纤维素纤维纤维化学与物理82页PPT

纤维素及其衍生物PPT课件

第一节纤维素的化学结构及生物合成
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从能源的观点看：
太阳能是无限的，而植物经过叶绿素与水和二氧化碳进行光合作用，产生大量纤维素也是无限的。所以可以说纤维素是自然界中取之不尽，可以再生的有机资源。
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一．纤维素的化学结构
研究方法：纤维素是天然高分子化合物，其化学结构式的确定，就是将纤维素水解成纤维素叁糖、纤维素贰糖，最后一个产物是葡萄糖。
Wi
=
--------∑wi
=
-----------∑ni Mi
∴
Mη=
(
-
-
-
-∑-n- -i
-M--i -
+1
--
)1/
∑ni Mi
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当α= -1时
Mη=
- - - - ∑- -n-i -M- -i ∑ni
=
Mn
当α = 1时
Mη=
-
-
-
-
-
-∑-n--i
M --
i
2
=
∑ni Mi
2．质均分子量Mw
Mi2
wi
---M--w = ∑--------- Mi =
∑wi
∑ni ------∑ni Mi
Pi Pw
=
----M--w-----162
=
∑ - -w- -i - - - - - ∑wi
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3.黏均分子量Mη
Mη= ( ∑Wi Mi )1/
∵
wi
ni Mi
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2．溶解分级及沉淀分级的原理 C1 / C2 = e-Pε/ k t

纤维素材料PPT课件

(3) 纤维素中的羟基:
含有三个游离醇羟基，其中在C6上的羟基为伯羟基，而
C2、C3上的羟基为仲羟基。
.
6
(4) 纤维素大分子中的末端基一端为还原性末端基；另一端为非还原性末端基。
还原性末端基
非还原性末端基
.
7
二、纤维素的物理结构
1、纤维素结晶变体纤维素——一种同质多晶物质五种结晶体形态：纤维素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X
纤维素链分子很长，在5000~10000 × 10-10 m之间；
➢结晶区的长度大约为2000 × 10-10 m； ➢ 无定形区的的长度约为300~400 × 10-10 m； ➢ 纤维素链可以重复穿过结晶区和无定形区。
.
17
① 缨状微胞结构理论纤维素纤维是由晶区和非晶区构成，同一大分子可以连
纤维素 Ⅰ平行链结构
纤维素 Ⅱ 反平行链、相似的氢键链片结构
.
12
（4）纤维素Ⅳ晶纤维素Ⅳ晶——由纤维素Ⅰ、纤维素Ⅱ或纤维素Ⅲ在极性液
体中加以高温处理而生成的，故有“高温纤维素”之称。
纤维素Ⅲ Ⅰ
260℃甘油中热处理
纤维素Ⅳ Ⅰ
纤维素Ⅱ或 Ⅲ Ⅱ
水或甘油中热处理
纤维素Ⅳ Ⅱ
.
13
纤维素Ⅳ Ⅰ和纤维素Ⅳ Ⅱ 区别 ①单位晶胞参数相同
②分子链极性和堆砌不相同
纤维素Ⅳ Ⅰ
平行链结构
纤维素Ⅳ Ⅱ
反平行链结构
.
14
（5）纤维素Ⅹ 纤维素Ⅹ是纤维素新的结晶变体。它是用浓HCl（重
量百分数38 ~ 40.3 %）作用于纤维素而发现的。特征： ①纤维素Ⅹ的聚合度很低； ②纤维素Ⅹ单位晶胞大小与纤维素Ⅳ几乎相等； ③纤维素Ⅹ晶胞形式：单斜晶胞或正交晶胞；

2 纤维素纤维 ppt课件

➢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。
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1.1.2 纤维素大分子的分子结构
一、化学结构式二、大分子结构特点
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棉纤维的加工过程
1
2 3
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3、棉纤维形态结构
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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
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3、棉纤维形态结构
棉纤维的纵向形态
➢ 扁平带状 ➢ 有天然扭曲
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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1.1.1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
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一、棉纤维形态结构
1、棉纤维的生长
➢ 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：
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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

《纤维素纤维》PPT课件

精选PPT
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2.2.3 麻纤维
优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分快，散热快，具有绝缘性。
缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。
一、麻纤维的成分
1 纤维素：70—75%，其结晶度为90%以上，取向度在90%以上，强度高伸度小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，β1-4-甙键会发生水解，由于麻纤维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。
OH n
OH
木糖
OH
戊
糖
O
O
H2 OC
O H
+n H2O
n
HO H2C
O H
O H
O H n
阿拉伯糖 O H
精选PPT
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多缩甘露糖
CH2OH O
OH OH
+ nH2O
O
n
多缩半乳糖
CH2OH O
O
OH
+ nH2O
多缩葡萄糖
OH
n
CH2OH
O
n OH OH
OH
OH
己
CH2OH
OH
OH
糖
O
n OH
OH
OH
+ nH2O
CH2OH OH
O
n OH
OH
OH n
精选PPT -D-葡萄糖
OH
3
2.2.1 纤维素的基础知识
4 纤维素的聚集态结构
纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过无定形区进入其他的结晶区域。表示纤维素大分子结晶区含量大小的指标—结晶度。

纤维素概况简介ppt课件

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1.4纤维素晶须和纳米微晶制备
天然植物纤维素具有复杂的多级结构，一根纤维素由若干纤维素微纤维组成的，一根纤维素微纤维有由若干根纤维素分子组成的。纤维素中农分布着纳米级的晶须和无定型的部分，依靠分子内及分子间数量众多的氢键和范德华力维持着自组装的大分子结构和原纤的形态。用强酸，碱或者酶处理天然纤维，即纤维被拆分为更细小的微纤维。
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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。
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2.4离子液体体系
• 离子液体是由有机阳离子与无机阴离子构成的离子化合物，在室温或者室温附近温度下呈现液体状态，又称低温熔融盐。在加热条件下，离子液体中的离子对发生解离，形成游离的阳离子，和阴离子Cl-，阴离子Cl-与纤维素大分子链中羰基上的氢原子形成氢键，而游离的阳离子与纤维素大分子链中的羟基上的氧原子作用，从而破坏了纤维素中原有的氢键，导致纤维素在离子液体中的溶解。
离子液体体系

第二章天然纤维素纤维ppt课件

丝光：棉纤维在一定浓度的氢氧化钠溶液或液氨中处理后，纤维横向膨化，从而截面变圆，天然转曲消失，使纤维呈现丝一般的光泽。如果膨化的同时再给予拉伸，则在一定程度上可改变纤维内部结构，从而可提高纤维强力。
五、棉纤维的分类
1.按品种分：细绒棉（陆地棉）/长绒棉（海岛棉）/粗绒棉（亚洲棉）/草棉（非洲棉）； 2.按棉花色泽分:白棉、黄棉和灰棉。 3.按初加工方法分:锯齿棉和皮辊棉。
2.线密度(细度)
（1）我国棉纤维的线密度检验现采用中段称重法和气流测定法。
由于气流测定法快速、简便、代表性强，故已广泛应用于国产细绒棉。长绒棉和部分外棉则尚用中段称重法。
(2) 影响棉纤维线密度的因素
棉纤维的线密度主要取决于棉花品种、生长条件等。一般长绒棉较细，为1.11~1.43dtex（9000—7000公支），细绒棉较粗，约1.43—2.22dtex（7000—4500 公支）。
轧花：原棉（皮棉）：衣分率：
锯齿棉对纤维作用外观形态主体长度及整齐度除杂设备轧工疵点适宜加工产量剧烈，纤维损伤较大松散
皮辊棉缓和，纤维损伤小薄片状
主体长度短，整齐度较高长，低、短绒没法去除有排杂、排僵设备多，如棉结、索丝等细绒棉高无排杂设备少，有黄根长绒棉低
(3)棉纤维的线密度（细度）与纺纱工艺及成纱质量关系
在成熟正常的情况下，棉纤维的线密度小，有利于成纱强力和条干均匀度，可纺线密度低的纱。
3.吸湿性
（1）我国原棉的回潮率一般在8%—13% （2）我国规定原棉的标准含水率为10% （3）回潮率与纺纱工艺的关系

原棉含水的多少会影响重量、用棉量的计算及以后的纺纱工艺。回潮率太高的原棉不易开松除杂，影响开清棉工序的顺利进行，还容易扭结成“萝卜丝”。回潮率太低则会产生静电现象，造成绕罗拉、绕皮辊、纱条中纤维紊乱、纱的条干不均匀等

植物纤维化学课件第七节纤维素的物理、化学性质

图7-7 β-烷氧消除反应
◆取代基在每个葡萄糖单元上的取代分布，即在3个羟基上的取代分布。这一分布的均一性影响到（a）产品的溶解度；（b）溶液的稳定性；（c）产品的溶解性质。
纤维素纤维的反应性
经历如下反应过程：（1）表面过程：在原纤表面上的反应；（2）大不均匀过程（macro heterogeneous process）：反
CC H Ｏ·
Ⅴ
+HO·
OH OH OHOH
C C· + H
Ⅱ
CC H OH
Ⅵ
OH OH
C C +HO· HH
Ⅰ
HO·+ HO·
OH OH C C· +H2O HＯ
Ⅱ
H2O
羰基形成
OH OOH CC H ＯH
Ⅵ
OH OH C C +H2O H ＯＯ
Ⅶ
图7-6 碱纤维素游离基自动氧化机理
温度对碱纤维素的自动氧化降解有极大的影响，
◆ 摩尔取代度（Molar Degree of Substitution, MS）当纤维素醚生成侧向分支的醚时，平均每个失水葡萄糖单元上所结合的取代醚基总量。MS的大小与侧链形成的程度有关，理论上，MS的值可以是无限的，对纤维素烷基、羧烷基衍生物，DS与MS是相同的，对纤维素羟烷基衍生物，当一个羟烷基被引入纤维素分子链时，就形成了
（5）整条纤维素链上不同失水葡萄糖单元与反应试剂间的反应；
（6）每个失水葡萄糖单元上三个不同羟基与反应试剂的反应。
纤维素纤维有复杂的结构和超分子超分子结构，使纤维素与化学反应试剂的反应存在不同层次的不均匀性。
（a）
CH2OR
H
O

纤维素纤维及应用PPT课件

• 目前在世界上有美国、英国、日本、德国、意大利等国家生产铜氨纤维产品。日本旭化Байду номын сангаас工业开发的一种铜氨纤维，该纤维素的铜氨络合物含均匀分散的电气石的铜氨纤维经葡萄糖处理而制成。该纤维增大活性电子的放出量，由身体细胞给予高活化作用。
小结
纤维素纤维具有良好的皮肤接触性、穿着舒适性、生理安全性、吸湿性和易整理性以及其制品易生物分解等一系列合成纤维所无法完全具备的特性，因而以纤维素纤维为原料的非织造布在医疗、护理、卫生用品、化妆用品以及其它工业领域有着独特的用途。在欧、美、日发达国家，纤维素纤维已作为一种重要的非织造布原料，得到广泛应用。生物可降解的纤维素纤维有棉纤维、粘
醋酸纤维
• 制备：是将纤维素醋酸酯溶于有机溶剂，通过精制后由干法纺丝制备得到一种纤维素纤维。醋酸纤维是一种无定形聚合物。
• 性能特点：一般不耐受碱，但对一般的盐耐受性好，耐日光性良好，醋酸纤维的特性在化纤中最接近真丝。
• 应用：主要用于绒织物、装饰用绸、高档里子料、时装及高级时装面料等方面。
• 陆地棉是一种用途很广的天然纺织纤维，又称细绒棉或高原棉。纤维色泽洁白，带有丝光，长度23~33mm。陆地棉因最早在美洲大陆种植而得名，是世界上四大棉花栽培种中重要的品种。
• 亚洲棉栽培种植物种籽上被覆的纤维，因纤维粗短又称粗绒棉，是中国利用较早的天然纺织纤维。亚洲棉是古老的栽培种，因最早在亚洲种植而得名。
棉纤维的截面：
由许多同心圆组成，目前可区分出初生层、次生层和中腔三个部分，共计六个层次。
棉纤维的品种和色泽分类分类：
• 细绒棉：又称陆地棉。纤维线密度和长度中等，一般长度为25~35mm，色泽洁白或乳白色，有丝光。我国目前种植的棉花大多属于此类。

第三章纤维素纤维

图3－12棉花纤维的结晶区与无定形区结构的STM图像(隧道电流 0.31nA ，偏压508mV，扫描范围40nm×40nm )
图3－13 棉花纤维的分叉结构的STM图道电流0.31nA ，偏压 506mV，扫描范围40nm×40nm
O
H
H
OH
H
O
OH
H
CH2OH
H H
O OH
OH
H
H
H
OH
H
H
H
O
CH2OH
O
OH
H
H
H
OH
❖ 纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端）上有三个自由存在的羟基，2、3位上是两个仲羟基，6位上是一个伯羟基，它们具有一般醇的特性；
❖ 右端的剩基中含有一个潜在的醛基，使纤维素具有还原性。
第三节纤维素纤维的超分子结构
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，中间有干瘪的空腔，成熟棉纤维的形态如图3－1所示。
图3－1 成熟棉纤维的形态结构
❖ 一、棉纤维的形态结构
第三章纤维素纤维的结构和性能
本章主要内容
❖ 第一节纤维素纤维的形态结构 ❖ 第二节纤维素大分子的分子结构 ❖ 第三节纤维素纤维的超分子结构 ❖ 第四节纤维素纤维的主要物理—机械性能 ❖ 第五节纤维素纤维的主要化学性质 ❖ 第六节纤维素共生物 ❖ 第七节黏胶纤维、铜氨纤维和醋酯纤维的基本特性 ❖ 第八节亚麻纤维结构和特性 ❖ 第九节新型纤维素纤维 ❖ 第十节天然彩色棉