植物纤维化学第1讲绪论
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。
植物纤维化学第1讲绪论
• 难点：原料的微观结构
Beijing Forestry University
第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
Beijing Forestry University
• 蒸煮木材和竹子要多次放气。——（小放气的 作用）
Beijing Forestry University
第一章 小结
（一）教学内容
第一节 纤维的概念 • 知识要点：科学定义的植物纤维 第二节 植物纤维的形成过程 • 知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程 • 教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用 • 教学难点：纹孔的类型、结构
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
第二部分 化学部分
植
物
纤
维
纤
半
的
提
木
维
纤
化
取
素
素
维
学
物
素
组
成
Beijing Forestry University
三、学习要求
• 1、注意听讲，记好笔记 • 2、及时复习 • 3、多看参考资料 • 4、要质疑，不懂就问 • 5、《有机化学》、《分析化学》等基础
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。
《植物纤维化学》PPT课件全文
3、学习内容与相关课程的关系
本课程牵涉有机化学、分析化学（包 括仪器分析）、物理化学、高分子化学、 高分子物理、生物合成等相关基础课程。 有关生物结构方面的内容，在《植物纤维 形态与结构》课程中专门讲述；
有关木质素、纤维素和半纤维素在蒸 煮和漂白化学反应过程中的影响因素，在 《制浆原理与工程》课程中专门讲述。
垂直方向切开的面称为横切面。
弦切面(Tangetial Section)：沿着与射
线垂直方向切开的面称为弦切面。
径切面(Radial Section)：沿着射线切
开的面称为径切面
树脂道：针叶材的特征
有些针叶材在横切面的晚材部分，凭肉 眼就可看见一些针头状的小白点，这就
是轴向树脂道或称纵行树脂道。
种子植物
木本—针叶树类
裸子植物：
木本—阔叶树类
种子植物
双子叶植物：草类、麻类、豆类
被子植物
单子叶植物—多数为草本，如禾本科类、禾本亚科、
竹亚科
1.1.1 植物纤维原料的分类
1.1.1.1 、木材纤维原料：
针叶材（又称软木，Softwood） 如云杉、红松、落叶松、马尾松、
思茅松等； 阔叶木（又称硬木，Hardwood）
应。 由于纤维素大分子每个糖基上有三个–OH（C2，C3，
C6），可发生各种酯化、醚化反应，在很大程度上可 改变纤维素的性质，生产出许多有价值的纤维素衍生 物。
纤维素衍生物的制备
纤维素酯化和醚化反应是制备纤维素衍 生物的重要反应。
由于纤维素大分子每个糖基上有三个– OH（C2，C3，C6），可发生各种酯化、 醚化反应，在很大程度上可改变纤维素 的性质，生产出许多有价值的纤维素衍 生物。
第一章
植物纤维化学
• 降解速度：如何提高植物纤维的降解速度，满足环保需求 • 降解产物：如何减少植物纤维降解过程中的有害物质产生，提高环保性能 • 成本问题：如何降低植物纤维生物降解材料的生产成本，提高市场竞争力
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
Docs
半纤维素的结构
• 为支链高分子，由多种糖单元组成 • 与纤维素共同构成植物纤维的细胞壁
木质素的结构
• 为三维网状高分子，由多种酚类化合物 通过碳-碳键和碳-氧键连接而成 • 赋予植物纤维高强度和韧性
植物纤维的分类与特点
植物纤维的特点
• 纤维素纤维：具有良好的吸湿性、透气性和柔软性，但强度和耐磨性较差 • 半纤维素纤维：具有良好的强度和韧性，但吸湿性较差 • 木质素纤维：具有良好的强度、韧性和耐磨性，但柔软性较差
植物纤维的力学性能
• 纤维的强度是指抵抗外力作用的能力，通常以N/tex表示 • 纤维的伸长率是指在外力作用下变形的能力，通常以**%**表示 • 纤维的弹性模量是指抵抗变形的能力，通常以GPa表示
植物纤维力学性能的影响因素
• 纤维的化学组成：纤维素、半纤维素和木质素的含量和种类影响力学性能 • 纤维的结构：分子链的螺旋结构、微晶区和非晶区的比例影响力学性能 • 纤维的处理条件：温度、压力、时间等影响力学性能
植物纤维复合材料的种类
• 塑料复合材料：如聚丙烯/植物纤维复合材料、聚酯/植物纤维复合材料等 • 金属复合材料：如铝/植物纤维复合材料、铜/植物纤维复合材料等 • 陶瓷复合材料：如氧化铝/植物纤维复合材料、碳化硅/植物纤维复合材料等
植物纤维复合材料的性能
• 力学性能：具有较高的强度、刚性和耐磨性 • 热性能：具有较好的热稳定性和热导率 • 电磁性能：具有较好的电导率和磁导率 • 环保性能：具有较好的生物降解性和可再生性
《植物纤维化学实验》课件
实验步骤
1
1. 切取植物组织样本并处理
选择适当的植物组织，进行样本处理。
2. 利用显微镜观察纤维结构
2
使用显微镜观察样本中不同植物组织的纤维
结构。
3
3. 实施化学反应
进行酸碱处理、还原剂处理等化学反应。
4. 观察纤维变化
4Байду номын сангаас
观察实施化学反应后样本中纤维的变化。
实验结果与分析
1 观察不同植物组织的纤维结构 2 观察纤维在化学反应下的变化
了解不同植物组织纤维的基本性质。
分析纤维在不同化学反应中的化学性质。
实验注意事项
• 操作时注意安全，避免进行有害物质反应。 • 样本处理过程中应保持湿润状态，防止纤维形态变化。 • 实验结束后及时清洗实验仪器。
实验应用
纺织
植物纤维化学实验可用于纺织研究和开发。
造纸
植物纤维化学实验可用于造纸方面的研究和开发。
《植物纤维化学实验》 PPT课件
植物纤维化学实验是掌握植物纤维性质与化学反应的基本实验。通过观察不 同植物组织的纤维结构以及化学反应的变化，深入了解植物纤维的化学性质 和应用价值。
实验介绍
实验目的
通过实验掌握植物纤维的基本 性质和化学反应。
实验仪器
烧杯、试管、显微镜等。
实验材料
木质部、韧皮部等植物组织。
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。
植物纤维化学复习总结（整理版5.7））
植物纤维化学复习总结（整理版5.7））植物纤维化学总结第⼀章植物纤维原料的化学成分及⽣物结构1、（1）纤维素(Cellulose)是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4-β苷键联结⽽成的均⼀的线状⾼分⼦化合物。
（2）半纤维素（Hemicellulose）由①两种或两种以上单糖基（②葡萄糖基、⽊糖基、⽢露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等）组成的⾮均⼀聚糖，并且分⼦中往往带有数量不等的③⽀链。
④构成半纤维素短的侧链糖基有：⽊、葡、阿、半、岩藻、⿏李、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等，还含有⼄酰基。
特点：①②③④（3）⽊素（Lignin）由苯基丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳键连接⽽成的具有三维⽴体结构的芳⾹族⾼分⼦化合物.⽊素的作⽤：以物理或化学⽅式使纤维素纤维之间粘结和加固，增加⽊材的机械强度和抵抗微⽣物侵蚀的能⼒，使⽊化植物直⽴挺拔和不易腐朽。
（4）草类（straw）针叶材（needle leaved wood或soft wood）阔叶材（leaf wood 或hard wood）克-贝纤维素（Cross and Bevan Cellulose) 果胶质（Pectin）灰分(Ash) 髓⼼（pith）树⽪（Bark）形成层（Cambium）韧⽪部(phloem) ⽊质部(xylem) 胞间层（Middle Lamella）导管（vessel elements）⽊薄壁细胞（parenchyma cell）⽊射线细胞（ray cell）初⽣壁（Primary Wall）次⽣壁（Secondary wall）（5）综纤维素(Holo-cellulose) ⼜称总纤维素，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）。
（6）植物纤维：失去⽣命机能的细长锐端永久细胞2、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。
植物纤维化学答案(华工)
第一章1.如何将造纸植物纤维原料进行分类？答：①木材纤维原料：针叶材、阔叶材; ②非木材纤维原料: 禾本科纤维原料、韧皮纤维原料、籽毛纤维原料、叶部纤维原料；③半木材纤维原料：这类原料主要指棉秆；④合成纤维、合成浆：人造丝、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等；⑤二次纤维：旧报纸、旧杂志纸、旧瓦楞箱纸板。
2.造纸植物纤维原料中，主要化学组成是什么？写出定义或概念。
答：主要化学成分：纤维素、半纤维素和木素。
纤维素和半纤维素皆由碳-碳键联结构成具有三度空间结3.比较纤维素与半纤维素的异同。
答：纤维素和纤维素都是碳水化合物，均存在与绿色植物中，都不溶于水。
但纤维素是均一聚糖，只由D-葡萄糖基组成，且有支链，而半纤维素由10种糖组成，且有枝链，纤维素聚合度比半纤维素高，且具有X—射线图。
4.写出综纤维素的定义及四种制备方法，并指出哪种方法比较好？答：综纤维素是指植物纤维原料在除去抽出物和木素后保留的全部碳水化合物。
既植物纤维原料中纤维素和半纤维素的总和。
制备方法：氯化法(Cl2)、亚氯酸钠法(NaClO2→ClO2)、二氧化氯法(ClO2)、过醋酸法(CH3COOOH)。
其中亚氯酸钠法比较好。
5.如何自综纤维素制备α－纤维素？并指出其化学组成。
答：用17.5%NaOH溶液在20℃下处理综纤维素，将其中的非纤维素的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，称为综纤维素的α－纤维素。
化学组成：综纤维素中的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物。
6.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：用17.5%NaOH溶液在20℃下处理漂白化学浆，将其中的非纤维素的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，称为化学浆的α－纤维素。
将溶解部分用醋酸中和，沉淀出来的部分称为β-纤维素，不沉淀部分称γ-纤维素。
化学组成：α-纤维素包括漂白化学浆中的纤维素与抗碱性的半纤维素；β-纤维素含高度降解的纤维素与半纤维素；γ-纤维素全部为半纤维素。
《植物纤维》PPT课件
整理课件
24
（五）棉纤维的业务检验
1. 业务检验 2. 工商交接时进行的检验，或称商业检验。
检验项目有品级、（手扯）长度、含水、含杂。
（1）品级 细绒棉——1-7级，3级为标准级，1-5级为纺用棉，
7级以下为级外棉。 长绒棉——1-5级 ➢ 品级评定依据： 成熟度、色泽特征、轧工质量 ➢ 评定方法：实物标准结合文字标准（品级条件）
成熟正常
色洁白或 乳白，有 丝光，有 少量淡黄 染
黄根、杂 质很少
成熟好
色洁白或 乳白，丝 光好，微 有淡黄染
索丝、棉 结、杂质 很少
黄根、杂 质少
成熟正常
色洁白或 乳白，有 丝光，稍 有淡黄染
索丝、棉 结、杂质 少
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）（手扯）长度 用手扯法来测定：按照规定的工作法，反复拉
扯棉束，把梳理好的棉纤维放在黑绒板上，用钢板 尺测量。
（2）彩色棉：天然生长的非白色棉花，有称有 色棉。产品不用染色，无污染。
整理课件
8
（二）棉纤维的生长发育与形态特征
1、棉纤维的生长发育
整个棉纤维的形成过程可分为三个时期:伸长期、加 厚期、转曲期。 （1）伸长期：主要增长长度而胞壁极薄，形成有中腔的 细长薄壁管状物。（16-25天）
（2）加厚期：细胞壁由外向里逐日螺旋淀积纤维素，最 后留有中腔，与成熟度有关。（35-55天）
整理课件
37
⑥ 2. 5％跨距长度：数字式照影仪测试时，离纤维 梳子即钳口线3.81mm（0.15in）处纤维相对根数设 为100％时从钳口线到纤维相对根数为2.5％处的距 离。
整齐度=(L50%/L2.5%)×100%
整理课件
2. 细度
分直接指标和间接指标。（P25） （1）直接指标：用直径、截面积及宽度等来表 达。
植物纤维化学课件
汇报人： 202X-12-20
contents
目录
• 植物纤维概述 • 植物纤维的化学成分 • 植物纤维的化学性质 • 植物纤维的化学改性 • 植物纤维的应用前景与挑战
01
植物纤维概述
植物纤维的定义与分类
植物纤维的定义
植物纤维是指由植物细胞壁组成 的一种天然高分子材料，具有纤 维素、半纤维素和木质素等主要 成分。
树脂和单宁
树脂和单宁是植物纤维中 含有的其他成分，它们赋 予了植物纤维特定的气味 和味道。
03
植物纤维的化学性质
酸碱性质
酸性质
植物纤维中的纤维素在酸性条件下可 以水解成葡萄糖，进一步被酸分解成 单糖。
碱性质
在碱性条件下，植物纤维中的纤维素 与碱反应生成羧酸盐，进一步反应生 成醇类物质。
氧化还原性质
可再生资源
植物纤维是可再生资源，与传统的木浆造纸相比，更加环保。
多样性
植物纤维种类繁多，可以根据不同需求选择适合的植物纤维原料 。
功能性
植物纤维可以用于生产功能性纸张，如防水、防油、抗菌等。
植物纤维在生物降解材料领域的应用前景
生物降解性
植物纤维具有生物降解性，可以用于生产可降解的包装材料、餐具 等。
可持续性
植物纤维原料源于自然，生产过程相对简单，符合可持续发展的要 求。
功能性
植物纤维可以用于生产具有特殊功能的生物降解材料，如高强度、耐 高温等。
植物纤维面临的挑战与问题
技术难题
虽然植物纤维具有许多优点，但在实际应用中仍存在一些技术难 题，如纤维提取、加工过程中的技术问题等。
成本问题
目前植物纤维的生产成本相对较高，需要进一步降低成本才能更好 地推广应用。
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。
林产化学工程植化讲稿1-3章
19世纪30年代一20世纪30年代 三大素的提出
近代分析仪器发展促进三大素化学结构的确定
4 课程学习安排和学时
讲课30学时其中 生物结构及细胞形态4学时 化学成分总论2学时 提取物4学时 木素8学时 纤维素8学时 半纤维素4学时
量成分(提取物) 化学结构 分离 提取 测定 物理和化学性质 应用
2 植物纤维化学与其它课关系
以有机化学、仪器分析、物理化学、 植物学为基础
是轻化工程、林产化学加工工程及环 境工程的专业基础课程
属于天然高分子化合物的范畴 为固体废物的资源化技术与应用打下
理论基础
3 三大素研究和发展状况
中国有8千种以上木本植物，其中乔木2千余种， 优良用材和经济材1千种以上
竹类植物种类较多国家，400余种以上，竹林 面积占世界1/4
中国食用油料树种100种左在，果树种400多种， 木本浆科10种
药用植物3000种，可利用芳香植物400种
中国的植物资源2
植物类别 纤维植物 树脂植物 淀粉及糖类 树胶植物 油脂植物 保健及食用 单宁植物 甜味剂植物 芳香植物
管孔
导管是绝大多数阔叶材所具 有的中空状轴向输导组织， 为一串纵向的细胞组成，在 横切面上可以看到许多大小 不等的孔眼，称为管孔。管 孔呈圆形，直径大于其它细 胞，孔之间有间隙，故具有 导管的阔叶材被称为有孔材。
管孔的有无是区别阔叶材和针叶材的重要依据。
管孔的大小及分布 根据管孔在横切面上一
个生长轮内（早材与晚材）的分布和大小情况，可以 分为3种类型：
(1) 心材树种 ( 显心材树种 )
心、边材颜色区别明显的树种，如国产松属、落叶松 属、红豆杉属、刺柏、杉木等针叶树材 ; 楝木、水曲 柳、栎木、刺槐、香椿、榉木等阔叶树材。
【课程大纲】《植物纤维化学》
《植物纤维化学》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：植物纤维化学（英文）：lignocellulosic chemistry课程编号：14351070课程学分： 2 学分课程总学时：32 学时课程性质：专业课二、课程内容简介（300字以内）本课程主要概括性介绍木材及非木材的化学组成、结构、物理和化学性质、分布规律和利用途径的技术基础学科，以植物纤维原料的解剖学、有机化学和高分子化学为基础发展而成的。
主要内容包括植物纤维原料的主要化学组成成份，纤维素、半纤维素、木素、提取物的结构、性质及其在细胞中的分布状况，以及相互之间关系，化学成份对植物纤维原料物理和化学等性质有何影响。
三、教学目标与要求通过本课程的学习，让学生掌握植物纤维原料的分类、化学组成，以及纤维素、半纤维素和木素三大主要组分的结构及物理、化学性质，为今后进一步提高化学加工应用科学研究方面奠定一定的基础。
要重点掌握植物纤维原料的三种主要化学组分，既：纤维素、半纤维素和木素的化学、物理结构及化学、物理性质，以及对其开发利用的原理和意义。
另外也要求掌握植物纤维原料的少量化学组分、如：有机溶剂抽出物、果胶质、灰分等等。
四、教学内容与学时安排绪论（2学时）1. 教学目的与要求：本课程研究的对象和内容；本课程在教学中的地位；本课程与其它学科的关系。
课堂教学主要讲透基本理论，重点讲授木材及非木材植物纤维原料的化学组成、结构、性质、分布规律和利用；2. 教学重点与难点：重点：植物纤维原料与工业生产的关系。
难点：正确理解植物纤维原料及对工业的影响。
第一章木材化学组成及其在细胞壁中的分布（2学时）1. 教学目的与要求：掌握植物纤维原料的化学组成，包括主要化学成分（纤维素、半纤维素和木素）和少量成分，及其影响木材化学组成变异性的因素。
2. 教学重点与难点：教学重点：1）植物纤维原料的主要化学组分的概念和性质。
2）化学成分在细胞壁中的分布。
教学难点：影响木材化学组成变异性的因素。
最新植物纤维化学(通俗易懂)
1、常见原料的细胞组成比较
针叶材：管胞、木射线管胞和木射线薄壁细胞；
阔叶材：木纤维、管胞、导管、薄壁细胞及木射线薄壁细胞；
禾本科：纤维细胞、杂细胞。
多数杂细胞都具有腔大、壁薄、长度短的特点，制浆时会吸收大量蒸煮药液；洗浆时会堵塞洗浆机洗鼓的网孔，降低洗涤能力；成纸时缺乏粘结、交织能力，降低成纸的强度；表皮细胞在碱法制浆时会增加废液的硅含量，形成硅干扰；在酸法浆中则成片状存在、增加纸病。总之，原料的杂细胞含量越高，其制浆造纸价值就越低。
2、阔叶材（leaf wood）
原料的叶子多为宽阔状，故称为阔叶材原料。原料的材质较坚硬，称为硬木（hard wood）。制浆造纸工业用得最多的是白杨、意大利杨、欧美黑杨、桦木、枫木、桉木、榉木、楹木等（如图1-2所示为杨树）。
二非木材纤维原料
非木材纤维原料是我国造纸工业中使用较多的原料，其品种繁多。其中，有一年生的农业废料，也有自然生长或人工培植的禾本科等各种原料。
1.2
注：各种细胞的含量以各种细胞的面积对全部细胞的总面积的百分数计。
2、木薄壁组织
针叶材中的射线细胞，壁薄而腔大，长度小，呈长方形，是木材中沿径向排列的细胞，在横切面上呈辐射状，并贯穿多个年轮；在木质部中称为木射线，在韧皮部中称韧皮射线。
在树木的生产过程中，射线细胞通过纹孔与其他细胞相通，起着横向流通及储存营养的作用；在蒸煮过程中，木射线有利于药液的扩散。尽管针叶材的射线细胞体积甚小，长度极短，没有制浆造纸价值，但由于其量不多，故对纸浆（张）的质量不会产生不良影响。
（3）径切面：
2、细胞类型、含量及形态
（1）木纤维：
木纤维（wood fibre），即纤维细胞，是阔叶材的最主要细胞和支持组织。纹孔多是具缘纹孔，由于细胞壁状增厚，使纹孔由长椭圆形逐渐变为缝隙状或孔腔完全消失而成为单纹孔。平均长度为1mm，直径一般小于20um，阔叶木浆不适于单独抄造高强度纸张。阔叶材中的纤维细胞含量明显低于针叶材的纤维细胞含量，多数材种的纤维细胞含量为60%～80%。（如表1-1所示）
植物纤维化学实验讲义
植物纤维化学实验轻化工程本科实验室目录实验规则 (1)造纸原料和纸浆分析用试样的制备 (2)分析用试样水份的测定 (3)实验一植物纤维原料的生物结构及细胞形态的显微镜观察 (4)实验二植物纤维原料的离析及纤维形态的测定 (7)实验三纸浆纤维类别的鉴定 (10)实验四植物纤维原料苯—醇抽出物含量的测定 (12)实验五硝酸－乙醇纤维素含量的测定 (14)实验六综纤维素含量测定 (16)实验七纸浆α—纤维素的测定 (18)实验八植物纤维原料戊糖含量的测定 (20)实验九植物纤维原料中木素含量的测定 (23)实验十植物纤维原料和纸浆中酸溶木素的含量的测定 (25)实验十化学浆平均聚合度的测定（纸浆的铜乙二胺溶液粘度的测定） (27)实验规则为了搞好实验，学生必须严格做好如下事项：1．实验前，认真预习<制浆造纸分析与检测》课本的有关部分和本讲义的该项实验内容，了解实验目的、原理、所用试剂、仪器装置和操作要点。
并写预习报告后方可进行实验。
2．实验前检验仪器设备是否完备可用，所需试剂是否齐全，要在完全了解仪器、器械的使用方法后方可使用。
3．严格遵守实验操作规程，认真进行实验操作，详细记录实验中所发生的现象和各项实验数据。
4．公用仪器、试剂用完后放回原处，以利他人使用，取用试剂时应看清楚试剂瓶上标签所示试剂名称、规格等是否与所需相符。
5．准时到达实验室，遵守实验室纪律，实验进行时不准在实验室抽烟，高声谈笑，打闹和看小说杂志等。
6．爱护实验仪器设备，节约使用各种化学药剂。
损坏仪器设备应立即报告指导老师。
7．实验过程中使用的废酸、废碱等不要直接倒入水槽，以免腐蚀下水道及污染环境，应倒入污水桶集中处理。
8．实验结束，将所用仪器设备清洗干净，实验台清理整齐，经教师检查后方可离开。
9．认真整理实验记录和数据，按时完成实验报告。
10. 实验报告内容：实验题目、实验目的、实验原理、实验所用仪器和试剂、实验简单操作、实验过程记录、实验结果、实验误差分析、回答思考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Beijing Forestry University
植物的细胞
Beijing Forestry University
植物细胞立体结构
Beijing Forestry University
（二）教学基本要求
了解植物纤维的形成过程，掌握常见的三种植物纤维， 熟练掌握植物纤维的概念及纹孔的类型。
Beijing Forestry University
作业题
• 常见的三种植物纤维 • 纹孔的类型、结构及其作用
Beijing Forestry University
第二章 植物纤维的种类、生物结构
Beijing Forestry University
植物纤维化学
Chemistry of plant fiber
许凤
Beijing Forestry University
绪论 INTRODUCTION
一、课程性质与任务 二、课程研究内容 三、学习要求 四、讲授方法 五、考核办法 六、参考文献
Beijing Forestry University
Beijing Forestry University
第一节 造纸植物纤维原料的分类
一、植物分类( plant classification ) 1.树木的分类 根据树木的花、果、叶的主要形态特征，树木的分类常 采用恩格勒（Engler）的自然分类法。划分的单位由高 至低排列的顺序为：
界、门(division)、纲(class)、目(order)、科(family)、 属(genus)、种(species)
应产物的扩散等都有重要的影响。 • 单纹孔构造简单，有利于药液的渗透。 • 阔叶木多数是单纹孔，只有少量是具缘纹孔，
有些甚至无纹孔，有利于药液的渗透。
Beijing Forestry University
• 部分针叶木具缘纹孔具有纹孔塞，对针叶木的 生长及木片在蒸煮时的药液渗透有不良影响。
• 蒸煮液通过纹孔渗透到细胞内部使其可与木素 进行反应，小放气可以震破孔膜，利于药液渗 透，使原料得到均匀蒸煮。
3、纤维形成
分生细胞 永久组织细胞 永久细胞 原生质体 转化为细胞壁 纤维（失去生命机能的细长锐端永久 细胞）
形成层 轴向：纺锤状原始细胞 径向：射线原始细胞
Beijing Forestry University
4、纹孔及纹孔对
纹孔pit——指植物细胞壁在次生加厚过程中，并不是整个 细胞壁都产生均匀的增厚，其未增厚部分的细胞壁较薄， 在显微镜下像个孔，一般称为纹孔，即次生壁上的凹陷。
2、纤维细胞的生长
植物细胞生长指细胞体积和重量不可逆的增加。包括 细胞纵向的延长和横向的延展。
细胞的生长有两种方式：
• 一种是细胞吸水胀大的“生长”，这是植物细胞液泡 吸水膨胀的结果，这种现象称为细胞伸长 (elongation)。
• 另一种是细胞实质性生长。这是在细胞生长时，细胞 的鲜重和干物质随着体积的增加而增加。在液泡变化的 同时，细胞内其他细胞器在数量和分布上发生各种变化。
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
具缘纹孔对，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对，发生在 次生壁强烈增厚的细胞壁上，存在于管胞、纤维状管胞、 导管分子和射线管胞等含有具缘纹孔的细胞之间。
半具缘纹孔对，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对。发 生在厚壁细胞与薄壁细胞相邻的细胞壁上，厚壁细胞侧为具 缘纹孔，薄壁细胞侧为单纹孔。
Beijing Forestry University 单纹孔对
Hemicelluloses conversion
Chemicals
Fuels
Biomaterials Lignin
conversion
提取物
Beijing Forestry University
第一部分 组织学
植
物
植
植 物 纤 维 的 形 成
纤
物
维
纤
的
维
种
的
类
形
、
态
生
与
物
评
结
价
构
Beijing Forestry University
* 课程内容分组织学和化学两部分内容
Beijing Forestry University
组织学
Beijing Forestry University
化学
5 20
45
lignin cellulose
30
hemicelluloses other
纤维素 半纤维素 木素
化学
植物纤维
纤维素
半纤维素
木质素
• 重点掌握针叶木、阔叶木生物结构、评 价原料优劣的方法
• 难点：原料的微观结构
Beijing Forestry University
第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
Beijing Forestry University
Beijing Forestry University 次生壁
纹孔缘
纹孔口 纹孔塞 纹孔腔
纹孔膜
初生壁 胞间层
具缘纹孔对示意图
Beijing Forestry University
4.2 纹孔对
相邻细胞的纹孔是成对出现的，典型的纹孔对有三种： 单纹孔对，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于薄壁细 胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间。
Cellulose
Tool handles
Beijing Forestry University
二、课程研究内容
紧紧围绕“植物纤维”这一核心讲授： 1、造纸植物纤维原料的种类、生物结构特点 2、植物纤维原料的化学组成 3、主要化学组成（木素、纤维素、半纤维素）的结
构、物理性质、化学性质 4、木素、纤维素、半纤维素的改性与综合利用
较大，具有一定柔性和强度的细长物体。 • 按原料进行分类：
天然纤维：植物纤维、动物纤维、矿物纤维 化学纤维：人造纤维、合成纤维、无机纤维
Beijing Forestry University
第二节 植物纤维的形成 一、常见的三种植物纤维
植物分为低等植物和高等植物，造纸原料多是高等植物。
种子植物
裸子植物
概述 第一节 造纸植物纤维原料分类 第二节 造纸植物纤维原料生物结构
Beijing Forestry University
概述
造纸用纤维的使用历史 1、公元25～220年蔡伦：一切纤维
都可以造纸，树皮、麻头、旧布、 渔网生产纸浆 2、1838年，法国科学家Payen从木 材中提纯出了纤维素（硝酸） 3、1880年法国用麻＋谷草造纸 4、1884年德国开始用木材造纸
组 分 的 结 构、物 理、化 学 性 质
改 性与 综合 利 用
Bioethanol Cellulose esters Cellulose ethers Cellulose xanthate
Cellulose conversion
Gels Films
Adhesives Furfural Xylitol
Beijing Forestry University
• 植物纤维化学（第三版），杨淑慧 • 纤维化学与物理 詹怀宇 • 制浆造纸分析与检测 石淑兰、何福望主编
Beijing Forestry University
第一部分 植物纤维组织学
• 了解和掌握原料分类、组成及相关的概 念、各种原料的生物结构
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念 第二节 植物纤维的形成
Beijing Forestry University
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念
一、《辞海》对纤维的解释 天然的或人工合成的细丝状物质。具有相当的强度
和长度、弹性和吸湿性等。多数为有机物，少数 为无机物。
二、科学定义的纤维（Fiber） • 形态学上的概念，是指一种长度与截面直径之比
• 植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大 小后，便会停止生长。
Beijing Forestry University
初生纤维在周围的细胞仍在分裂 的时候，它们还能继续引伸到相 当的长度。
这种细胞的伸长，除与周ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细胞
一起增长（协同生长）以外；还
有细胞顶端可伸入到周围细胞之
间的生长（侵入生长）。
具缘纹孔对
半具缘纹孔对
纹孔对的结构及类型
Beijing Forestry University
4.3 纹孔的功能
• 植物生长过程中，营养、水分、光合作用产物 等都是通过纹孔来流通、输送的，在心材中纹 孔被树脂类物质堵塞而失去生理上的功能。
• 纹孔对蒸煮的作用 纹孔的类型及状态对制浆过程中的药液渗透及反
苎麻的纤维停止伸长以后，在发 生次生壁的沉积时，纤维的基部 可能也有厚的次生壁。但顶端仍 有生活的内容物和薄的细胞壁，
苎麻的韧皮纤维可以 继续伸长几个月，最 后增加的长度为原来 的4、5万倍，最长可 达55厘米。
因此，细胞顶端还可以继续伸长。
Beijing Forestry University