植物纤维化学ppt课件
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本课程重点研究植物纤维原料的三种主要 成分（俗称三大素），都是天然有机高分 子化合物，因此本课程可视作是高分子化 合物化学的一个组成部分。
高分子化合物：
指原子数量达到103 — 109个，分子量 极高并含有若干规则结构单元的物质。高 分子化合物可直接来源于自然界，也可以 是人工合成产品。 高分子化合物的化学结 构
.
纤维素衍生物
纤维素醚
乙基纤维素
塑料、清漆、涂料、胶粘剂
（–OC2H5代替–OH）
羧甲基纤维素（CMC）
造纸业、食品、化妆品、纺织工业添加
剂
（–OCH2–COOH代替–OH）
.
半纤维素衍生物
在造纸工业中的重要性 生产糠醛 生产木糖醇 在医药和生物化学中的应用
.
木质素产品
水泥减水剂 植物生长调节剂 固沙剂 粘合剂 制药（胃溃疡、止血剂） 缓释肥 用于石油开采 表面活性剂等
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第一章
植物纤维原料的结构
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1.1 植物分类及命名
植物种类繁多，地球现存约40万种 根据亲缘关系，归结为
命名
界——门——纲——目——科——属——种
藻类植物 低等植物
菌类植物 植物
国际统一命名为拉丁名，即植物 学名一般采用双名法：属名、种 名、定名人。
苔藓植物
如马尾松 Pinus massoiana Lamb
高等植物 蕨类植物
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）
如杨木、桦木、桉木、榉木、相思 木等
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1.1.1.2 、非木材纤维原料
（1）草类纤维原料 即禾本科植物纤维原料。 如稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、 竹、龙须草等；
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（2）韧皮纤维原料 包括各种麻类及某些树种的树皮，如亚
麻、黄麻、红麻、桑皮、构皮、檀皮等； （3）种毛纤维原料
如棉短绒纤维。
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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。
链状线型：橡胶、纤维素、热塑性塑料
网状结构：热固性塑料、பைடு நூலகம்质素
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二、课程的具体要求
1、掌握木材和造纸用植物原料的主要化学成分-纤维素、半纤维素和木质素的结构、性质
2、掌握造纸用植物原料的主要化学成分--纤维 素、半纤维素和木质素在植物细胞中的分布状 况，以及相互之间的关系；
3、掌握制浆造纸过程中主要化学反应的实质， 为制浆造纸专业课奠定理论基础；
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五、本课程的特点及学习方法
课程特点：植物纤维化学是一门发展中的 学科。这一学科虽然已有100余年的历 史，但至今仍在不断发展、不断完善。
学习方法：课堂学习与课后阅读结合
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六、教学安排
理论课40学时。 教学内容： （一）绪论 （二）主要成分及在细胞中的分布 （三）木质素化学 （四）纤维素化学 （五）半纤维素化学 （六）提取物化学
4、了解木材及造纸用非木材植物原料中抽提物 的主要类型及主要代表物的结构、性质以及对 制浆造纸过程的影响。
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三、本课程与化工专业的关系
植物纤维原料中主要成分的分离和利用 （1）、纤维素的综合利用 （2） 、半纤维素的利用 （3） 、木质素的分离和利用 （4） 、提取物的分离与利用 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
植物纤维化学
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一、课程性质和研究内容
1、课程性质 植物纤维化学是轻化、林 产化工专业的基础理论课程，研究木材 及造纸用非木材植物原料的化学组成、 结构、性质、分布规律及其利用途径。
2、研究内容 主要研究植物纤维原料的 生物结构及其所含各组分，特别是木质 素、纤维素和半纤维素三种主要组分的 化学组成、化学结构、物理和化学性质、 分布规律及其利用途径。
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纤维素衍生物
纤维素酯：
醋酸酯（醋酸纤维素或乙酰纤维素）
电
影胶片、清漆（难燃）（–OH被–
O–CO–CH3取代）
硝酸酯（硝酸纤维素或硝化纤维素） 炸药、清漆（易燃）（–OH被–NO2取代）
磺酸酯（黄原酸酯）
粘胶人造丝、玻璃纸
（
Cell–OH + CS2 + NaOH，–OH被–O–CS– SNa取代）
.
提取物的分离与利用
松香、松节油 栲胶、活性炭 生物活性物质：生物农药、天然药物
如：紫杉醇、甾醇、生物碱、植物 激素、印楝素等。
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四、主要参考资料
（1） 植物纤维化学（第二版），轻工业出版（1991）
（2） 木材化学 ─ 基础与应用，（芬兰）Eero Sjö rstrom著， 王佩卿，丁振森译，中国林业出版社
（1981）
（3） Wood Chemistry ─ Ultrastructure and
Reactions,
Dietrich Fengel, Gerd Wegener
(1984)
（4） 木质素的化学 ─ 基础与应用，（日本）中野準三 著， 高洁等译，轻工业出版社（1979）
（5） 木材化学，（日本）中野準三等著， 鲍禾等译， 中国林业出版社（1983）
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。
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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。
1.2 植物细胞学基础
活的细胞腔内充满原生质、成熟后形 成空腔
成熟细胞的构造主要为细胞壁的构造 其中包括细胞壁的层状构造
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1.2.1 、植物成熟细胞壁的层状构造
胞间层M
复合胞间层CML
初生壁P
细胞壁 次生壁S
本课程重点研究植物纤维原料的三种主要 成分（俗称三大素），都是天然有机高分 子化合物，因此本课程可视作是高分子化 合物化学的一个组成部分。
高分子化合物：
指原子数量达到103 — 109个，分子量 极高并含有若干规则结构单元的物质。高 分子化合物可直接来源于自然界，也可以 是人工合成产品。 高分子化合物的化学结 构
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纤维素衍生物
纤维素醚
乙基纤维素
塑料、清漆、涂料、胶粘剂
（–OC2H5代替–OH）
羧甲基纤维素（CMC）
造纸业、食品、化妆品、纺织工业添加
剂
（–OCH2–COOH代替–OH）
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半纤维素衍生物
在造纸工业中的重要性 生产糠醛 生产木糖醇 在医药和生物化学中的应用
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木质素产品
水泥减水剂 植物生长调节剂 固沙剂 粘合剂 制药（胃溃疡、止血剂） 缓释肥 用于石油开采 表面活性剂等
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第一章
植物纤维原料的结构
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1.1 植物分类及命名
植物种类繁多，地球现存约40万种 根据亲缘关系，归结为
命名
界——门——纲——目——科——属——种
藻类植物 低等植物
菌类植物 植物
国际统一命名为拉丁名，即植物 学名一般采用双名法：属名、种 名、定名人。
苔藓植物
如马尾松 Pinus massoiana Lamb
高等植物 蕨类植物
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
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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）
如杨木、桦木、桉木、榉木、相思 木等
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1.1.1.2 、非木材纤维原料
（1）草类纤维原料 即禾本科植物纤维原料。 如稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、 竹、龙须草等；
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（2）韧皮纤维原料 包括各种麻类及某些树种的树皮，如亚
麻、黄麻、红麻、桑皮、构皮、檀皮等； （3）种毛纤维原料
如棉短绒纤维。
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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。
链状线型：橡胶、纤维素、热塑性塑料
网状结构：热固性塑料、பைடு நூலகம்质素
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二、课程的具体要求
1、掌握木材和造纸用植物原料的主要化学成分-纤维素、半纤维素和木质素的结构、性质
2、掌握造纸用植物原料的主要化学成分--纤维 素、半纤维素和木质素在植物细胞中的分布状 况，以及相互之间的关系；
3、掌握制浆造纸过程中主要化学反应的实质， 为制浆造纸专业课奠定理论基础；
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五、本课程的特点及学习方法
课程特点：植物纤维化学是一门发展中的 学科。这一学科虽然已有100余年的历 史，但至今仍在不断发展、不断完善。
学习方法：课堂学习与课后阅读结合
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六、教学安排
理论课40学时。 教学内容： （一）绪论 （二）主要成分及在细胞中的分布 （三）木质素化学 （四）纤维素化学 （五）半纤维素化学 （六）提取物化学
4、了解木材及造纸用非木材植物原料中抽提物 的主要类型及主要代表物的结构、性质以及对 制浆造纸过程的影响。
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三、本课程与化工专业的关系
植物纤维原料中主要成分的分离和利用 （1）、纤维素的综合利用 （2） 、半纤维素的利用 （3） 、木质素的分离和利用 （4） 、提取物的分离与利用 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
植物纤维化学
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一、课程性质和研究内容
1、课程性质 植物纤维化学是轻化、林 产化工专业的基础理论课程，研究木材 及造纸用非木材植物原料的化学组成、 结构、性质、分布规律及其利用途径。
2、研究内容 主要研究植物纤维原料的 生物结构及其所含各组分，特别是木质 素、纤维素和半纤维素三种主要组分的 化学组成、化学结构、物理和化学性质、 分布规律及其利用途径。
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纤维素衍生物
纤维素酯：
醋酸酯（醋酸纤维素或乙酰纤维素）
电
影胶片、清漆（难燃）（–OH被–
O–CO–CH3取代）
硝酸酯（硝酸纤维素或硝化纤维素） 炸药、清漆（易燃）（–OH被–NO2取代）
磺酸酯（黄原酸酯）
粘胶人造丝、玻璃纸
（
Cell–OH + CS2 + NaOH，–OH被–O–CS– SNa取代）
.
提取物的分离与利用
松香、松节油 栲胶、活性炭 生物活性物质：生物农药、天然药物
如：紫杉醇、甾醇、生物碱、植物 激素、印楝素等。
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四、主要参考资料
（1） 植物纤维化学（第二版），轻工业出版（1991）
（2） 木材化学 ─ 基础与应用，（芬兰）Eero Sjö rstrom著， 王佩卿，丁振森译，中国林业出版社
（1981）
（3） Wood Chemistry ─ Ultrastructure and
Reactions,
Dietrich Fengel, Gerd Wegener
(1984)
（4） 木质素的化学 ─ 基础与应用，（日本）中野準三 著， 高洁等译，轻工业出版社（1979）
（5） 木材化学，（日本）中野準三等著， 鲍禾等译， 中国林业出版社（1983）
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。
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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。
1.2 植物细胞学基础
活的细胞腔内充满原生质、成熟后形 成空腔
成熟细胞的构造主要为细胞壁的构造 其中包括细胞壁的层状构造
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1.2.1 、植物成熟细胞壁的层状构造
胞间层M
复合胞间层CML
初生壁P
细胞壁 次生壁S