《纤维素及其衍生物》PPT课件
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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；
中职化学(农林牧渔类)《纤维素》课件
纤维除了直接用于纺织和造纸外，经再生、衍生等改性处理， 可得到性能更好、应用更广泛的材料。
三、纤维素的功能和应用
铜氨人造丝 性能优于原纤维和黏胶纤维
黏胶人造丝 若将其通过狭缝压入酸性凝 固液中，则生成薄膜状，称 为玻璃纸
硝酸纤维 胶棉可用于制胶片、喷漆； 赛璐珞是制备乒乓球、钢 笔杆和玩具等的原料； 火棉可用于制火药
木材
40～60
9～15
二、纤维素的结构
纤维素也是由 D- 葡萄糖组成，但在一级结构中， 葡萄糖之间是以 β-1，4苷键结合在一起的直链型 分子，相邻葡萄糖单元相互扭转 180°；其二级 结构是由多条分子长链相互扭曲成绳状结构的纤 维束，长链之间通过氢键缔合在一起，中间还夹 杂着木质素等物质。
二、纤维素的结构
由于纤维链之间结合比较紧密，水分子难以进入纤维 束中间与苷键作用，因此，纤维素比淀粉更难于水解， 一般要在强酸或稀酸中加热、加压才能水解，水解过 程中，先得到纤维四糖、三糖、二糖，最终是葡萄糖， 由于纤维素水解条件苛刻，得率低，成本高，所以它 的水解应用受到限制。
三、纤维素的功能和应用
在生理上，纤维素只能被纤维素酶（又称 β- 糖苷酶）催化水解， 但不能被淀粉酶催化水解，由于人体内无这种纤维素酶，所以人类 不能消化利用纤维素。但在食草动物（如牛、羊）的消化系统中含 有这种酶，故这些动物可以用草作为营养来源。
• 一些口感不粗糙的食物，比如嫩豌豆、四季豆、黑 豆等豆类，虽然煮熟后质地细腻、口感绵软，但其 中膳食纤维的含量却远高于大家推崇的芹菜。
• 切菜的确可以将蔬菜中的维管束结构切断，但并不 会破坏膳食纤维。
• 虽然膳食纤维的好处很多，不能过量摄取，尤其是 一些特殊人群。
科学探究
羧甲基纤维素的合成 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用，分子有很强的 结晶能力，难以溶解和熔融，加工成型性能差，难以与小分子化合物发 生化学反应，直接反应往往得到取代程度不均一的产品，从而限制了纤 维素的使用。
三、纤维素的功能和应用
铜氨人造丝 性能优于原纤维和黏胶纤维
黏胶人造丝 若将其通过狭缝压入酸性凝 固液中，则生成薄膜状，称 为玻璃纸
硝酸纤维 胶棉可用于制胶片、喷漆； 赛璐珞是制备乒乓球、钢 笔杆和玩具等的原料； 火棉可用于制火药
木材
40～60
9～15
二、纤维素的结构
纤维素也是由 D- 葡萄糖组成，但在一级结构中， 葡萄糖之间是以 β-1，4苷键结合在一起的直链型 分子，相邻葡萄糖单元相互扭转 180°；其二级 结构是由多条分子长链相互扭曲成绳状结构的纤 维束，长链之间通过氢键缔合在一起，中间还夹 杂着木质素等物质。
二、纤维素的结构
由于纤维链之间结合比较紧密，水分子难以进入纤维 束中间与苷键作用，因此，纤维素比淀粉更难于水解， 一般要在强酸或稀酸中加热、加压才能水解，水解过 程中，先得到纤维四糖、三糖、二糖，最终是葡萄糖， 由于纤维素水解条件苛刻，得率低，成本高，所以它 的水解应用受到限制。
三、纤维素的功能和应用
在生理上，纤维素只能被纤维素酶（又称 β- 糖苷酶）催化水解， 但不能被淀粉酶催化水解，由于人体内无这种纤维素酶，所以人类 不能消化利用纤维素。但在食草动物（如牛、羊）的消化系统中含 有这种酶，故这些动物可以用草作为营养来源。
• 一些口感不粗糙的食物，比如嫩豌豆、四季豆、黑 豆等豆类，虽然煮熟后质地细腻、口感绵软，但其 中膳食纤维的含量却远高于大家推崇的芹菜。
• 切菜的确可以将蔬菜中的维管束结构切断，但并不 会破坏膳食纤维。
• 虽然膳食纤维的好处很多，不能过量摄取，尤其是 一些特殊人群。
科学探究
羧甲基纤维素的合成 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用，分子有很强的 结晶能力，难以溶解和熔融，加工成型性能差，难以与小分子化合物发 生化学反应，直接反应往往得到取代程度不均一的产品，从而限制了纤 维素的使用。
第十章 纤维素及其衍生物
第十章
纤维素及其衍生物
第十章 纤维素及其衍生物
第一节 纤维素的化学结构
1) 纤维素大分子的基本结构单元是 吡喃式葡萄 纤维素大分子的基本结构单元是D-吡喃式葡萄 糖基（失水葡萄糖）。分子式为(C ）。分子式为 糖基（失水葡萄糖）。分子式为 6H10O5)n 2) 纤维素大分子的葡萄糖基间的联结都是 苷键 纤维素大分子的葡萄糖基间的联结都是β-苷键 联结。结构式如下： 联结。结构式如下：
A=σa + (100-a)
第十章 纤维素及其衍生物
第三节纤维素的物理及物理化学性质
纤维素的吸湿和解吸
纤维素从大气中吸取水或蒸汽时，称为吸附； 纤维素从大气中吸取水或蒸汽时，称为吸附； 因大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或 蒸汽时，称为解吸。 蒸汽时，称为解吸。
第十章 纤维素及其衍生物
第三节纤维素的物理及物理化学性质
第十章 纤维素及其衍生物
第三节纤维素的物理及物理化学性质
纤维素纤维的润胀和溶解 结晶区间的润胀： 结晶区间的润胀： 润胀剂只达到无定形区和结晶区的表面， 润胀剂只达到无定形区和结晶区的表面，纤维素的 X射线图不发生变化。 射线图不发生变化。 射线图不发生变化 结晶区内的润胀： 结晶区内的润胀： 润胀剂占领了整个无定形区和结晶区，并形成润胀 润胀剂占领了整个无定形区和结晶区， 化合物，产生新的结晶格子，此时纤维素原来的X射 化合物，产生新的结晶格子，此时纤维素原来的 射 线图消失，出现新的X射线图 射线图。 线图消失，出现新的 射线图。多余的润胀剂不能进 入新的结晶格子中，只能发生有限润胀。 入新的结晶格子中，只能发生有限润胀。
第十章 纤维素及其衍生物
第二节 纤维素的物理结构
纤维素大分子的构象 •纤维素大分子由葡萄糖基环构成，构型属于 纤维素大分子由葡萄糖基环构成， 纤维素大分子由葡萄糖基环构成 β-D型葡萄糖构型。 型葡萄糖构型。 型葡萄糖构型 •纤维素大分子的构象为椅式构象。 纤维素大分子的构象为椅式构象。 纤维素大分子的构象为椅式构象
第十讲纤维素和纤维素衍生物
本节限于介绍在药剂学领域中被应用的纤 维素衍生物，纤维素化学结构修饰的目的是在 于改善纤维素的加工性和影响药物传递过程中 的特殊性能。
一、药用纤维素衍生物的化学类别
纤维素的结构改造一般是按葡萄糖 单体中三个羟基的化学反应特性(酯化、 醚化、交联和接枝)来分类，常用的一些 纤维素衍生物有以下几种：酯类，醚类， 醚酯类(P115-116)
–可压性:高度变形性，极具可压性 –黏合性（吸附性）：多孔性粉末，相互啮合，具有粘
合作用；并可吸附水、油和药物等
• 5.吸湿性：含湿量很低，60%湿度下平衡吸湿量6%
• 6.分散性：混有亲水性分散剂时，在水中能形成 稳定的悬浮液，易分散成奶油般凝胶体
• 7.反应性能：在稀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ液中少部分溶解，大部分膨 化，表现出较高的反应性能
4．微晶纤维素球形颗粒，为具有高圆度和机 械强度的球形细粒剂，可作为药物制剂的缓释材料 （药物可进入微晶纤维素的多孔结构，与微晶纤维 素分子羟基形成分子间氢键或被微晶纤维素分子氢 键所包合，干燥成型后药物分子被固定）：包衣型 缓释制剂、苦味掩盖制剂的核芯，广泛用于缓释微 丸包衣。本品与蔗糖球形颗粒相比，颗粒之间的黏 连作用较小，便于药物包衣。
三、粉状纤维素 (一)来源与制法
粉状纤维素(powered cellulose) 又称纤维 素絮 (cellulose flocs)，美国、英国、欧洲及 日本药典收载。聚合度约为500，分子量约为 2.43×105，不含木素、鞣酸和树脂等杂质。
粉状纤维素的制法
• ①将含有纤维的植物原料制备成纤维浆（同造 纸）
• ②将纤维浆用17.5% NaOH(或24% KOH)溶液在 20℃处理，分离得不溶解部分
• ③不溶解部分（含有纤维素和抗碱的半纤维素） 用转鼓式干燥器制成片状
植物纤维化学课件第三章 纤维素及其衍生物第三章 绪论
“I succeeded in extracting clearly the elemental tissues
of the hardwoods most charged with Ligneous
incrutations ,The composition of the substance in such
一是天然橡胶的利用开发与改性。在中美洲与 南美洲，15世纪左右当地人用天然橡胶球做游戏与 生活用品如容器与雨具等，直到19世纪40年代美国 人发现用松节油、硫黄与碳酸铅共热后得到不粘而 有弹性制品即所谓硫化技术。二是最早的塑料。在 20世纪初，美国人用苯酚与甲醛反应可得到用作电 绝缘器材的酚醛树脂，这是最早的合成高分子，与 此同时，俄国人用酒精制丁二烯，再用钠使之聚合 成橡胶，二次大战后德国人与美国人又发展成一类 十分重要的合成橡胶即丁二烯与苯乙烯共聚而得的 丁苯橡胶 。
二、大分子概念的形成 1、天然高分子的应用与改性
所谓高分子包括天然高分子与合成高分
子，前者如蛋白质与淀粉以及棉毛及蚕丝 ，利用竹、棉、麻等纤维造纸是我国古代 的天然高分子加工技术，再如，利用桐油 与大漆作为油漆、涂料乃一对漆制品又是 我国古代的传统技术。
19世纪中叶开始了对天然高分子的化学 改性与应用，而后又发展到高分子的人工 合成，笼统地说主要包括塑料、橡胶、纤 维与油漆涂料等，可分述如下：
他也是一位多产的科技书作家，许多有关工 业，农业、食品化学方面的著作成为经典论著 被翻译为英语和其他欧洲语言。他在1826年至 1865年间主要出版了9部科学论著。
他在工业技术和研究领域中荣获很多荣 誉。
1826 － Gold Medal of French
Agricultural Society 1826 － Knight of Legion of Honor by
纤维素及其衍生物
纤维素的基本性质
4、 溶胀性 纤维素的有限溶胀可分为结晶区间溶胀(液体只进到结晶区间的
无定形区，其X-射线衍射图不发生变化)和结晶区内溶胀(纤维素原 来的X-射线衍射图谱改变，而出现新的X-射线衍射图谱)。
纤维素的基本性质
5、降解 ①热降解：受热时或发生水解或氧化降解。 20-150℃ ，只进行纤维素的解吸； 150-240℃ ，产生葡萄糖基脱水； 240-400℃ ，断裂纤维素分子中的苷键和C-C键； 400℃时，芳构化和石墨化。
MCC具有吸湿性。
三、微晶纤维素
（二）性质 2、可压性：制剂工艺中常以硬 度衡量可压性。同一种原料在相 同压力下，粒径越小，接触面积 越大，可压性越大，片剂硬度越 高。MCC分子内存在氢键，受压 时氢键缔合，具有高度变形性， 可被压制成一定形状和坚实的压 缩物，极具可压性。
三、微晶纤维素
（二）性质 3、崩解性：MCC为多孔微细粉末，具有较大的比表面积，
由于聚合度很大，则分子间的氢键力非常大，可能大大超过C-O-C的主价 键力。一般来说，纤维素中结晶区内的羟基都已形成氢键，而在无定形 区，则有少量没有形成氢键的游离轻基，所以水分子可以进入无定形区， 与分子链上的游离羟基形成氢键，即在分子链间形成水桥，发生膨化作 用。
纤维素的基本性质
3、 吸湿性 由X-射线衍射的研究表明，纤维理，收集其中不溶解部分(称为α-纤维素），转鼓干燥，制 成片状，机械粉碎即得。
粉状纤维素的聚合度约为500，相对分之质量约为2.43×105。
（二）性质
粉状纤维素具有一定的可压性，最大压 紧压力为50MPa。
溶解性：在水、稀酸和大部分有机溶剂 中几乎不溶，在5%（W/V）的NaOH溶液中 微溶。
经历不同湿度的环境后，其平衡含水量的变化，存在滞后现象，即吸附时的 吸着量低于解吸时的吸着量。
第三章_纤维素及其衍生物
• 纤维素聚合度（DP）：纤维素大分子链 中D－葡萄糖基的数目。 • 纤维素聚合度表征纤维素分子链的长短， 聚合度上升时，纤维素强度加大。
一、概述
纤维素的相对分子量M和聚合度DP
• 相对分子量M和聚合度DP之间的关系为： C6H11O6—(C6H10O5)n-2—C6H11O5 M＝162×n＋18 • DP很大时，上式中18可以忽略不计！ M＝162×n 或 n=M/162
• 聚集态结构：指高分子整体内部结构，包括 晶体结构、非晶体结构、取向态结构以及液 晶结构。即第三层次结构。
链结构
• 近程结构（第一层次结构）：指单个分子内一个或 几个结构单元的化学结构和立体化学结构。 • 远程结构（第二层次结构）：指单个分子的大小和 在空间所存在的各种形状（构象）。
二、纤维素大分子的构象
七大晶系
立方、六方、四方、三方、斜方、 单斜、三斜。
3、晶面和晶面指数（密勒指数——h,k,l）
晶面：
结晶格子内所有的格子点全部集中在相互平行 的等间距的平面上，这些平面叫晶面，晶面间 距为d。
晶面指数（密勒指数——h,k,l）
晶面指数： 表示空间点阵所处平面位置或者说结晶格子中通 过某一原子的平面的名称，通常用Miller指数表示。 密勒指数所表示的平面通常是性质相似的一组平面。
3、粘均分子量
M
1、数均分子量 M n
• 1、数均分子量
Mn
• 纤维素体系的总质量M被分子 N M 分子的总个数 n
i i i i i i i
i
Mn Pn Ni Pi 162 i
2、质量分子量
质量分子量:按质量统计的平均分子量， 也称质均分子量。
1、溶解分级法
•
不同分子量的纤维素其溶解度不同。分子 量小的易溶。在物料中加入纤维素溶剂，低 分子量的组份首先溶出，高分子量的溶解较 迟。改变溶剂的浓度、用量、温度，使纤维 素逐次溶解， 便可按分子量将纤维素分成不 同级分。 常用溶剂有铜氨溶液、铜乙二胺溶液、磷 酸、氢氧化纳等。
一、概述
纤维素的相对分子量M和聚合度DP
• 相对分子量M和聚合度DP之间的关系为： C6H11O6—(C6H10O5)n-2—C6H11O5 M＝162×n＋18 • DP很大时，上式中18可以忽略不计！ M＝162×n 或 n=M/162
• 聚集态结构：指高分子整体内部结构，包括 晶体结构、非晶体结构、取向态结构以及液 晶结构。即第三层次结构。
链结构
• 近程结构（第一层次结构）：指单个分子内一个或 几个结构单元的化学结构和立体化学结构。 • 远程结构（第二层次结构）：指单个分子的大小和 在空间所存在的各种形状（构象）。
二、纤维素大分子的构象
七大晶系
立方、六方、四方、三方、斜方、 单斜、三斜。
3、晶面和晶面指数（密勒指数——h,k,l）
晶面：
结晶格子内所有的格子点全部集中在相互平行 的等间距的平面上，这些平面叫晶面，晶面间 距为d。
晶面指数（密勒指数——h,k,l）
晶面指数： 表示空间点阵所处平面位置或者说结晶格子中通 过某一原子的平面的名称，通常用Miller指数表示。 密勒指数所表示的平面通常是性质相似的一组平面。
3、粘均分子量
M
1、数均分子量 M n
• 1、数均分子量
Mn
• 纤维素体系的总质量M被分子 N M 分子的总个数 n
i i i i i i i
i
Mn Pn Ni Pi 162 i
2、质量分子量
质量分子量:按质量统计的平均分子量， 也称质均分子量。
1、溶解分级法
•
不同分子量的纤维素其溶解度不同。分子 量小的易溶。在物料中加入纤维素溶剂，低 分子量的组份首先溶出，高分子量的溶解较 迟。改变溶剂的浓度、用量、温度，使纤维 素逐次溶解， 便可按分子量将纤维素分成不 同级分。 常用溶剂有铜氨溶液、铜乙二胺溶液、磷 酸、氢氧化纳等。
药用纤维素衍生物各论课件
② 吸湿性：25℃ RH 80%，23%。 ③ 粘度：聚合度→规格 ④ 稳定性； 霉变→热压灭菌
应用 ✓ USP、日本药局方—通便药5～30％；
✓ 低/中粘度：片剂粘合剂 2～6％ (优于淀
粉)、包衣膜，助悬剂、增稠剂、稳定剂 等； ✓ 高粘度：缓释骨架材料，乳膏、凝胶剂和 糊剂的基质，滴眼液。
- 粘合剂 2-6% - 薄膜包衣材料 5%——粘连 - 骨架材料（高粘度） L-HPC： - 崩解剂2-5% -↑片剂硬度，崩解性与酸碱性无关。
（六）羟乙基纤维素HEC
➢ 制备： 碱纤维 + H2C CH2
O
30.0~70.0%
➢ 性质
•溶于热水或冷水,无热致凝胶化现象；
•眼科和外用制剂的增稠剂，粘合剂，薄膜 包衣等；
性质: ✓溶解性：取代基的数量
⊙ 有机溶剂—见下表； ⊙ 水—DS↓，亲水性&渗透性↑。
有机溶剂 二氯甲烷
三醋酸纤维素 溶
醋酸纤维素或二醋酸纤维素 溶
二氯甲烷：甲烷（9:1）
溶
溶
二氯甲烷：异丙醇（9:1）
溶
溶
丙酮：甲醇（9:1）
不溶
溶
丙酮：乙醇（9:1）
不溶
溶
丙酮
不溶
溶
环己酮
不溶
溶
应用：
✓ 三醋酸纤维素：肾透析膜、透皮吸收制剂 载体；
（二） HPMCAS
制备：HPMC + 醋酸酐&无水琥珀酸
性质:
COOH CH2 CH2 COOH
✓与HPMCP相似，溶于pH5.0-7.1以上的缓 冲液；
✓ 稳定性较HPMCP好；
应用 ✓新型肠溶包衣材料； ✓优点：小肠上部溶解性好，↑小肠吸收，优
《纤维素纤维》课件
亮度。
染色性能
纤维素纤维的染色性能 较好，易于上色且颜色
鲜艳。
生性能
可降解性
纤维素纤维可以自然降解，对环境友好，符合可 持续发展的要求。
低过敏性
纤维素纤维的生物相容性好，不易引起过敏反应 。
抗菌性能
经过特殊处理的纤维素纤维还具有一定的抗菌性 能，能够抑制细菌的生长和繁殖。
04
纤维素纤维的市场与发展趋
纤维素纤维产业的可持续发展战略
政策支持
政府应制定相关政策，鼓励和支持纤维素纤维产业的可持续发展 ，包括资金支持、税收优惠等措施。
技术创新
加强技术研发和创新，推动纤维素纤维产业的升级和转型，提高 产品的附加值和市场竞争力。
合作共赢
加强产业链上下游企业的合作与交流，共同推动纤维素纤维产业 的可持续发展，实现互利共赢。
05
纤维素纤维的环保与可持续
发展
纤维素纤维生产过程中的环保措施
节约能源
01
采用先进的生产技术和设备，提高能源利用效率，减少能源消
耗。
减少排放
02
优化生产工艺，降低废弃物和污染物的排放，确保符合环保标
准。
资源循环利用
03
合理利用原材料和资源，实现废弃物的减量化、资源化和无害
化处理。
纤维素纤维的循环利用与再生
卷曲与膨化
为了提高纤维的抱合力， 纺出的丝束需进行卷曲与 膨化处理。
上油与加捻
为了降低纤维间的摩擦系 数，提高纤维的可纺性， 需对纤维进行上油与加捻 处理。
质量检测与控制
质量标准
制定严格的质量标准，包括纤维 的长度、细度、强度、弹性等指
标。
检测方法
采用科学的检测方法对纤维质量 进行检测，如显微镜观察、电子 显微镜观察、红外光谱分析等。
染色性能
纤维素纤维的染色性能 较好，易于上色且颜色
鲜艳。
生性能
可降解性
纤维素纤维可以自然降解，对环境友好，符合可 持续发展的要求。
低过敏性
纤维素纤维的生物相容性好，不易引起过敏反应 。
抗菌性能
经过特殊处理的纤维素纤维还具有一定的抗菌性 能，能够抑制细菌的生长和繁殖。
04
纤维素纤维的市场与发展趋
纤维素纤维产业的可持续发展战略
政策支持
政府应制定相关政策，鼓励和支持纤维素纤维产业的可持续发展 ，包括资金支持、税收优惠等措施。
技术创新
加强技术研发和创新，推动纤维素纤维产业的升级和转型，提高 产品的附加值和市场竞争力。
合作共赢
加强产业链上下游企业的合作与交流，共同推动纤维素纤维产业 的可持续发展，实现互利共赢。
05
纤维素纤维的环保与可持续
发展
纤维素纤维生产过程中的环保措施
节约能源
01
采用先进的生产技术和设备，提高能源利用效率，减少能源消
耗。
减少排放
02
优化生产工艺，降低废弃物和污染物的排放，确保符合环保标
准。
资源循环利用
03
合理利用原材料和资源，实现废弃物的减量化、资源化和无害
化处理。
纤维素纤维的循环利用与再生
卷曲与膨化
为了提高纤维的抱合力， 纺出的丝束需进行卷曲与 膨化处理。
上油与加捻
为了降低纤维间的摩擦系 数，提高纤维的可纺性， 需对纤维进行上油与加捻 处理。
质量检测与控制
质量标准
制定严格的质量标准，包括纤维 的长度、细度、强度、弹性等指
标。
检测方法
采用科学的检测方法对纤维质量 进行检测，如显微镜观察、电子 显微镜观察、红外光谱分析等。
纤维素及其衍生物
A=σa + (100-a)
纤维素的吸湿和解吸
纤维素从大气中吸取水或蒸汽时，称为吸附； 因大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或 蒸汽时，称为解吸。
纤维素纤维的润胀和溶解 润胀：
固体吸收润胀剂后，其体 为润胀。
有限润胀： 纤维素吸收润胀剂的量有一定的限度，其润胀的 程度也有限度，称为有限润胀。
纤维素的结晶度和可及度
•纤维素的结晶度：纤维素构成的结晶区占纤维素 整体的百分率，它反映纤维素聚集时可形成结晶 的程度。
结晶区样品含量
结晶度a=结晶区样品含量+非结晶区样品含量 ╳ 100%
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 以达到并起反映的部分占全体的百分率。 可及度A与结晶度a的关系如下：
纤维素纤维的润胀和溶解
结晶区间的润胀：
润胀剂只达到无定形区和结晶区的表面，纤维素的 X射线图不发生变化。 结晶区内的润胀： 润胀剂占领了整个无定形区和结晶区，并形成润胀 化合物，产生新的结晶格子，此时纤维素原来的X射 线图消失，出现新的X射线图。多余的润胀剂不能进 入新的结晶格子中，只能发生有限润胀。
Mw
U= Mn -1
纤维素大分子的构象
•纤维素大分子由葡萄糖基环构成，构型属于 β-D型葡萄糖构型。
•纤维素大分子的构象为椅式构象。
环己烷椅氏构象
纤维素大分子的构象
纤维素大分子的聚集态结构 •结晶区与无定形区交错 结合，从结晶区到无定 形区逐步过渡，无明显 界限，一个纤维素分子 链可以经过若干结晶区 和无定形区，在纤维素 的结晶区旁边存在相当 的空隙，一般大小为 100-1000nm，最大达 10000nm。
纤维素及其衍生物
纤维素的吸湿和解吸
纤维素从大气中吸取水或蒸汽时，称为吸附； 因大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或 蒸汽时，称为解吸。
纤维素纤维的润胀和溶解 润胀：
固体吸收润胀剂后，其体 为润胀。
有限润胀： 纤维素吸收润胀剂的量有一定的限度，其润胀的 程度也有限度，称为有限润胀。
纤维素的结晶度和可及度
•纤维素的结晶度：纤维素构成的结晶区占纤维素 整体的百分率，它反映纤维素聚集时可形成结晶 的程度。
结晶区样品含量
结晶度a=结晶区样品含量+非结晶区样品含量 ╳ 100%
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 以达到并起反映的部分占全体的百分率。 可及度A与结晶度a的关系如下：
纤维素纤维的润胀和溶解
结晶区间的润胀：
润胀剂只达到无定形区和结晶区的表面，纤维素的 X射线图不发生变化。 结晶区内的润胀： 润胀剂占领了整个无定形区和结晶区，并形成润胀 化合物，产生新的结晶格子，此时纤维素原来的X射 线图消失，出现新的X射线图。多余的润胀剂不能进 入新的结晶格子中，只能发生有限润胀。
Mw
U= Mn -1
纤维素大分子的构象
•纤维素大分子由葡萄糖基环构成，构型属于 β-D型葡萄糖构型。
•纤维素大分子的构象为椅式构象。
环己烷椅氏构象
纤维素大分子的构象
纤维素大分子的聚集态结构 •结晶区与无定形区交错 结合，从结晶区到无定 形区逐步过渡，无明显 界限，一个纤维素分子 链可以经过若干结晶区 和无定形区，在纤维素 的结晶区旁边存在相当 的空隙，一般大小为 100-1000nm，最大达 10000nm。
纤维素及其衍生物
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UDP-D-葡萄糖 + [(1-4) - ß-D-葡萄糖]n → [(1-4) - ß-D-葡萄糖]n+1 + UDP 聚合物的生物合成
细胞壁中聚合物的聚集
第二节 纤维素的分子量和聚合度 一、概 述
1．纤维素的分子式 C6H11O5 -（C6H10O5)n- C6H11O5
M = DP X l62+18
当α∑n=i M1i时2 ∑ni Mi
Mη= ----------- = Mw
通常α = 0.5~1.0
Mn < Mη ≤ Mw
三、纤维素分子量和聚合度的测定方法
化学方法：端基分析法； 热力学方法：沸点升高、冰点降低法、蒸气压下降法、
渗透压法； 光学方法：光散射法； 动力学方法：黏度法、超速离心沉淀及扩散法； 其他方法：凝胶渗透色谱法。
CH2OH O OH
O OH
OH
CH2OH OO
OH HO
OH
CH2OH OH O
OH C H O
OH
纤维素的化学结构
H OH
HO OH H HH o O
CH2OH
CH2OH
o H
O
OH H
H OH
H OH
OH H
o CH2OH
O
n -2
2
CH2OH H o OH OH H H H OH
Stereochemical Structure
二．植物细胞壁中纤维素的生物合成
细胞壁生物合成的过程包括： 细胞壁中聚合物母体的形成(糖核苷酸，
UDP-D-葡萄糖)； 聚合物的生物合成； 细胞壁中聚合物的聚集。
CH2OH O
O HN
HO OH
OO
O N 尿苷
O OH
P O-
O
P O-
O
CH2
O
HO OH
UDPG — Uridine Diphosphate Glucose UDP — 葡萄糖 尿苷二磷酸酯葡萄糖
∑
------n-i ∑ni
Mi
=
∑ Ni Mi
注：Ni = i 组聚合物的分子分数
Pn = Mn /162 =∑ Ni Pi
2．质均分子量Mw
∑--n-Mi-w -M=i2∑---------
wi Mi
=
∑ni Mi
∑wi
-------
wi -
PPiw
∑wi
=
Mw ------------
162
1．数均分子量 Mn
对于一个纤维素试样：
分子量分别为：M1、M2、… Mi … 分子个数为： n1、n2、… ni … 第 i 组聚合物的质量为：wi = ni Mi
Mn
M=i
分子的总质量 ------------------------
------
=
分子的总个数
∑ni
---------
∑ni
=
平均相对 分子质量类型
数均 数均 数均 数均 数均 质均
各种平均
质均、Z均
粘均 各种平均
方法类型
绝对法 相对法 相对法 相对法 绝对法 绝对法
绝对法
绝对法
相对法 相对法
（六） 黏 度 法
1．黏度的基本概念 黏度是指液体流动时，流体内摩擦力大小的表现。
f - 内摩擦力
u
液体流动方向
A
f ∝ A du/ dx
3．纤维素中的羟基
纤维素化学结构式的结构单元中，含有三个游离醇 羟基，分别处于葡萄糖基环的2、3、6位，其中在C6上的 羟基为伯羟基，而C2、C3上的羟基为仲羟基。
4．纤维素大分子中的末端基
纤维素大分子的两个末端基的性质是不 同。 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
可以分出2,3,6—三甲基葡萄糖。
甲基化纤维素
H+ H2O
CH2OCH3
o OH
HO OCH3 H H OCH3
2,3,6—三甲基葡萄糖
（2）D-葡萄糖基的构型为β-型
包含在麦芽糖中的糖酵素，很容易破坏α-配糖连接， 而对β-配糖连接则无作用。相反、包含在纤维素中的酵 素，只能破坏β-配糖连接，而对α-配糖连接无作用。
第三章 纤维素及其衍生物
第一节 纤维素的化学结构及生物合成
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。
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。
=
∑---------
3.黏均分子量Mη
Mη= ( ∑Wi Mi )1/
Mi ∵ ∑ni Mi
wi
ni
Wi
=
--------- = ∑wi
------------
1
∑ni Mi +
∴
Mη=
(
------------- )1/
∑ni
Mi
当αMi= -1时 ∑ni
∑ni Mη= ---------- = Mn
u
f =ηA du/dx
dx A
f
η为比例常数，称 之为流体的黏度系 数，简称黏度。单 位 mPa•s (cP)。
2．纤维素的多分散性
纤维素是不同聚合度的分子混合物，即分子结构单 元相同，结构单元间的连接方式也相同，但各个分子的 聚合度不同。这种现象称之为纤维素的多分散性。
二、常用的统计平均分子量和平均聚合度
常用的统计平均分子量有：
数均分子量 Mn ； 质均分子量 Mw ； 黏度平均分子量 Mη ； Z-均分子量 Mz 。
另外也有人将纤维素先溶于40%HCL或72%H2SO4中，放置 12~24hr，然后冲稀至含酸低于1%的水解液，再煮沸数 小时，纤维素几乎完全成葡萄糖，其得率达理论值的 96%~98%。
由此证明：纯纤维素只含葡萄糖基。
2．葡萄糖基的键合
（1）葡萄糖基之间为1-4苷键连接 将纤维素甲基化，可以得到甲基纤维素，将它水解
1．纤维素分子的基本结构单元
1921年Mener-Willians用浓H2SO4水解纯的棉花纤维，分 离出得率为：90.7%的结晶D-葡萄糖。
1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化，转化成纤维素醋酸 酯，然后甲醇解得到一种得率为：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。
测定方法
端基分析 沸点升高 冰点下降 气相渗透压 膜渗透压 光散射 超速离心 沉降速度 超速离心 沉降平衡
粘度 凝胶渗透色谱
适用相对 分子质量范围
3104以下 3104以下 5103以下 3104以下 2104~1106 2104~1107
1104~1107
1104~1106
1103~1107 1103~5106