木材学(6.4.2)--木材化学

第六章 木材化学

木材的主要化学成分：木材主要化学成分是构成木材细胞壁和胞间层的物质，由纤维素、半纤维素和木质素三种高分子化合物组成，一般占木材总量的90%以上。

纤维素：纤维素是由环式吡喃型D—葡萄糖基在1,4位置通过β—苷键联结而成的一种链状高分子化合物。

木材的抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸汽或水提取，所以称抽提物或浸出物。

纤维素：不溶于水的均一聚糖。它是由D-葡萄糖基构成的直链状高分子化合物。以微纤维的形态存在于木材细胞壁中，有较高的结晶度，使其具有较高的强度，因此被称为细胞壁的骨架结构

半纤维素：除纤维素和果 胶以外的植物细胞壁聚糖，半纤维素是两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小，大多数有支链。半纤维素是无定形物质，分布在微纤维之中，称为填充物质。

木质素：一种天然的高分子聚合物，由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳碳—键连接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物。木质素是无定形物质，包围在微纤维之间，是纤维与纤维之间形成胞间层的主要物质，称为结壳物质。

抽提物：木材的少量化学成分是一组不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸汽或水提取，所以称抽提物或浸出物

木质素的分离方法：将植物中木质素以外的成分溶解除去，而木质素作为不溶性成分被过滤分离出来；将木质素作为可溶性成分溶解，纤维素等其他成分不溶解进行分离。

木质素的结构单元：苯丙烷作为木质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。

木质素的官能团：甲氧基；羟基；羰基；羧基。

纤维素的化学结构：纤维素是由环式吡喃型D-葡萄糖基在1,4位置通过β-苷键联结而成的链状高分子化合物。

纤维素的物理结构：纤维素大分子链之间的结合：包括分子间力（范德瓦耳斯力）和氢键力两种结合形式。

吸湿机理：纤维素在无定形区(非结晶区)分子链的游离态羟基为极性基团，易于吸附极性水分子，与其形成氢键结合，这是纤维素具有吸湿性的内在原因。

聚合度：是高分子中所含的链节的数目。

纤维素分子的聚合度：纤维素分子中葡萄糖基的数目。

纤维素分子量：聚合度×葡萄糖基的分子量。

氢键：当氢原子以主价健与电负性很强的原子结合后再以付价键与另一电负性很强的原子相结合所形成的键。

结晶区：纤维素分子链的排列定向有序具有完全的规整性，靠侧面的氢键缔合构成的晶格，呈清晰的x-射线衍射图，结晶区长度为600A左右。

非结晶区：纤维素分子链的排列不呈定向有序、规则性不强，不形成晶格，但也不象液体那样完全无序，只是排列不整齐，结合松散而已，结晶区与非结构晶区之间无明显的分界线，是逐渐过渡的。

结晶度：结晶区占纤维整体的百分率。

可及度：化学试剂可以达到并起反应的非结晶区的部分所占的百分率。

吸湿机理：纤维素在无定形区(非结晶区)分子链的游离态羟基为极性基团，易于吸附极性水分子，与其形成氢键结合，这是纤维素具有吸湿性的内在原因。

滞后现象：在同一相对温度下，吸湿时吸着水的量低于解吸时吸着水的量。

收缩与膨胀：吸附的水分子只能存在于非结晶区的线形纤维素分子链之间与结晶区的表面上，纤维素水分的减少或增多必然会改变纤维素分子链之间的距离，靠拢或拉开，从而导致收缩或膨胀。

酯化作用：纤维素分子上羟基中的氢为酸根所取代即生成酯。纤维素可与各种无机酸、有机酸或羧酸衍生物作用，生成各种酯类。

乙酰化作用：纤维素在乙酰剂（冰醋酸和乙酐）作用下变成醋酸纤维素，羟基全部或部分被封闭，结果纤维素的吸水性和膨胀率降低，介电、耐侯、耐热、耐腐、耐磨等性能也有不同程度的提高。

纤维素热解：在热作用下，纤维素降解程度与加热温度、时间以及加热介质的组成相关。纤维素热解不仅引起分子链断裂，还有脱水、氧化等反应发生，在220-240℃纤维素的结晶结构明显地受到破坏，聚合度下降。在325-375℃时，纤维素热解迅速，生成大量的挥发性产物；800℃以上时，逐步形成石墨化结构。

半纤维素：是由两种或两种以上的糖基所组成分子量较小的高分子化合物，其结构型为支链型，常带有各种短侧链。仅含有150-200个半纤维素糖基。

木材抽提物：是木材中除构成细胞壁的纤维素、半纤维素、木素之外，经中性溶剂如水、酒精、苯、乙醚、氯仿、水蒸汽或用稀碱稀酸溶液抽提出来的物质的总称。

木材的酸碱缓冲容量：在弱酸(碱)及其弱酸(碱)盐混合溶液，能在一定程度上对外来的强酸和强碱具有一定的抵抗作用，这样的溶液就叫做缓冲溶液。

单宁：多酚类化合物。蛋白质变性，金属络合。鞣制皮革。止血、收敛、治烧伤，防晒、美白、保湿、抗菌。

树脂：树脂是一类化学组成复杂的混合物。

树胶：是指树木伤裂处分泌的胶粘液干涸而成的无定形物质，主要成分为多糖醛酸的钙、镁、钾盐。

精油：从芳香植物的花、叶、根、皮、茎、枝、果实、种子等部分，采取蒸馏、压榨、萃取、吸附等方法制得的具有特征香气的油状物质。

色素：植物色素大多为花青素类、类胡萝卜素类、黄酮类化合物。

生物碱：是存在于自然界中的一类环状含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质。

脂肪：脂肪是由甘油和脂肪酸组成的三酰甘油酯。脂肪酸一般由4个到24个碳原子组成。脂肪酸分三大类：饱和脂肪酸酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸。

蜡：高级脂肪酸的高级饱和一元醇的酯。

甾醇：存在于植物的根、茎、叶、果实和种子中，是植物细胞膜的组成部分。植物种子的油脂中都含有甾醇。

糖：由碳、氢、氧元素构成，化学式Cm(H2O)n，称之碳水化合物。

淀粉：淀粉是葡萄糖的高聚体，通式是(C6H10O5)n。

硅化合物：硅化木是树木被地下水中的SiO2替换而成的树木化石。