植物纤维化学

杨冬梅

目录

  • 1 前言
    • 1.1 绪论
  • 2 植物纤维原料的生物结构及化学成分
    • 2.1 植物纤维原料的分类
    • 2.2 植物纤维原料的化学组成
      • 2.2.1 随堂测验1
      • 2.2.2 随堂测验2
    • 2.3 木材纤维原料的生物结构及细胞形态
    • 2.4 阔叶材的显微结构
      • 2.4.1 随堂测验3
    • 2.5 非木材纤维原料的生物结构及细胞形态
    • 2.6 纤维形态参数及对纸张的强度的影响
      • 2.6.1 随堂测验4
    • 2.7 植物纤维细胞壁的微细结构
      • 2.7.1 随堂测验5
    • 2.8 课后习题
    • 2.9 木材显微结构分析作业
    • 2.10 第一章 PPT
  • 3 木素
    • 3.1 概述
      • 3.1.1 课堂作业
    • 3.2 木素的分离与精制
    • 3.3 木素的定量方法
      • 3.3.1 随堂测验6
    • 3.4 木素的化学结构及其研究方法
      • 3.4.1 随堂测验7
    • 3.5 木素的物理性质
    • 3.6 木素的化学性质1
    • 3.7 木素的化学性质2
      • 3.7.1 随堂测验8
    • 3.8 木素的化学性质3
    • 3.9 木素的综合利用
      • 3.9.1 木素的综合利用
      • 3.9.2 翻转课堂
    • 3.10 课后习题
    • 3.11 第二章 PPT
  • 4 纤维素
    • 4.1 概述
    • 4.2 纤维素的分子结构
      • 4.2.1 随堂测验9
    • 4.3 纤维素的聚集态结构
      • 4.3.1 随堂测验10
    • 4.4 纤维素的物理和物理化学性质
      • 4.4.1 随堂测验 11
    • 4.5 纤维素的相对分子量和聚合度
      • 4.5.1 随堂测验12
    • 4.6 纤维素的酸水解降解反应
    • 4.7 纤维素的碱性降解和氧化降解
      • 4.7.1 随堂测验13
    • 4.8 纤维素纤维的化学反应与化学改性
      • 4.8.1 随堂测验14
    • 4.9 章节习题
    • 4.10 纤维素 PPT
  • 5 半纤维素
    • 5.1 半纤维素的种类及含量
    • 5.2 半纤维素的化学结构
    • 5.3 半纤维素的分离与提取
    • 5.4 半纤维素的聚集态结构和物理性质
    • 5.5 半纤维素的化学性质
    • 5.6 半纤维素的利用
    • 5.7 章节习题
    • 5.8 半纤维素PPT
  • 6 实验课程内容
    • 6.1 实验一  造纸原料水分含量的测定
      • 6.1.1 视频
      • 6.1.2 课堂作业
    • 6.2 实验二 造纸原料苯-醇抽提物含量的测定
      • 6.2.1 视频
      • 6.2.2 课堂作业
    • 6.3 实验三 酸不溶木素含量的测定
      • 6.3.1 视频
    • 6.4 实验四 综纤维素含量的测定
      • 6.4.1 视频
    • 6.5 实验五 聚戊糖含量的测定
纤维素纤维的化学反应与化学改性







一、纤维素的可及度与反应性 

(一)纤维素的可及度:反应试剂抵达纤维素羟基的难易程度。 

在多相反应中,纤维素的可及度受纤维素试样的结晶区和无定形区比率的影响。大部分试剂只能到达纤维素的无定形区,不能进入结晶区。无定形区比例越大,可及度越高。

润胀剂的分子大小、空间位阻等影响到可及度。小的、简单的以及不含支链的分子容易进入纤维素的链片间隙,并引起链片间氢键的破裂。相反,大的、并带有支链的分子则不易进入。

(二)纤维素的反应性:纤维素大分子基环上伯、仲羟基的反应能力。 纤维素大分子基环上伯、仲羟基的反应能力。

影响纤维素的反应性能和产品均一性的因素:

① 纤维素形态结构差异的影响:

来源和纯制方法的不同导致纤维素具有不同的形态结构,因而反应性能也不同。 初生壁对化学试剂的浸透、润胀和反应能力低于次生壁。

② 纤维素纤维超分子结构差异的影响:结晶区:氢键数量多,分子结合紧密,试剂不易进入,可及度低,反应性差。无定形区:氢键数量少,分子结合松散,试剂容易进入,可及度高,反应性好。

③ 纤维素基环上不同羟基的影响: 伯醇羟基空间位阻小,反应能力比仲醇羟基高。可逆反应主要发生在C6-OH,不可逆反应有利于C2-OH反应。因此,对于酯化反应,伯醇羟基的活性大于仲醇羟基。对于醚化反应,C2羟基的反应活性最高。

④ 聚合度及其分布的影响

DP高,反应性能低;DP低的,反应性能高。DP分布较窄的反应性能好,DP分布宽的反应性能差。


二、纤维素的多相反应与均相反应

1、多相反应的主要特点:

天然纤维素的高结晶性和难溶解性,决定了多数的化学反应都是在多相介质中进行的。

特点:纤维素的多相反应必须经历由表及里的逐层反应过程,尤其是纤维素的结晶区的反应。反应速率较低。

2、均相反应特点:

纤维素整个分子溶解于溶剂之中,分子间与分子内氢键均已断裂,纤维素大分子的伯、仲羟基都是可及的。不存在多相反应所遇到的试剂渗入纤维素的速度问题。反应速率高。

三、纤维素的酯化反应

纤维素的羟基与无机酸的酯化属于亲核取代反应,与有机酸的反应属于亲核加成反应。

(一)纤维素硝酸酯(硝化纤维素或硝酸纤维素)

理论上取代度可达3。实际上小于3

(二)纤维素磺酸酯

(三)纤维素醋酸酯