纤维素类材料及降课件

3 纤维素的降解机理
4 机械降解:
纤维素原料在磨碎、压碎或强烈压缩 (如切削木片时木片一端被强烈压缩) 时, 纤 维素往往受到机械作用而降解。也即是说, 纤维素大分子结构受到破坏, 表现在聚合度 下降, 强度下降。
4.1 纤维素材料的研究现状
纤维素材料为基质的生物降解塑料 根据降解机理大致可分为光降解塑 料和生物降解塑料。当前, 为了改 善降解塑料的降解性能, 又发展了 光生物双降解塑料。
2.2.2 木质素纤维
2.2.3 木质素纤维材料的优势
用于沥青道路、混凝 土、砂浆、石膏制品、 木浆海棉等领域，对 防止涂层开裂、提高 保水性、提高生产的 稳定性和施工的合宜 性、增加强度、增强 对表面的附着力等有 良好的效果。其技术 作用主要是：触变、 防护、吸收、载体和 填充剂
2.2.4木质素纤维材料的应用领域
3 纤维素的降解机理
1 水解降解
①酸性水解: 纤维素大分子的苷键(配 糖键) 对酸的稳定性很低, 在适当的氢离子 浓度、温度和时间下, 它发生水解降解。 ②碱性水解: 纤维素的配糖键对碱在一 般情况下是比较稳定的, 但在一定的情况下 也能发生碱性水解, 它使纤维素的配糖键部 分断裂, 产生新的还原性末端基, 聚合度下 降, 强度下降。
2.3.3 建筑级纤维素
建筑干混沙浆用甲基纤维素等4种产品标准 1、甲基纤维素 2、羟乙基纤维素 3、羟乙基甲基纤维素 4、羟丙基甲基纤维素
2.4 纤维素材料的优势:
其一, 纤维素大分子链上有许多羟基, 具有较强的 反应性能和相互作用性能, 因此, 这类材料加工工 艺比较简单、成本低、加工过程无污染。 其二, 该材料可以被微生物完全降解, 这与利用淀 粉与聚烯烃共混所制得的生物降解材料不同, 因 为对于后者, 淀粉可以被生物降解, 但聚烯烃却不 能或很难被生物降解。 其三, 纤维素材料本身无毒。因此, 纤维素为基质 材料的潜在使用范围将非常广泛。
4.2 纤维素材料的展望
20世纪是能源、材料与环境保护和人体健 康即环保保健相互联系的世纪 开发生物可降解材料是大势所趋，它是解 决当前“塑料垃圾”问题的有效途径，而 多糖类完全可生物降解材料的开发则具有 更加光明的前景。
谢 谢 ！
3 纤维素的降解机理
2 氧化降解:
纤维素容易发生氧化反应是因为它的每 个D2葡萄糖基C2、C3 和C6 上存在醇羟基, 当氧化剂作用于纤维素时, 根据不同条件相 应生成醛基、酮基或羧基。 少量铜、铁、钴等过渡金属离子对纤维 素的氧化降解有催化作用, 镁却有保护作用
3 纤维素的降解机理
3 微生物降解:
F1方程式赛车道；高温多雨地区路面、停 车场；高速公路与城市快速路、干线道路 的抗滑表层； 桥面铺装。特别是钢桥面铺装；高寒地区、 防止温缩裂缝；城市道路的公交车专用道； 公路重交通路段、重载以及超载车多的路 段；城市道路的交叉口、公共汽车站、货 场、港口码头
2.3.1 建筑级纤维素
建筑级纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件 下反应生成一系列产物的总称。碱纤维素被不同 的醚化剂取代而得到不同的纤维素醚。按取代基 的电离性能，纤维素醚可分为离子型（如羧甲基 纤维素）和非离子型（如甲基纤维素）两大类。 按取代基的种类，纤维素醚可分为单醚（如甲基 纤维素）和混合醚（如羟丙基甲基纤维素）。按 可溶解性不同，可分为水溶性（如羟乙基纤维素） 和有机溶剂溶解性（如乙基纤维素）等，干混砂 浆主要用水溶性纤维素，水溶性纤维素又分为速 溶型和经过表面处理的延迟溶解型
2.2.1 木质素纤维的优点
木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机 纤维，外观为棉絮状，呈白色或灰白色。通过筛 选、分裂、高温处理、漂白、化学处理、中和、 筛分成不同长度和粗细度的纤维以适应不同应用 材料的需要．由于处理温度高达250℃以上，在 通常条件下是化学上非常稳定的物质，不为一般 的溶剂、酸、碱腐蚀，具有无毒、无味、无污染、 无放射性的优良品质，不影响环境，对人体无害， 属绿色环保产品，这是其它矿物质素纤维所不具 备的。纤维微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的， 多孔的，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散 性和化学稳定性，吸水能力强，有非常优秀的增 稠抗裂性能。
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1.3.1纤维素的优点
a 与合成高分子相比，纤维素还具有可完 全生物降解、无毒、无污染、易于改性、 生物相容性好、可再生等优势，被认为是 未来世界能源、化工的主要原料. 有关纤维 素材料的研究对于发展绿色化学、促进人 类可持续发展具有重要意义 b 纤维素是地球上最古老、最丰富的天然 高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最 宝贵的天然可再生资源。
2.1 多聚合纤维素的优势
“多聚合纤维素预防组织粘连的基础与临床 应用研究”研制成功一种可用来预防创作 与手术后组织粘连的高科技新材料--多聚合 纤维素，并在基础实验和临床应用研究中 证明它具有良好的粘连效果。 新型可吸收的防粘连材料-多聚合纤维素 （Poly-CMC），分别在骨科、普外、神经 外科等多学科进行了广泛的基础与临床前 瞻性的研究。 多聚合纤维素具有良好的生物相容性，是 一种理想的防粘连材料。它可杜绝或减少 由于粘连引起起的术后并发症，降低手术 死亡率和病残率。
2.5.1纤维素的其它应用
药用辅料乙基纤维素等12种产品标 准 007乙基甲基纤维素 0008乙基纤维素 0008-1乙基纤维素水混悬液 0011乙基羟乙基纤维素 0167甲基纤维素 167-1 0508粉状纤维素 0514羟乙基甲基纤维素 0515羟乙基纤维素 0517羟丙基甲基纤维素 0519羟丙基纤维素 0632羧甲基纤维素钠
(1) 生物物理降解: 当微生物攻击侵蚀高聚材料后, 由于生物细胞的增长使聚合物组分水解, 电离或 质子化而分裂成低聚物碎片, 聚合物分子结构不 变, 这是聚合物生物物理作用而发生的降解过程。 (2) 生物化学降解: 由于微生物或酶的直接用, 使 聚合物分解或氧化降解成小分子, 直至最终分解 成为二氧化碳和水, 这种降解方式属于生物化学 降解方式。
1.3.2纤维素的优点
人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加 工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有 促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。 草食动物则依赖其消化道中的共生微生物 将纤维素分解，从而得以吸收利用。
1.4 纤维素的应用
全世界用于纺织造纸的纤维素，每年达800万吨。 此外，用分离纯化的纤维素做原料，可以制造人 造丝，赛璐玢以及硝酸酯、醋酸酯等酯类衍生物 和甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素钠等 醚类衍生物，用于石油钻井、食品、陶瓷釉料、 日化、合成洗涤、石墨制品、铅笔制造、电池、 涂料、建筑建材、装饰、蚊香、烟草、造纸、橡 胶、农业、胶粘剂、塑料、炸药、电工及科研器 材等方面。 纤维素化学与工业始于160多年前， 是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象， 纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化 学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。
2.3.1 建筑级纤维素的作用机理
纤维素醚在砂浆中的作用机理如下： 1．砂浆内的纤维素醚在水中溶解后，由于 表面活性作用保证了胶凝材料在体系中有效地均 匀分布，而纤维素醚作为一种保护胶体，“包裹” 住固体颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使 砂浆体系更稳定，也提高了砂浆在搅拌过程的流 动性和施工的滑爽性。 2．纤维素醚溶液由于自身分子结构特点， 使砂浆中的水份不易失去，并在较长的一段时间 内逐步释放，赋予砂浆良好的保水性和工作性。
纤维素类材料及降解
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主要大纲
1、纤维素及其来源 2、纤维素材料的种类及其应 用 3、纤维素材料的降解种类 4、纤维素材料的研究现状及 展望
1.1 纤 维 素
纤维素（cellulose） 是由葡萄糖组成的 大分子多糖，不溶 于水及一般有机溶 剂。是自然界中分 布最广、储量最大 的然高分子，是构 成植物细胞壁的基 础物质.
1.2 纤维素的来源
a 纤维素是自然界中分布最广、含量最多 的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。 b 棉花的纤维素含量接近100%，为天然的 最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占 40～50%，还有10～30%的半纤维素和 20～30%的木质素。 C 麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维 素的丰富来源 。
2.5.2 纤维素的其它应用
一、食品添加剂用羧甲基纤维素钠3种产品 标准 1、羧甲基纤维素钠 2、甲基纤维素 3、羟丙基甲基纤维素 二、牙膏用羧甲基纤维素钠产品标准 三、洗涤剂用羧甲基纤维素钠产品标准
2.5.3纤维素的其它应用
一、钻井用羧甲基纤 维素钠等3种产品标准 1、技术级低粘竣甲基 纤维素 2、技术级高粘梭甲基 纤维素 3、淀粉醚 二、阳离子羟乙基纤 维素产品标准