羧基能使松香发生异构化、加成、 歧化、氢化、聚合、氨解、酯化、成盐、脱羧等反应。
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 。
综纤维素 漂白化学浆
17.5%NaOH 20℃ 不 综纤维素的 溶 α-纤维素
或 24%KOH 45min 物 漂白化学浆的 α-纤维素
纤维素和 抗碱的半 纤维素
溶液
醋酸
沉淀，β-纤维素 溶液，γ-纤维素
精品课 植物纤维化学
精品课植物纤维化学植物纤维的化学结构植物纤维是植物中含有的复杂生物聚合物，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。
纤维素纤维素是植物纤维中最丰富的成分，约占其重量的40-60%。
它是由β-D-葡萄糖单元组成的直链聚合物，每个葡萄糖单元以β-1,4-糖苷键连接。
纤维素分子排列成紧密有序的结晶结构，赋予纤维强度和刚度。
半纤维素半纤维素是一组异质性聚合物，约占植物纤维重量的15-35%。
它们由多种糖类单体组成，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖。
半纤维素分子较短且无规，连接纤维素微纤维，提供结构稳定性和柔韧性。
木质素木质素是一种复杂的芳香聚合物，约占植物纤维重量的15-30%。
它赋予纤维硬度、耐腐性和防水性。
木质素分子通过醚键和酯键与纤维素和半纤维素连接。
植物纤维的性质植物纤维的性质取决于其化学结构。
纤维素的强度和刚度使纤维具有很高的抗拉强度和弹性模量。
半纤维素的柔韧性和可塑性赋予纤维柔韧性和抗皱性。
木质素的疏水性和抗腐性保护纤维免受水分和生物降解的影响。
植物纤维的应用植物纤维广泛应用于造纸、纺织、建筑和复合材料等领域。
造纸：纤维素是造纸的主要原料，为纸张提供强度和韧性。
纺织：棉花、麻和亚麻等天然植物纤维用于生产服装、家纺和工业织物。
建筑：木材和竹子等植物纤维用于建造房屋、桥梁和其他结构。
复合材料：植物纤维增强聚合物复合材料在轻量化、耐用性和可持续性方面具有应用潜力。
植物纤维的修饰植物纤维可以进行化学或物理修饰以改善其性能。
化学修饰包括氧化、乙酰化和酯化，它们可以改变纤维的亲水性、吸湿性和热稳定性。
物理修饰包括纤维化、表面粗糙化和涂层，它们可以增强纤维的强度、抗皱性和抗菌性。
植物纤维的可持续性植物纤维是一种可再生和可持续的资源，与合成纤维相比，其环境足迹较低。
植物纤维的种植和加工需要更少的能源和水，并且可以生物降解，减少环境污染。
植物资源化学_第二章资料
第一章第二节植物纤维主要化学成分主要成分（细胞壁物质）纤维素碳水化合物有机物半纤维素木质素芳香族化合物少量成分（非细胞壁物质）提取物萜类、脂肪族、酚类化合物灰分无机盐等无机物2.1.1 主要化学成分概述2.1 植物纤维的主要化学成分植物纤维原料的化学组成百分比2.1.1.1 细胞壁物质纤维素：由 -D-葡萄糖单元通过1→4苷键连接而成的线型高分子化合物。
纤维素是自然界贮量最丰富的可再生资源。
半纤维素：细胞壁中非纤维素高聚糖（习惯上不包括果胶和淀粉）的总称。
由两个或两个以上的糖基组成，通常有分枝结构，可用热水或冷碱提取。
木质素：由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的，具有三度空间结构的复杂的高聚物。
木质素和半纤维素在一起，填充在细胞壁的微纤丝之间，同时也存在于胞间层。
2.1.1.2 非细胞壁物质植物纤维原料中的非细胞壁物质通常指存在于细胞腔和细胞间隙的、不参与细胞壁结构的物质，大部分可溶于中性有机溶剂或水，又称提取物。
提取物：用水、水蒸汽或中性有机溶剂可提取的物质。
在植物原料中含量少（一般2~5%），但种类繁多（约700余种）。
提取物可分为三大类：萜类化合物：树脂、萜类等。
脂肪族化合物：蜡、脂肪、单糖和低聚糖、淀粉、果胶、树胶、蛋白质、生物碱等。
酚类化合物：茋(芪) 、木酚素、黄酮类化合物、单宁等。
2.1.2 植物纤维化学成分分析主要名词2.1.2.1 综纤维素综纤维素：经脱脂的植物纤维原料除去木质素后保留下来的全部高聚糖，即纤维素和半纤维素的总和。
2.1.2.2 α-、β-和 γ -纤维素综纤维素(化学浆)不溶部分α-纤维素溶解部分不溶部分溶解部分17.5%NaOH 或24%KOHHAc 中和β-纤维素γ-纤维素根据起始物的不同，分为综纤维素的a-、β-、γ-纤维素和化学浆的a-、β-、γ-纤维素注意：a-、β-、γ-纤维素的主要成分，及其与纤维素的区别2.1.2.3 Klason 木质素与总木质素不溶残渣溶解部分72%H 2SO 4 20℃, 2 hrKlason 木质素 或硫酸木质素、酸不溶木质素脱脂木粉3%H 2SO 4 回流, 4 hr酸溶木质素总木质素 = Klason 木质素 + 酸溶木质素Total lignin = Klason lignin + Acid soluble lignin为什么测定木质素需要保留少量碳水化合物？相当于植物纤维原料中全部五碳糖的总和。
植物纤维化学填空题和名词解释
名词解释1、综纤维素纤维原料中的全部碳水化合物，即纤维素与半纤维素之总和，故又称全纤维素。
2、复合胞间层位于细胞壁的最外层，由两个相邻细胞所共有的一层，胞间层物质的大多数是木素，少量的果胶质。
胞间层与相邻两个细胞的初生壁一起称为复合胞间层。
3、半纤维素除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖。
也可称为非纤维素的碳水化合物。
由两种或两种以上单糖基组成的不均一聚糖，大多带有短的侧链。
4、剥皮反应在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，一直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应发生为止。
由于消除下来的烷氧基—OR具有新的还原性末端基（也即是纤维素长链分子具有新的还原性末端基），可以继续进行上述反应，逐个不断地脱掉末端基，所以称为剥皮反应。
5、纤维素结晶度结晶区占纤维素整体的百分率。
6、微分吸着热一克水与大量干的或湿的纤维素结合，或者一克水自大量的干的或湿的纤维素中取出，7.早材（春材）：树木的每一个年轮是由两部分组成的，靠树心部分的颜色浅，是每年生长季节的前期生长出来的，故称为春材，也称早材。
8.木素：木素是由苯丙烷结构单元（即C6-C3单元）通过醚键、碳-碳键联接而成的芳香族高分子化合物。
填空题：. 1、草类原料的苯醇抽出物含量一般为（ 3～6 ）%。
2、根据纹孔对的构造，可以分为单纹孔对、（具缘纹孔对）和（半具缘纹孔对）三类。
3、木素中存在的基本结构基团类型是愈疮木基、（紫丁香基）和（对羟苯基）。
4、木素大分子中，大约有（2/3—3/4）的苯丙烷单元是以醚健形式联接到相邻的单元上的。
5、梅厄—米斯奇晶胞模型的不足之处是（没有考虑到以后才确立的Glu基的椅式构型）以及（分子内的氢键）。
6、半纤维素的物理结构中少部分是（结晶）结构，大部分是（无定形）结构。
7、纤维素的酸水解可以有（单项酸水解）和（多项酸水解）两种过程。
8、纤维素容易发生氧化反应的原因是（每个Glu基的C2、C3和C6上存在醇羟基）。
植物纤维素化学试卷
植物纤维素化学试卷一、填空题（共40分，每空2分）1.植物纤维原料的主要化学成分包括、和。
2.木材原料的灰分含量一般不超过，草类原料的灰分含量一般多在以上，其中草类原料的灰分含量中 %以上是SiO2。
草类原料的苯醇抽出物含量一般为 %。
3. 木素的基本结构单元是，结构单元分别是、和，木素结构单元间主要是通过联结；纤维素的基本结构单元和结构单元相同都是，结构单元间主要是通过联结。
4.针叶材的纤维细胞为，阔叶材的纤维细胞为。
5.半纤维素的物理结构中少部分是结构，大部分是结构。
6. 纤维素本身含有极性羟基基团，使纸浆中的纤维素纤维表面带（负电、正电）。
为提高填料或胶料留着率，应使用化学助剂来调整纸浆的电荷特性。
7.的在纤维细胞壁中木素深度最高的部位是，木素含量最高的部位是。
二、词汇英译汉(共10分，每小题2分)1. LCC——————————2.Liguin—————————3.Glucose—————————4.Hemicellulose——————5.Annual ring————————三、名词解释（共10分，每小题2分）1.结合水2.润胀3.纤维素结晶度4.复合胞间层5.纹孔四、判断题（共10分，每小题2分）1. 由于剥皮反应，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖会逐个掉下来，一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。
（）2.水分子可以进入纤维素的无定形区而不能进入结晶区。
（）3.碘价、铜价越大，则纤维素的还原性越强。
（）4.游离水能使纤维素发生润胀，但无热效应。
（）5. 作为造纸原料，同种木材相比，晚材率低的优于晚材率高的。
（）五、问答题（每小题15分，共30分）1.纤维素纤维的吸湿和解吸的概念，及其吸湿和解吸等温曲线存在滞后现象的原因。
2.如何自漂白化学浆制备α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素？并指出各自的化学组成。
答案仅供参考一、填空题（共40分，每空2分）1.植物纤维原料的主要化学成分包括纤维素、半纤维素和木素。
植物纤维素原料化学成分分析
植物纤维素原料化学成分分析植物纤维素原料化学成分分析摘要： 概述了光谱分析法、色谱分析法和核磁共振等现代仪器分析技术在植物纤维原料化学分析方面的应用。
分析技术在植物纤维原料化学分析方面的应用。
关键词：植物纤维原料：植物纤维原料;;仪器分析技术仪器分析技术植物纤维原料的化学组成复杂植物纤维原料的化学组成复杂,,除了纤维素、半纤维素和木素这三种构成了植物体骨架的主要成分素这三种构成了植物体骨架的主要成分((总质量的总质量的80 %80 %80 %～～95 %) 外,还含有诸如单宁、果胶质、树脂、脂肪、腊以及不可皂化物等少量组分。
等少量组分。
纤维原料成分分析对指导生产有着十分重要的意义,传统的分析方法过程繁杂、时间长时间长,,随着科技的发展随着科技的发展,,现代测试技术的应用范围日益广泛。
仪器分析方法越来越多地应用于物质量的分析仪器分析方法越来越多地应用于物质量的分析,,如光谱分析如光谱分析((紫外光谱、红外光谱、原子吸收与原子发射光谱等) ) 、色谱分析、色谱分析、色谱分析((气相色谱、高压液相色谱、凝胶渗透色谱、离子色谱等子色谱等) ) ) 、质谱、核磁共振、电子自旋共振、、质谱、核磁共振、电子自旋共振、、质谱、核磁共振、电子自旋共振、X2X2X2衍射能谱、电衍射能谱、电子显微镜分析、电化学分析子显微镜分析、电化学分析((电位分析和电导分析电位分析和电导分析) ) ) 等等。
本文等等。
本文就主要的仪器分析技术在植物纤维原料化学分析中的应用进行介绍。
介绍。
1 1 光谱分析法光谱分析法1.11.1紫外光谱法紫外光谱法紫外光谱法1.1.11.1.1木素的测定木素的测定木素的测定木素作为芳香族化合物木素作为芳香族化合物( ( ( 苯基丙烷结构苯基丙烷结构苯基丙烷结构) ) ) 和它的各种发色和它的各种发色基团基团, , , 对紫外光有强烈吸收对紫外光有强烈吸收对紫外光有强烈吸收, , , 而碳水化合物而碳水化合物而碳水化合物UV UV UV 光谱在此波长范光谱在此波长范围内则几乎没有吸收围内则几乎没有吸收,,所以可以在碳水化合物存在的情况下选择适当的条件适当的条件, , , 用紫外光吸收光谱来鉴定木素的结构和性质。
植物纤维原料的化学组成..
-纤维素、-纤维素、-纤维素、工业纤维素
不溶解部分 -纤维素（纤维素和抗碱的 半纤维素）
17.5%NaOH （24%KOH）
沉淀部分 -纤维素
（高度降解的纤维 素和半纤维素） 工业半 纤维素 不沉淀部分 -纤维素 （半纤维素）
漂白化学浆 或综纤维素
20℃处理45min
醋酸中和 溶解部分
说明： a.同一原料不同方法所获得的纤维素量不同： 综纤维素 > 克贝纤维素 > 硝酸乙醇法纤维素
（含0.1-0.3%木素， 纤维素发生水解降解 半纤维素亦有溶出） 大部分半纤维素水解
b.制备纤维素时，制备方法、制备条件不同，半纤维 素、木素溶出程度不同，纤维素降解程度不同。因而 会得到各种“纤维素”，因此在表明分离得到的纤维 素时除了给出量值外还必须给出分离方法。
与制浆造纸的关系
1. 原料的纤维素含量高低，是评价原料的 制浆造纸价值的基本依据。
棉：95－99％，苧麻：80－90％ ，木材：40－50％ 竹：40－50％ ，麦草：30－49％
2. 它是植物纤维原料和纸浆的主要化学成 分，在制浆过程中尽量不受破坏。
半纤维素
半纤维素的来源
存在于植物细胞壁中 是植物细胞壁三大组分之一 是地球上最丰富最、廉价的可再生资源之一 3.5*1010t/y
与制浆造纸的关系
1、对一般纸浆，半纤维素是尽量保留成分， 提高纸浆得率，对纸浆的性能及成纸性能 也有良好的影响；
2、生产纤维素衍生物用的化学浆，应尽量 除去，以免影响纤维素的化学加工。
木素
定义 木素是由苯丙烷结构单元(即C6-C3单元) 通过醚键、碳-碳键等连接而成的具有三维空 间结构的芳香族高分子化合物.
3
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第一章 植物纤维原料的化学成分及生物结构
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第一节植物界的基本类群授课学时：2 学时授课类别：理论课●教学目的及要求让学生了解制浆造纸专业要学习的课程；了解制浆造纸的过程、制浆造纸业在我国经济中的地位以及世界制浆造纸业的发展状况；了解植物的分类，植物的拉丁学名、组成及含义。
要求学生掌握的内容有：现代植物的基本类群及其与制浆造纸的关系；造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物。
●教学内容提要一、绪论部分1、造纸史话2、现代造纸3、造纸的发展趋势4、我国的造纸原料方针二、造纸纤维原料种类1、植物纤维原料2、非植物纤维原料三、植物纤维原料的分类1、木材纤维原料2、非木材纤维原料3、半木材纤维原料●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点：1、制浆造纸在国民经济中的地位2、制浆造纸的过程3、造纸纤维原料种类4、植物纤维原料的分类处理办法：对于本次课涉及到的重点和难点均采用多媒体辅助教学和举例子的方法，使学生掌握这两个知识要点。
●教学组织与设计1、教学过程的组织本次课，重在让学生掌握制浆造纸用的植物纤维原料、制浆造纸的过程，了解植物纤维化学这门课程与制浆造纸的关系，所以在讲这节课时，要先讲制浆造纸的发展历程，现代造纸的过程，国内外发展概况，制浆造纸业在国民经济发展中的地位、意义，纸的功能；再讲植物纤维化学这门课与制浆造纸的关系，让同学们知道这门课的重要性；最后讲第一章第一节的内容造纸用纤维原料以及造纸用植物纤维原料的种类等等。
本门课程采用多媒体教学，在举例子或讲授制浆造纸过程等知识的时候，多给学生展示相关的图片，可以加深学生对知识的理解。
2、讨论、练习、作业的布置与安排讨论：问题1：你们知道纸用什么造出来的吗？问题2：你们知道纸是怎么样造出来的吗？问题3：你知道我们平时生活中用到的纸有哪些种类吗？3、教学手段采用多媒体教学。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程，中国轻工业出版社.2、卢谦和，造纸原理与工程，中国轻工业出版社.3、邬义明，植物纤维化学，中国轻工业出版社.●教学实施小结第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第二节植物纤维原料的化学成分授课学时：2 学时授课类别：理论●教学目的及要求本次教学的目的是让学生掌握制浆造纸用纤维原料的化学成分，其中包括主要成分、次要成分以及与制浆造纸的关系。
1植物纤维化学
植物纤维化学植物纤维是从天然植物中提取的一种重要材料，具有丰富的化学成分和多种用途。
植物纤维可以分为天然纤维和人工合成纤维两大类。
天然纤维主要来源于植物的细胞壁，如棉花、麻类、木浆等，含有大量的纤维素和半纤维素等化学成分，具有优良的机械性能和生物降解性。
植物纤维的化学成分植物纤维的主要化学成分是纤维素和半纤维素。
纤维素是植物细胞壁中最主要的成分，由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素具有高度的结晶性和强度，是纺织品、造纸等行业的主要原料。
半纤维素则包括木聚糖、半纤维素酶和甘露聚糖等多种聚合物，具有较好的吸水性和柔软性。
植物纤维的应用领域植物纤维在各个领域均有广泛的应用，如纺织业、造纸业、食品包装、生物医药等。
在纺织业中，棉花纤维被广泛用于生产纺织品，具有舒适透气的特性；麻类纤维则被用于生产高端面料，具有良好的耐磨性。
在造纸业中，木浆纤维被用于生产纸张，具有良好的吸墨性和强度。
此外，植物纤维还可用于生产食品包装材料、草药提取等。
植物纤维的生产与开发植物纤维的生产与开发是一个综合的过程，涉及到植物的种植、采集、提取、加工等多个环节。
随着技术的进步和环境保护意识的增强，越来越多的研究致力于开发新型的植物纤维材料，如竹纤维、苎麻纤维等。
这些新型植物纤维具有绿色环保、生物降解等优点，受到了广泛的关注。
植物纤维的未来发展展望在未来，随着人们对绿色、可持续发展的需求不断增加，植物纤维必将在各个领域展现更加广阔的应用前景。
通过不断深入的研究和开发，我们有望开发出更多种类、更高性能的植物纤维材料，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
总的来说，植物纤维化学是一个富有挑战性和前景广阔的领域，我们期待在这一领域开展更多的研究与创新，推动植物纤维材料的发展与应用。
第二节 植物纤维原料的化学成分
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）
⑶、二氧化氯法：（1921年Schmitlt(施密特)提出）
续5
a、禾本科原料有机溶剂抽出物对制浆造纸影响不大；
b、蒸煮时抽出物会阻碍药液浸透，增加蒸煮时的药品消耗； 延缓蒸煮过程；碱法制浆中树脂、脂肪酸与碱生成皂化物— tall oil。这些皂化物都是表面活性物质，可在酸处理后作为 工业副产品；酸法制浆这些抽出物只是被加热、软化成油状
物，因此他们漂浮在纸浆悬浮液中易黏附在浆池壁、管道内
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。
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 ）
植物纤维成分
植物纤维成分植物纤维是指从植物中提取的纤维素、半纤维素、木质素等纤维成分。
它们具有良好的力学性能、热稳定性、尺寸稳定性和生物降解性，广泛用于纸浆、纺织、建筑材料、环保、食品加工等领域。
下面将介绍几种常用的植物纤维成分。
1、木质素木质素是植物细胞壁中含量最高的有机物质之一，其化学结构为多种苯丙素单体异构体的聚合物。
在植物生长过程中，木质素被定向沉积在细胞壁的次生壁中，从而赋予植物细胞壁力学性能。
由于其分子结构高度复杂，因此木质素的来源多种多样，例如合成纤维素纤维的竹藤、稻草，木材制品中的松、柏、杉等树种，以及收割后制成的秸秆等。
木质素分子中含有大量的亲水羟基和亲油的苯丙素单体部分，因此既具有良好的亲水性，又有较强的耐水、耐湿性，能够在湿润环境下保持较好的力学性能。
在木质素的提取和加工过程中，由于木质素具有较高的化学稳定性，因此可以通过碱性或酸性水解的方法将其分离出来，进而用于制备纤维素材料。
2、纤维素纤维素是一种高分子有机化合物，是植物细胞壁中含量最高的成分之一，化学结构为β-葡聚糖链的线性链，含有大量的亲水羟基官能团，具有良好的化学稳定性和生物降解性。
纤维素是制造纸张、纤维素薄膜、纤维素糖、食品工业以及医药工业中广泛使用的重要原料，同时也是可再生能源和可降解聚合物的重要来源之一。
纤维素的来源包括多种植物，例如木材、棉花、木棉、亚麻、甘蔗和玉米等。
在植物细胞中，纤维素是由β-葡聚糖链直接合成的，因此可以通过酸或碱水解的方法将其提取出来。
越来越多的研究表明，纤维素不仅是制造高性能材料的关键原料之一，而且还可以作为生物能源的重要来源。
半纤维素是指植物细胞壁中不含木质素的复合物，主要包括木聚糖、木寡糖、果胶等成分。
半纤维素是指的是一类特别的多糖，其聚合物包括α-半乳糖和β-木聚糖等，同时其中也可能含有其他一些小分子物质和结构物质。
它们具有良好的水溶性和生物降解性，常用于食品加工、造纸、纺织等领域。
半纤维素的来源较为灵活，可以从多种植物中提取，例如木材、稻草、麦秸、豆渣等。
2004年山东齐鲁工业大学植物纤维化学考研真题A卷
2004年山东齐鲁工业大学植物纤维化学考研真题A卷一、填空题（共 20 分，每空格 1 分）：1、植物纤维原料的主要化学成分包括：纤维素半纤维素木素，木素总量的大部分存在于细胞壁的 S2 层。
2、阔叶材木素的基本结构单元是主要由愈疮木基丙烷紫丁香基丙烷单元所构成。
结构单元之间是通过醚键和碳—碳键联接的。
3、从植物原料中分离木素的方法，根据其原理可分为两类：（1）使木素或其衍生物溶解而分离如：磨木木素（2）使木素成为不溶残渣而分离如：克拉森木素4、木素的特征官能团是：甲氧基。
针阔叶材和禾草类木素特征官能团的变化规律是：阔叶材木素 > 针叶材木素 > 禾草类木素5、针叶材最主要的细胞是管胞，阔叶材最主要的细胞是木纤维，禾本科植物纤维原料的主要细胞有：纤维细胞薄壁细胞二、名词解释（10 分）：1、综纤维素：指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分（即纤维素和半纤维素的总和）（3 分）2、形成层，木质部，年轮（共 7 分）：形成层：位于木材和树皮之间的薄层，是树木的分生组织（2 分）。
木质部：位于形成层和树心之间的部分，即树木的木材部分（2 分）。
年轮：在树木茎的横切面上可以看到木质部上具有许多同心圆环，这就是生长轮。
在温带和亚热带地区由于一年中只长出一个生长轮，故称年轮（3 分）。
三、简答题（60 分）：1、漂白化学浆的-纤维素，-纤维素，-纤维素在化学成分上有什么区别？什么是工业半纤维素？（8 分）漂白化学浆中，纤维素包括纤维素及抗碱的半纤维素（2 分），纤维素为高度降解的纤维素及半纤维素（2 分），纤维素全为半纤维素（2 分）。
习惯上将纤维素及纤维素之和称为工业半纤维素（2 分）。
2、在碱法制浆中妥尔油是如何产生的？在酸法制浆中为什么会产生树脂障碍？（6 分）在酸法制浆中，抽出物中的树脂酸，脂肪酸与碱反应，生成皂化物，称妥尔油（3 分）。
植物纤维
第一章1.详述植物纤维原料的主要成分和次要成分是什么？P5图1-2答：植物纤维原料的主要化学成分是纤维素，半纤维素和木质素，次要化学成分成分抽提物和灰分。
2.针叶木、阔叶木和草类原料的化学组成的比较？3.试述针叶材和阔叶材有机溶剂抽出物的组成。
针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸(Rosin Acids)、萜烯类化合物、脂肪酸(Fatty Acids)及不皂化物。
（针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄壁细胞中，心材含量比边材含量高。
）阔叶木的抽出物主要含游离的已酯化的脂肪酸、中性物、多酚类化合物，不含或只含少量松香酸。
主要存在于木射线和木薄壁细胞中。
4.什么是综纤维素、α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素和工业纤维素？●综纤维素：指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分（即纤维素和半纤维素的总称）。
●α-纤维素：用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。
β-纤维素和γ-纤维素：用漂白化学木浆制备α-纤维素时，处理中所得到溶解部分，用醋酸中和沉淀出来的那部分为β-纤维素，不沉淀部分为γ-纤维素。
β-纤维素包括高度降解的纤维素和半纤维素，γ-纤维素全为半纤维素。
工业半纤维素：习惯上将β-纤维素和γ-纤维素之和称为工业半纤维素。
5.解释春材和秋材?并分别说明这两种材质的特点。
答：每个年轮一般由两层构成，向着形成层的一层是外层，向着髓心的一层是内层。
内层是在形成层每年活动的初期（春季与夏季之间）形成，称之为早材（春材）。
外层是夏天及秋天形成的，称之为晚材（秋材或夏材）。
特点：（1）早材层：春、夏季，细胞分裂快，形成层活动迅速，而光合作用较弱，形成的细胞腔大，壁薄，较短，色浅，木质疏松，纤维自身强度较低，但柔软，纤维间结合力好。
植物纤维化学成分及纤维形态对纸张性能的影响
纸是由植物纤维为主体的 纤维物质构成的
二、植物纤维化学成分
植物纤维化学成分分布图
纤维素----骨架物质 半纤维素—填充物质
木素---粘合物质
主要化学组分
常用三类原料的主要化学成分比较
三、木材纤维化学成分
边材和心材：树木生长到一定的树龄之 后，木质部中靠树心部分的组织中，逐 步被树脂、单宁、色素等物质所填充而 失去生理活性，变成死细胞，称为心材 ；木质部中靠边缘的，颜色较浅的部分 ，称边材
植物纤维化学成分及纤维形 态对纸张性能的影响
一、造纸用的纤维原料
纤维的概念
造纸所需的植物纤维有两种来源：草本物和木本植物。草浆价格便宜 ，但生产过程中污染严重。从这个意义上讲，用木浆造纸是不二选择。
（从左 到右）
上排依 次是水 杉、云 杉、马
尾松
下排依 次是三 倍体毛 白杨、 尾叶桉 、相思
约0.1－1um
与P层接近
打浆时需将此层 打碎破除
次 生 壁
次生壁中层 （S2）
纤维束和半纤维束的
大约3－10um
含量高，木素的
含量少
是打浆的主要对 象
次生壁内层 （S3）
约0.1um
木素的含量低，纤维 素含量高
一般不考虑
树木的每个年轮是由两部分组成的，靠 树心部分的颜色较浅，是每年生长季节 的前期生长出来的，故称春材，也称早 材；年轮中靠外圈，颜色较深部分，是 每年生长季节的后期，即秋、冬天生长 出来的，故称秋材，又称晚材。
树皮的化学组成 木材腐朽时化学组成的变化
不同原料的有机溶剂抽出物
灰分
四、植物纤维形态对纸张性能的 影响
纸张性能：物理性能、光学性能等
纸张的强度是由纤维本身的强度以及纤维与纤维之 间的结合强度构成的。
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b、原料中尤其是草类原料灰分中的SiO2和Na2O反应 后溶于黑液（Na2SiO3是粘合剂）给碱回收造成许 多困难，黑液的提取率降低，并严重影响碱回收过 程，称之为硅干扰。
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23
5、果胶质（pectin）
➢ 定义
果胶酸羧基中一部分被甲基酯化，一部分被中和成盐， 使其成为部分可溶于水的物质，成为果胶质。
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17
③ 禾本科植物原料的抽出物
抽出物含量低 蜡质，少量高级脂肪酸和高级醇 主要存在于禾本科原料表皮层的外表面
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18
3、有机溶剂抽出物与纸浆生产、木材加 工的关系
对制浆、漂白、漂浆白度及白度稳定性、废 液回收及利用、甚至对木材加工等方面都 带来不同程度的影响。
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如何减轻或消除有机溶剂抽出物对制浆造纸产 生的不良影响？
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说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料
的灰分多数在2－5％；
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以 及灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境 也有关系
c、原料中灰分是呈氧化物状态的矿物质元素
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22
③ 与制浆造纸的关系
灰分对制浆造纸的影响 a、纸浆中Cu、Fe、Mn等金属离子对纸浆的颜色以及
造纸植物纤维原料的化学组成组成
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戊糖 （ D－ 木 糖 ） （ D－ 阿 拉 伯 糖 ）
糖醛酸
乙酰基
2
一、植物纤维原料的主要成分
1、纤维素(cellulose)
定义： 纤维素是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4—β苷键
联结而成的线状高分子化合物。 纤维素是植物原料的最主要化学成分，也是纸浆、
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2、不同原料的有机溶剂抽出物
① 针叶木的抽出物
针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是
比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸、 萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。 针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄 壁细胞中，心材含量比边材含量高。
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② 阔叶材的抽出物
阔叶木的抽出物主要存在于木射线、木薄壁 细胞中和导管中,主要含游离的已酯化的脂 肪酸、中性物、多酚类化合物，不含或只含 少量松香酸。
果胶质是-D-半乳糖尾酸的酯或盐以1-4苷键联接而成 的。
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24
三、植物纤维原料化学组成比较
溶液抽出物
原料 灰分 冷水 热水
桑皮 4.40 -
⑵、亚氯酸纳法（1942年Jayme(杰姆)提出）
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10
（3）二氧化氯法：
（4）过醋酸法ຫໍສະໝຸດ 注意:部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为 保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说： 为了保护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不 能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素+测定 木素值大于无酯试料质量。）
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8
4、与纤维素有关的几个概念
随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程度、 纤维素降解程度的不同而有各种“纤维素”。
① 综纤维素(Holocellulose)
指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部 分(即纤维素和半纤维素的总和)。
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9
综纤维素制备四法: ⑴、氯化法：(1937年Ritter（里特）提出)
措施 1.原料储蓄一段时间后用,树脂因风化可 减少。
2.备料车间钻孔去节。
3.经过以上措施处理后发现纸浆中树脂含 量还较高时,可加一些滑石粉,然后在纸机净化 系统中一并除去。
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20
4、灰分
① 定义
造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料 燃烧和灰化后剩下的物质。
② 木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别
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11
② 克-贝纤维素
英国人Cross和Bevan提出的分离纤维素的方法。
③ 硝酸-乙醇纤维素
用20%硝酸和80%乙醇加热沸腾处理无抽提物的木 粉，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即 为硝酸-乙醇纤维素。
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12
④ -纤维素、-纤维素、-纤维素、 工业纤维素的定义
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13
纸张的最主要、最基本的化学成分。
✓ 聚合度
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3
与制浆造纸的关系
1. 原料的纤维素含量高低，是评价原料的 制浆造纸价值的基本依据。
2. 它是植物纤维原料和纸浆的主要化学成 分，在制浆过程中尽量不受破坏。
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4
2、半纤维素（hemicellulose）
定义：
半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄 糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉 伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖， 并且分子中往往带有数量不等的支链。
分布
木素浓度最高的部位在复合胞间层（CML）；次生壁的浓 度低。但大量的木素都存在于次生壁。 CML占木材纤维的体积分数6～12%；次生壁80～90%
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7
与制浆造纸的关系
1、其含量是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要 依据。
2、化学制浆和漂白过程是脱除木素的过程, 残留木素对纸浆和纸张的化学及物理性能 有很大的影响。
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5
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响
1、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。
2、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。
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6
3、木素
定义
木素是由苯丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳 键等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物.
第二节 植物纤维原料的化学成分
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1
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
无机物（灰分） 木素
碳水化合物
有机溶剂抽出物
芳香族化合物（酚类） 萜烯类 脂肪酸 醇类 蜡 树脂酸
纤维素
水解产物 D－ 葡 萄 糖
半纤维素
水解获得 各种单体
己糖 （ D－ 葡 萄 糖 ） （ D－ 甘 露 糖 ） （ D－ 半 乳 糖 ）
二、次要成分
木材中的有机物： 芳香族化合物：单宁、立格南、黄酮类物质 萜烯类化合物： 高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇 醇
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14
1、抽提剂及抽出物
抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯醇混合液。
抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、 色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树 脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。