木材的化学性质分析
第五章 木材的化学性质
5.2 木质素 lignin
1.木质素的存在：
存在于高等植物中。 主要是在木质化植物的 细胞壁中。
木质素可分为三种:阔 叶树木质素、针叶树木 质素和草类木质素。
在木本植物中,木质素 含量为20％－35％,在 草本植物中为15％-25
图5－1 云杉木质素的结构示意图
（3）水解反应(磺化)：木质素与亚硫酸盐在高温下 蒸煮，发生磺化反应。木质素经磺化，形成含有或 多或少硫的固态木素磺酸。 固态木素磺酸渐渐转为水溶性的木质素磺酸， 这过程受H+浓度的左右，故可认为这就是一种水 解过程。
（4）光解反应：木材的光降解主要发生于木质素 。对光木质素是不稳定的。
（5）碱液对木质素的作用（脱木素反应）
6.木质素的化学性质
（1）显色反应 因为木质素中含有一些特殊基团，如乙烯基、羰基、苯基等具
有共轭双键的发色基团；以及羟基、羧基等助色基团，会使木材 产生颜色。同时木质素可和许多有机化合物，无机化合物发生特 殊的颜色反应，这对研究木材的颜色及其变化，细胞壁木质化程 度确定木质素在细胞壁中的分布和木质素大分子的功能基者很重 要，同时，还可作为区分针、阔叶树材及木材染色的依据。用苯 酚与盐酸处理木材时，木质素产生蓝绿色；用盐酸苯胺处理，木 质素产生黄色；用间苯三酚与盐酸处理，木质素产生红紫色，具 体见下表：
木质素中结构单元的主要键型
（5）木素的主要官能团 为：甲氧基(-OCH3，存 在于苯环上)、羟基(-OH ，酚羟基和脂肪族羟基) 和羰基(-C=O，主要存 在于侧链上)；
（6）木质素与糖类连接 ：糖苷键连接、缩醛键 连接、酯键连接和醚键 连接。
（7）木质素的结构模型 ：木素的结构复杂，通 常所说的木素结构是指 木素的基本结构单元的 形式以及它们之间的联 结方式等。
木材化学知识点总结归纳
木材化学知识点总结归纳一、木材的化学组成1. 木材主要由纤维素、半纤维素和木质素三种化学成分组成。
其中，纤维素是木材中含量最多的成分，占据了木材的大部分，通常约占木材干重的40-50%。
纤维素分子是由葡萄糖分子经由β-1,4-键连接而成的长链聚合物，具有很强的结晶性和拉伸性。
半纤维素是一种多糖类物质，主要由葡萄糖、木糖和甘露糖等单糖组成，是一种支链聚合物，能够增加木材的柔韧性和弹性。
木质素是木材中的第三大成分，是一种由苯丙烷单体聚合而成的高分子化合物，具有很好的抗腐蚀性和耐受性。
2. 木材中还含有少量的脂肪、酚类、树脂、以及矿物质等成分。
这些成分对木材的性质和用途都有一定的影响。
3. 木材的化学组成是决定木材性能和用途的关键因素，因此对木材的化学组成进行深入了解，对于木材的加工和利用具有重要意义。
二、木材的化学性质1. 木材具有吸湿性、膨胀性和收缩性等性质。
由于木材中的纤维素和半纤维素含有大量的羟基基团，使得木材具有很强的吸水性和膨胀性。
而在干燥条件下，木材会失去吸湿性，并出现收缩现象。
2. 木材具有很强的化学稳定性和抗腐蚀性。
木材中含有的木质素具有很好的抗腐蚀性，使得木材能够在湿润和高温条件下仍然保持其结构和性能。
3. 木材还具有较好的燃烧性能。
木质素是一种含有大量的芳香族和脂肪族羟基的高分子化合物，因此具有较好的燃烧性能。
但由于木材中的脂肪和树脂含量较低，所以木材的燃烧速度并不高。
4. 木材还具有一定的抗弯性、抗压性、抗拉性等物理力学性能。
这些性能与木材的化学组成和化学结构密切相关。
三、木材的化学加工1. 木材的化学加工主要包括干燥、防腐、着色、改性等过程。
干燥是指将原木材中的水分蒸发或挥发出去的过程，以提高木材的稳定性和耐久性。
防腐是指利用一些化学防腐剂或者热处理等方法，使木材具有较好的防腐性。
着色是指利用染料或者其他着色剂对木材进行染色加工，以获得一定的色彩效果。
改性是指通过一些特殊的化学或物理方法，对木材的化学组成和结构进行改变，以获得特定的性能和用途。
木材的可溶性和化学性质
Part Four
木材的化学性质
氧化反应
木材的氧化反应：木材在 空气中会发生氧化反应， 导致木材变色、腐朽等现
象。
氧化反应的影响因素：温 度、湿度、氧气浓度等环 境因素都会影响木材的氧
化反应。
抗氧化剂：添加抗氧化剂 可以减缓木材的氧化反应，
延长木材的使用寿命。
质素和半纤维素
半纤维素在木材的化 学性质中起着重要作 用，影响木材的强度、
硬度和耐久性
木质素
木质素的定义： 一种复杂的有机 化合物，存在于
植物细胞壁中
木质素的作用： 赋予木材硬度和 强度，增加木材 的耐久性和抗腐
蚀性
木质素的化学性 质：具有芳香族 结构和酚羟基， 易溶于有机溶剂
木质素的分布： 主要存在于硬木 中，如橡木、松
木材的可溶性和化学性 质
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 木 材 的 化 学 组 成
03 木 材 的 可 溶 性
04 木 材 的 化 学 性 质
05 木 材 的 化 学 性 质 的
应用
Part One
单击添加章节标题
Part Two
木材的化学组成
纤维素
纤维素是木材的主要 成分，占木材干重的
木等
添加标题
添加标题
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其他成分
木质素：木材的 主要成分之一， 具有抗腐蚀、抗
虫蛀等特性
纤维素：木材的 主要成分之一， 具有高强度、高
弹性等特性
半纤维素：木材 的主要成分之一，
具有亲水性、可 溶性等特性
提取物：木材中 的其他可溶性成 分，如单宁、树 脂等，具有多种
木材的质量与检测方法
密度检测的目的：确定木材的材质和等级
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅，单击此 处添加正文；
密度检测的注意事项： a. 木材的含水率会影响密度检 测结果 b. 检测过程中需要注意木材的变形和损坏 c. 密度检测结果需要与实际使用情况进行对比和验证
木材的韧性：包括 冲击韧性、抗弯韧 性等
木材的缺陷与变异
缺陷类型：节子、裂纹、腐朽、虫 眼等
检测方法：眼观察、仪器检测、 化学分析等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
变异原因：生长环境、遗传因素、 加工工艺等
影响因素：树种、湿度、温度、光 照等
2 木材的检测方法
外观检测
颜色：观察木材的 颜色是否均匀，是 否有色差
a. 木材的含水率会影响密度检测结果 b. 检测过程中需要注意木材的变形和损坏 c. 密度检测结果需要与实际使用情况进行对比和验证
含水率检测
目的：确定木材的含水率，确保 木材的质量和稳定性
注意事项：确保检测仪的准确性 和校准，避免环境因素对检测结 果的影响
检测方法：使用含水率检测仪， 通过测量木材的电导率来计算含 水率
强度检测
抗弯强度：测量木材抵抗弯曲变形的能力
硬度：测量木材抵抗外力侵入的能力
抗压强度：测量木材抵抗垂直压缩的能力
冲击韧性：测量木材抵抗冲击载荷的能力
抗拉强度：测量木材抵抗拉伸变形的能力
剪切强度：测量木材抵抗剪切变形的能力
感谢您的观看
汇报人：
纹理：观察木材的 纹理是否清晰，是 否有扭曲、裂纹等 缺陷
木材学：木材的化学性质
三 纤维素的物理性质
➢ 2 吸湿滞后现象：是指在同一相对温度下，吸湿时 吸着水的量低于解吸时吸着水的量。
原因：吸湿过程中的游离羟基相对较少，吸着 的水相应的也较少。而解吸过程中，吸着中心相 对较少，吸着水量相应也较多，即羟基的有效性。
三 纤维素的物理性质
➢ 3 热效应：干纤维吸湿的过程具有放热现象，即产生热效 应，放出的热称为吸着热或润湿热。
（二）纤维素的膨胀与收缩
➢ 纤维素吸湿后发生膨胀的现象称为膨胀或湿胀，解吸发生收缩的 现象称为收缩或干缩。由纤维素大分子的结构与排列方向以及纤 维素纤维的超微结构可知，水分只能进入无定形区分子链之间及 结晶区的表面，因此纤维吸湿或解吸时，水分的增减必然引起链 分子间距离的增大或减小，从而导致纤维横向的膨胀或收缩。
纤维素的结晶结构
纤维素的两相体系理论 纤维素的结晶区和无定形区： 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一定的 结晶格子，呈现清晰的X—射线衍射图。 在无定形区，纤维素 分子链的排列不呈定向有序，规则性不强，不构成结晶格子， 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。
木材的化ntroduction
木材的化学组成 Chemical Components
木
高分子物质
多糖
木素
材 低分子物质 有机物 无机物
纤维素 半纤维素
抽提物
灰分
木材化学组成
高分子物质
➢1 纤维素(cellulose)：木材的主要成分，骨架作用。
➢ 纤维素既不溶于冷水，又不溶于热水。此外，也不溶于醇、 苯、乙醚等中性有机溶剂，也几乎不溶于酸和碱的常温稀 水溶液中。
纤维素的物理结构
纤维素的微细结构 微小纤维（Fibeil）光学显
木材的物理与化学特性
供良好的保温和隔音效果。
吸湿性与透气性
木材的吸湿性：木材能吸 收和释放水分，影响木材
的尺寸稳定性和强度
木材的透气性：木材能允 许空气通过，影响木材的
保温和隔音性能
影响因素：树种、温度、 湿度、空气流速等
应用：在木材加工和家具 制造中，需要考虑木材的 吸湿性和透气性，以保证
2
木材的化学特性
纤维素
纤维素的定义： 一种天然高分子 化合物，是植物 细胞壁的主要成 分
纤维素的结构： 由葡萄糖单元通 过β-1,4-糖苷键 连接而成
纤维素的性质： 具有高度的结晶 性和可溶性，是 纸张、纺织品、 木材等材料的重 要成分
纤维素的应用： 用于制造纸张、 纺织品、木材加 工、生物燃料等 领域
木质素的化学结构：由多种 酚类化合物组成，具有复杂
的三维结构。
木质素的提取：可以通过化学 或物理方法从木材中提取木质 素，用于制造各种工业产品。
其他成分
木材中的非纤维素成分， 如树脂、蜡质、单宁等
这些成分对木材的物理和 化学性质有重要影响
树脂可以提高木材的硬度 和耐磨性
蜡质可以提高木材的防水 性和光泽度
木材的物理与化学特性
,
汇报人：
目录
01 木 材 的 物 理 特 性
02 木 材 的 化 学 特 性
1
木材的物理特性
密度与质量
木材的密度：木材的密度是指木材 单位体积的质量，通常用g/cm³表 示。
密度与质量的关系：木材的密度与 质量成正比，即密度越大，质量越
添加标题
半纤维素
半纤维素的定义：木材中的主要成分之一，由多种糖分子组成 半纤维素的作用：增强木材的强度和韧性 半纤维素的化学性质：易溶于水，可被酸、碱、酶等物质分解 半纤维素的应用：用于造纸、纺织、食品等行业
木材的成分分析与化学性质
醚化反应是指木材中的羟基与 醇类物质发生反应，生成醚类 化合物的过程
醚化反应是木材化学性质的 重要组成部分
醚化反应可以提高木材的耐 水性和耐腐蚀性
醚化反应可以改善木材的物 理性能，如硬度、强度等
反应原理：木材中的酚类物质 与甲醛反应生成酚醛树脂
反应条件：加热、加压、催化 剂等
反应产物：酚醛树脂，具有较 好的
05
02
04
纤维素是木材的主 要成分，约占木材 干重的40%-50%
纤维素是由葡萄糖 单元组成的长链分 子，具有很强的韧 性和弹性
纤维素在木材中的 作用是提供机械强 度和支撑力
纤维素在木材中的 存在形式主要是纤 维素纤维和木质素 纤维
组成：由木糖、 阿拉伯糖、半 乳糖等糖类组
木材中的碱性物质主要包括碳酸盐、氢氧化物等 碱性物质对木材的耐腐蚀性、耐候性等有重要影响 碱性物质可以改善木材的物理性能，如硬度、耐磨性等 碱性物质可以促进木材的生物降解，对环境友好
酯化反应是木材中常见的化学反应之一 酯化反应是指木材中的有机酸与醇类物质发生反应，生成酯类化合物的过程 酯化反应在木材的防腐、防虫、防霉等方面具有重要作用 酯化反应的产物具有特殊的香味和色泽，可以用于木材的装饰和美化
应用领域：木材防腐、胶合板 制造等
芳香化反应是木材中木质素和半纤维素发生化学反应的过程 芳香化反应可以产生芳香族化合物，如苯酚、甲酚等 芳香化反应可以提高木材的耐久性和稳定性 芳香化反应可以改善木材的物理性能，如硬度、耐磨性等
乙酰化改性原理：通过化学反应将乙酰基引入木材中，改变木材的化学性质 乙酰化改性方法：常用的乙酰化改性方法有乙酰化反应、乙酰化酯化反应等 乙酰化改性效果：可以提高木材的耐水性、耐腐蚀性、耐磨性等性能 乙酰化改性应用：广泛应用于木材防腐、木材改性、木材加工等领域
木材的分类与特性
根据材质分类
硬木：如橡木、胡桃木、 桦木等，质地坚硬，耐 磨损，不易变形
软木：如松木、杉木、 柏木等，质地较软，易 于加工，但易变形
合成木材：如胶合板、 纤维板、刨花板等， 由多种木材或非木材 材料制成，性能稳定， 价格便宜
特种木材：如红木、紫 檀、黄花梨等，珍贵稀 有，具有很的自然色彩丰富多样，可满足不同审美需求 纹理：木材的纹理独特，具有很高的观赏价值 质感：木材的质感温润，给人以舒适感 香气：部分木材具有独特的香气，如檀香、沉香等，可增加空间的氛围感
THANK YOU
汇报人：
木材的分类与特性
汇报人：
目录
01
单击添加目 录项标题
02
木材的分类
03
木材的特性
添加章节标题
木材的分类
根据用途分类
家具木材：用于制作家具、 装饰品等家居用品的材料
包装木材：用于包装、运输 等用途的木材
建筑木材：用于建筑、桥梁、 房屋等建筑物的结构材料
特种木材：用于制作乐器、 工艺品等特殊用途的木材
锯材：经过锯切加工的木材，如板材、方材等
胶合木：由多块木材胶合而成的木材，如胶合板、层压板 等
刨花板：由木材刨花压制而成的板材，如刨花板、中密度 纤维板等
纤维板：由木材纤维压制而成的板材，如中密度纤维板、 高密度纤维板等
单板：由木材旋切或刨切而成的薄片，如单板层积材、胶 合板等
木材的特性
根据生长环境分类
乔木：高大树木，树干明显，如松、柏、 杉等
草本：草本植物，如芦苇、蒲公英等
灌木：矮小树木，树干不明显，如茶、杜 鹃等
水生：生长在水中或沼泽中的植物，如荷 花、睡莲等
藤本：攀缘植物，如葡萄、爬山虎等
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。
高等木材化学的研究方法总结
引言概述：高等木材化学是一门研究木材在化学方面的性质和应用的学科。
它涉及木材的组成、结构、性质和变化规律等方面的研究，对于开发和利用木材具有重要的意义。
在过去的几十年里，随着科学技术的不断发展，高等木材化学的研究方法也得到了不断改进和完善。
本文将从五个方面对高等木材化学的研究方法进行总结。
正文内容：一、木材组成分析方法1. 高效液相色谱（HPLC）法：通过分离木材中的化学成分，如纤维素、半纤维素和木质素，进而进行定量分析。
2. 光谱分析法：利用红外光谱、紫外-可见光谱和拉曼光谱等对木材中的化学成分进行定性和定量分析。
3. 热重分析法：通过测量木材在加热过程中的质量变化，推断其中的化学成分含量和性质特征。
二、木材结构分析方法1. X射线衍射法：通过测定木材中的晶体结构，分析木材中的纤维素和半纤维素的微观结构特征。
2. 核磁共振（NMR）法：通过测量木材中的原子核在磁场中的共振现象，推断木材中的化学键构型和官能团结构。
3. 扫描电子显微镜（SEM）法：通过对木材表面的形貌和结构进行观察和分析，探究木材的微观结构。
三、木材性质测试方法1. 密度测定法：通过测量木材的质量和体积，计算出木材的密度，了解木材的重量和硬度。
2. 抗弯强度测定法：通过施加力量使木材形成弯曲，测定木材在弯曲过程中的抗力，推断木材的机械性质。
3. 吸湿性测定法：通过将木材暴露在不同的湿度条件下，测定木材吸湿和散湿的速率和容量，了解木材的耐久性和稳定性。
四、木材化学变化分析方法1. 碱催化降解法：通过在碱性条件下，使木材中的纤维素和半纤维素发生降解反应，推断木材的化学组成和变化。
2. 热解分析法：通过加热木材样品至较高温度，观察和分析产物的性质和组成，了解木材在高温条件下的分解规律。
3. 光化学法：利用光和化学反应相结合的方法，研究木材的光降解和光稳定性等方面的变化。
五、木材化学应用研究方法1. 导电性研究法：通过对木材进行导电性测试，开发利用具有导电性质的木材材料，如导电木材和木质电极等。
高中化学木材知识点总结
高中化学木材知识点总结木材的化学组成及其特性1. 木材的元素组成木材主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)和氮(N)四种元素组成。
其中，碳和氢构成了木材的基本骨架，氧元素主要存在于纤维素和木质素中，而氮元素则多出现在木材的细胞壁中的蛋白质中。
2. 木材的主要成分木材主要由纤维素、木质素和半纤维素三种高分子化合物组成。
- 纤维素：是木材中含量最高的有机化合物，占木材干重的40%-50%。
纤维素分子是由β-葡萄糖单元通过1-4糖苷键连接而成的长链多糖，具有高度的结晶性和稳定性，赋予木材强度和韧性。
- 木质素：占木材干重的20%-30%，是一种三维网络结构的高分子化合物，主要作用是粘结纤维素纤维，并提供木材的防水性和抗微生物侵害的能力。
- 半纤维素：占木材干重的20%-30%，是一类多糖的总称，其结构比纤维素简单，主要由木糖、葡萄糖和甘露糖等单糖组成，半纤维素在木材中起到增强和稳定的作用。
3. 木材的化学性质- 酸碱性：木材的水提取物一般呈微酸性，pH值约为5-6。
木材对酸的耐受性较差，易受酸腐蚀，而对碱的抵抗力较强。
- 热稳定性：木材在常温下具有良好的热稳定性，但当温度升高到一定程度时，木材会发生热解，分解出挥发性物质和小分子碳氢化合物。
- 湿敏性：木材的含水率对其尺寸稳定性和机械强度有显著影响。
木材在干燥过程中会发生收缩，而在吸湿过程中会膨胀。
- 可燃性：木材是可燃物质，其着火点较低，容易在一定条件下燃烧。
4. 木材的化学处理- 漂白：通过化学药剂如氢氧化钠、过氧化氢等处理木材，可以去除木材中的色素，使其颜色变浅。
- 浸渍：将木材浸入含有防腐剂的溶液中，可以提高木材的耐腐性和耐久性。
- 改性：通过化学方法改变木材的纤维素结构，可以提高木材的稳定性和耐候性，如乙酰化处理、热处理等。
5. 木材的应用与保护木材广泛应用于建筑、家具、纸张制造等领域。
为了延长木材的使用寿命，需要对木材进行适当的保护措施，如涂漆、防腐处理、防火处理等。
《木材》课件PPT课件
木材的定义
总结词
木材主要来源于世界各地的森林，特别是热带雨林。
详细描述
木材主要来源于世界各地的森林，特别是热带雨林。由于森林资源的有限性和保护环境的需要，人们开始探索其他替代木材的材料，如塑料、金属等。
木材的来源
总结词
根据不同的分类标准，木材可以分为多种类型。
详细描述
根据不同的分类标准，木材可以分为多种类型。例如，根据用途可以分为建筑用材、家具用材等；根据材质可以分为硬木和软木等。不同种类的木材具有不同的特点和用途。
硬度
不同树种的木材硬度不同，硬度决定了木材的耐磨性和使用寿命。一般来说，硬度越大的木材越耐磨。
耐磨性
耐磨性也是木材的重要物理性质之一，对于需要频繁使用的家具和地板等木制品来说，耐磨性是关键的考虑因素。
硬度与耐磨性
03
木材的化学性质
木材的化学组成
木材细胞壁的主要成分，提供良好的力学性能。
与纤维素结合，增加木材的柔韧性和粘结性。
总结词
通过科学合理的采伐和加工方式，保证木材资源的可持续供应。同时，加强废旧木材的回收和再利用，提高木材的循环利用率。此外，应积极研发新型木材再生技术，降低生产成本，提高再生木材的质量和性能。
详细描述
木材的再生与循环利用
VS
新型木材的开发与利用是推动木材产业升级和可持续发展的重要手段。
详细描述
新型木材如竹材、速生材、人工林等具有生长周期短、产量高、环保等特点，可以弥补传统木材资源的不足。同时，新型木材在加工技术和产品性能方面也有很大的提升空间。应加强新型木材的研发和推广，提高其市场占有率和附加值，推动木材产业的绿色转型和升级。
增强细胞壁的结构稳定性。
色素、树脂、脂肪酸等。
木材的化学特性
酯化反应
酯化反应的定义：木材中的酯类 物质与酸反应生成酯的过程
酯化反应的影响因素：温度、时 间、酸浓度等
添加标题
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酯化反应的类型：木材中的酯类 物质主要有脂肪酸酯、酚类酯等
酯化反应的应用：改善木材的化 学性质，提高木材的耐腐蚀性和 防水性
03
木材的化学变化
腐朽
木材腐朽的原 因：真菌、细 菌等微生物的
还原反应的条件：如加热、加压、 催化剂等
添加标题
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还原反应的产物：如醇类、醛类、 酮类等
还原反应的应用：如木材的漂白、 脱色、除臭等
水解反应
木材中的纤维素和半纤维素在热水中会发生水解反应，生成葡萄糖和木糖等糖类物质。 木材中的木质素也会在热水中发生水解反应，生成苯酚、甲醇等芳香族化合物。 水解反应的速度和程度与木材的种类、温度和时间等因素有关。 水解反应是木材化学性质的一个重要方面，对木材的加工和利用具有重要意义。
提取物：木材中的次要成分， 包括树脂、挥发油、单宁等
02
木材的化学性质
氧化反应
木材中的主要成分：纤维素、半纤维素、木质素 氧化反应：木材与氧气发生反应，生成二氧化碳和水 氧化反应的影响因素：温度、湿度、氧气浓度 氧化反应的结果：木材变色、腐朽、失去强度
还原反应
木材中的还原糖：如葡萄糖、果 糖等
作用
腐朽的过程： 木材细胞壁被 破坏，木材强
度降低
腐朽的影响： 影响木材的使 用寿命和品质
防止腐朽的方 法：使用防腐 剂、干燥处理
等
虫蛀
虫蛀是木材受到昆虫侵蚀的一种现象 虫蛀对木材的化学变化有重要影响，如改变木材的化学成分和结构 虫蛀可能导致木材的强度和耐用性下降 虫蛀的防治方法包括使用杀虫剂、改善木材储存条件等
第五章木材的化学性质
第一节 木材的化学组成
木材是一种天然材料，由高分子物质和低分 子物质构成。
木材细胞壁主要由三种高分子物质—纤维素、 半纤维素和木质素构成，它们约占木材重量的 97~99%。此外，木材中还有少量的低分子
物质—抽提物和灰分。
木材的化学组成：
木
材
高分子物质
低分子物质
多糖 木质素
有机物 无机物
纤维素化学结构式的特点：
1 纤维素大分子中的葡萄糖基为六环的吡喃式葡 萄糖基，构型为β-D型，相邻的葡萄糖基扭转180
度；
2 每个葡萄糖基之间以β-1、4糖苷键相互联结； 3 中间的每个葡萄糖基具有三个游离的羟基； 4 两个末端葡萄糖基的结构和性质不同； 5 除还原性末端基外，其余每个葡萄糖基均为氧环椅式
其导电性随含水量的增加而增大。因此可用来 测定纤维素在纤维饱和点以下的含水率。 （三）纤维素的主要化学性质
1 水解作用（与酸的作用） 2 碱性降解 3 乙酰化（酯化作用） 4 氧化作用 5 纤维素的热解 6 纤维素的光化学降解 7 交联作用 8 接枝共聚
第四节 半纤维素
一 半纤维素的组成
组成半纤维素的糖基有六种：D-葡萄糖、 D-木糖、 D-半乳糖、 D-甘露糖、 L-阿拉伯糖、 4-氧-甲基D-葡萄糖醛酸。半纤维素可以是由一种糖基组成的 均聚物，也可以是由两种或两种以上糖基组成的杂 聚物。
可用木质素的显色反应—莫尔反应鉴别针、阔 叶材，这与根据木材结构特性对树种进行的分类是 一致的。 (二)木质素与木材颜色 (三)木质素与木材胶合 1 玻璃化转变特性 2 木质素的玻璃化转变特性 3 木质素的自动胶合
(四)木质素与木材强度 (五)木质素与木材电学性质 (六)木质素脱除（制浆） 木材制浆也就是木质素脱除，在生产上分为两类： 1 酸法（亚硫酸法） 2 减法：又分为两种方法： 苏打法 硫酸盐法
木材属于什么材料
木材属于什么材料
木材是一种常见的建筑材料，它是由树木的干部分制成的，具有一定的韧性和
耐久性，因此在建筑、家具、工艺品等领域被广泛应用。
那么，木材究竟属于什么材料呢？接下来，我们将从木材的来源、组成成分、物理性质和化学性质等方面来探讨木材所属的材料类型。
首先，从木材的来源来看，它属于天然材料。
木材是由树木的干部分制成的，
而树木是自然生长的植物，因此木材本身具有天然的特性。
与人工合成材料相比，木材具有天然纹理和色彩，更具有原生态的特点。
其次，从木材的组成成分来看，它属于有机材料。
木材主要由纤维素、半纤维素、木质素和其他有机物质组成，这些有机成分赋予了木材良好的柔韧性和耐久性。
与金属材料和无机材料相比，木材的有机成分使其更易于加工和雕刻，因此在工艺品制作中得到广泛应用。
再次，从木材的物理性质来看，它属于多孔材料。
木材的组织结构呈现出多孔
的特点，这使得木材具有较轻的密度和良好的吸音性能。
同时，木材还具有一定的弹性和抗压性，适用于各种建筑和家具的制作。
最后，从木材的化学性质来看，它属于可降解材料。
木材在自然环境中会逐渐
发生腐朽和分解，这是由于木材中的有机成分易于被微生物分解。
因此，在使用木材时需要注意防腐处理，以延长其使用寿命。
综上所述，木材属于天然、有机、多孔和可降解的材料。
它具有独特的纹理和
色彩，适用于建筑、家具、工艺品等多个领域。
然而，由于木材本身的天然特性，也需要在使用和保养过程中加以注意，以充分发挥其优良性能。
希望本文对木材所属的材料类型有所启发，也能对木材的应用和保养提供一定的参考。
木材的化学性能有哪些特点
木材的化学性能有哪些特点木材是一种由纤维素、半纤维素、木质素等有机成分组成的天然材料，其化学性能在木材的加工、利用和保护等方面具有重要意义。
首先，木材中的纤维素是其主要成分之一。
纤维素是由大量葡萄糖分子通过β-1,4 糖苷键连接而成的线性高分子化合物。
它具有较高的化学稳定性，但在强酸、强碱或特定酶的作用下会发生水解反应。
纤维素的存在使得木材具有一定的强度和韧性，在纸张制造、纤维板生产等行业中得到广泛应用。
半纤维素则是一种相对分子量较小、分枝度较高的多糖。
它的化学结构较为复杂，包含多种糖单元。
半纤维素的化学性质比较活泼，容易发生水解、氧化和酯化等反应。
在木材的制浆过程中，半纤维素的去除对于提高纸浆质量具有重要作用。
木质素是木材中另一重要的化学成分，它赋予木材颜色和硬度。
木质素是一种复杂的芳香族聚合物，其结构中含有大量的苯丙烷单元。
木质素的化学性质相对稳定，但在高温、强酸强碱或氧化剂的作用下会发生分解。
在木材的制浆和造纸工业中，去除木质素是一个关键步骤，以获得高质量的纤维原料。
木材的化学性能还表现在其吸湿性上。
木材具有从周围环境中吸收水分或释放水分的能力。
这是由于木材中的纤维素和半纤维素含有大量的羟基，这些羟基能够与水分子形成氢键。
当环境湿度较高时，木材会吸收水分，导致尺寸膨胀和强度降低；而在干燥环境中，木材会释放水分，可能会引起干裂和变形。
木材的酸碱性也是其化学性能的一个方面。
一般来说，木材呈现弱酸性。
但不同树种、不同部位的木材酸碱度可能会有所差异。
这种酸碱性会影响木材与其他化学物质的反应以及木材的防腐处理效果。
木材还容易发生氧化反应。
在空气中，木材中的成分会与氧气发生缓慢的氧化作用，导致木材颜色变深、强度下降。
此外，木材中的一些成分还可能与金属离子发生络合反应，从而影响木材的性能。
在木材的化学改性方面，通过化学处理可以改变木材的化学性能，从而提高其性能和用途。
例如，通过乙酰化处理可以降低木材的吸湿性，提高尺寸稳定性；通过酚醛树脂浸渍可以增强木材的强度和耐久性。
课件：第08章 木材
（4）疵病
• 木材在生长、采伐和贮运过程中，均可能造成其 内部或表面的某些缺陷，这些缺陷统称为疵病。 木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫 害等。
• 木节可分为活节、死节、松软节、腐朽节等几种。
– 木节可使顺纹抗拉强度显著降低，而对顺纹抗压强度 影响较小。在木材承受横纹抗压或剪切时，木节反而 会增加其强度。
A木
B木
客厅木地板的选用
• 某客厅采用白松实木地板装修，使用一段时间后多 处磨损，请分析原因。
使用复合木地板的客厅
8.2 木材的主要性能
• 8.2.1木材的化学性质 • 纤维素、半纤维素、木质素是木材细胞壁的主要
组成，其中纤维素占50％左右。此外，还有少量 的油脂、树脂、果胶质、子化 合物。
– 横切面：为垂直于树轴 的切面。
– 径切面：是通过树轴的 纵切面。
– 弦切面：是平行于树轴 的纵切面。
• 树木是由树皮、木质部和髓心所构成的整体。
– 木质部是树皮至中心的部分，靠近树皮的部分色浅， 称为边材；靠近髓心的部分色深，称为心材。
– 髓心位于树干的中心，它质地松软、强度低，易受腐 蚀和虫蛀。
• 木材腐蚀是由真菌或虫害所造成的内部结 构破坏。可腐蚀木材的常见真菌有霉菌、 变色菌和腐朽菌等。
– 霉菌：主要生长在木材表面，是一种发霉的真 菌，通常对木材内部结构的破坏很小，经表面 抛光后可去除。
– 变色菌：以木材细胞腔内含有机物为养料，它 一般不会破坏木材的细胞壁，只是影响其外观， 而不会明显影响其强度。
• 横切面上颜色深浅相间的同心圆环称为年轮。在 同一年轮内：
– 春天生长的木质颜色较浅，其材质松软，强度也较低， 故称为春材（或早材）；
– 夏秋二季生长的木质颜色较深，材质坚硬且强度较高， 故称为夏材（或晚材）。
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纤维素分子链中的氢键
纤维素大分子的排列——两相体系理论
结晶度
crystallinity 用X-射线衍 射的方法
crystalline region 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
羟基
一般认为木质素中 是不存在羧基的， 但在磨木木质素中 存在0.01-
0.02/OCH3
羧基
5.2.3 木质素的物理性质
一般物理性质和热性质
➢颜色 原本木质素是一种白
色或接近无色的物质
➢相对密度 木质素的相对密
度大约在1.35～1.50之间
➢光学性质 木质素结构中没
有不对称碳，所以没有光学活 性
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，大多带 有支链
针叶树材和阔叶树材中纤维素、半纤维素和木 质素的含量见表:
主要成分
纤维素 半纤维素
木质素
针叶树材(%)
42±2 27±2 28±3
阔叶树材(%)
45±2 30±5 20±4
1
2
3 细胞壁中三大主成分 结合的层状模型
4
1.中间薄层
聚合度↑→大分子长度↑→强度↑→溶解度和反应能 力↓
n<200 纤维素强度丧失; 200<n<700 强度随着n的提高而增 加 n>700 强度与聚合度关系不明显
5.3.3 纤维素物理结构
纤 分子间力 维
素
的
物
氢键力
理 结 构
（ hydrogen bond）
定义
当氢原子以主价健与电负性很强的 原子结合后再以负价键与另一电负 性很强的原子相结合所形成的键
2.初生壁
3.原生质膜 5 4.果胶
5.纤维素
6
6.半纤维素
5.1.2 木材的抽提物
抽提物 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，约占绝干木材的2%-5%
脂肪族化合物
芳香族化合物
萜烯及萜烯 类化合物
其它物质
5.2 木质素
木质素的存在 木质素的分布 木质素的分离 方法
的 氯化漂白纸浆
氯
化
碱 用碱法蒸煮木材脱 作 木素，生成碱木素 用 可作作乳化稳定剂 木
素
的 溴
木素的溴化作用 是木材溴化滞火 处理的理论基础
化
木
素 木素与氧发生化学
的 氧
反应，形成发色团 使木材材色变深
乙 木素大分子上有
酰 化
羟基可用乙酰化 进行改性处理
化
木
素 木材制浆也就是
脱 除
木素脱除，生产 用酸法和碱法
非还原性端基 纤维二糖基本单元 脱水葡萄糖 还原性端基 单元
5.3.2 纤维素的聚合度
定义
纤维素分子
聚
的聚合度
合
度
(n)
意义
与纤维强度 的关系
是指高分子中所含 的链节的数目
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
聚合度是纤维的重要物理常数之一，直接关系到纤 维的物理、力学及化学性质
➢燃烧热 木质素的燃烧热值
比较高
➢溶解度 缩合或降解产生溶
性木质素和不溶性木质素之分
热性质
除了酸木质素和铜胺木质素外， 原本木质素和大多数分离木质 素是一种热塑性高分子物质， 无确定的熔点，具有玻璃态转 化温度（Tg）或转化点，而 且较高
5.2.4 木素的化学反应简述
木
素
生产中用氯化 法生产纸浆和
木材科学与技术国家重点学科 湖南省精品课程
木材学
课程负责人 吴义强 教授
第五章 木材的化学性质
1 木材的化学组成 2 木质素 3 纤维素 4 半纤维素 5 木材的酸碱性质
5.1 木材的化学组成
木材
少量组分
细胞壁 主要组分
无机物（灰分）
有机物（芳香族、萜烯类、脂肪族化合物）
碳水化合物
纤维素 （水解单糖—D-葡萄糖）
半纤维素 （水解单糖—D-葡萄糖、D-半乳糖、 D-甘露糖、D-木糖、L-阿拉伯糖）
木质素
图5-1 木材的化学组成
5.1.1 木材的主要化学成分
木材
天然的高分子聚合物 是由苯基丙烷结构单元 通过醚键和碳-碳键联接 而成、具有三维结构的 芳素－填充物质
纤维素－微骨架结构
结构特点：
结构单元是D-葡萄糖基，相邻的葡萄糖基扭转180°； 葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上； 三个羟基中有一个为伯醇基，二个为仲醇基； 葡萄糖基为环状结构； 葡萄糖基为陆环的吡喃式糖，为六节环，包含1－5连结的氧桥； 每个葡萄糖基的连结为1，4－β－甙键连结； 纤维素大分子中的D－葡萄糖基为β型。
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
5.2.1. 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。
C
C
C
C
C
C
C
C
C
OCH3 OH
愈疮木基丙烷 （G）
H3CO
OCH3
OH
紫丁香基丙烷 （S）
木质素的结构
木质素的元素组 成
木质素主要存在于木质化植物的 细胞壁中
胞间层的木质素浓度最高，细胞 内部浓度则减小，次生壁内层又 增高
①将木质素作为不溶性成分被过滤分离出 来 ②将木质素作为可溶性成分溶解，其他成 分不溶解进行分离
木质素是非常复杂的天然聚合物，其化学 结构与纤维素和蛋白质相比，缺少重复单 元间的规律性和有序性
OH
对羟苯基丙烷 （H）
5.2.2 官能团
甲氧基
针叶树材木质素中 含13%~16%：阔叶 树材木质素中含 17%~23%阔叶树材 木质素中甲氧基含 量高于针叶树材
羰基
木质素结构中存在 约6种羰基，其定 量通常用盐酸羟胺 法，与芳香环共轭 的羰基，可用紫外 光谱法定量测定
木质素中酚羟基
是一个十分重要的 结构参数,它直接影 响木质素的化学性 质和物理性质
形成条件
存在大量羟基（hydroxyl）,相
邻大分子中的羟基距离在0.3nm 以下
氢键与木材加工 工艺的关系密切
湿法纤维板（wetting method fiber-board） 成板理论
木材力学强度之所以在纤 维饱和点以下随水分减少 而增大，纤维素大分子之 间形成的氢键是主要原因 之一
木材干燥过程
木
这些反应是生 材 产工艺的基础
，与木材加工 有密切关系 加
工
5.3 纤维素 （Cellulose）
5.3.1 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—甙键联结而成的链状高分子化合物 抗拉强度大，对木材的物理、力学性质影响很 大。纤维素既不溶于冷水，也不溶于热水
右图 纤维素的结构式