植物纤维化学

1、1.课程性质和研究内容。1.植物纤维化学是轻化工业和林化工业专业的一门基础理论课，研究木材和造纸用非木材植物材料的化学组成、结构、性质、分布和利用。2.研究内容主要研究植物纤维原料及其组分的生物结构，特别是木质素、纤维素和半纤维素的化学组成、化学结构、理化性质、分布规律和利用途径。学习内容与相关课程的关系本课程涉及有机化学、分析化学(包括仪器分析)、物理化学、高分子化学、高分子物理和生物合成等相关基础课程。生物结构的内容在植物纤维形态与结构课程中有具体描述；在制浆原理与工程课程中具体描述了蒸煮和漂白化学反应过程中木质素、纤维素和半纤维素的影响因素。本课程主要研究植物纤维原料的三种主要成分，它们

2、都是天然有机高分子化合物，因此本课程可以视为高分子化合物化学的一个组成部分。大分子化合物：指具有103-109个原子、极高分子量和几个规则结构单元的物质。大分子化合物可以直接来自自然界，也可以是合成产品。高分子化合物的化学结构：橡胶、纤维素、热塑性网络结构：热固性塑料、木质素、第二，课程的具体要求，1。掌握木材和造纸植物材料的主要化学成分纤维素、半纤维素和木质素的结构和性质。掌握纤维素、半纤维素和木质素在植物细胞中的分布及其相互关系。3.掌握制浆造纸过程中主要化学反应的本质，为制浆造纸专业课程奠定理论基础；4.了解造纸用木材和非木材植物原料提取物的主要类型、主要代表的结构和性质及其对制浆造纸过

3、程的影响。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)，提取物的分离和利用以及纤维素衍生物的制备：纤维素的酯化和醚化是制备纤维素衍生物的重要反应。由于纤维素大分子的每个糖基中有三个羟基(C2、C3、C6)，因此可以发生各种酯化和醚化反应，这可以在很大程度上改变纤维素的性质，并产生许多有价值的纤维素衍生物。纤维素衍生物的制备纤维素的酯化和醚化是制备纤维素衍生物的重要反应。由于纤维素大分子的每个糖基中有三个羟基(C2、C3、C6)，因此可以发生各种酯化和醚化反应，这可以在很大程度上改变纤维素的性质，并产生许

4、多有价值的纤维素衍生物。纤维素衍生物、纤维素酯：醋酸纤维素(醋酸纤维素或乙酰纤维素)电摄影胶片、清漆(阻燃剂)(羟基被OCOCH3取代)硝酸酯(硝化纤维素或硝化纤维素)炸药、清漆(易燃)(羟基被NO2取代)磺酸酯(黄原酸酯)粘胶人造丝、玻璃纸羟基被OcsSNA取代)。纤维素衍生物、纤维素醚乙基纤维素塑料、清漆、涂料、粘合剂(-OC2H 5取代oh)、羧甲基纤维素(CMC)、造纸工业、食品、化妆品、纺织工业添加剂(-OC2H 5取代oh)。半纤维素衍生物，糠醛在造纸工业生产中的重要性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，粘合剂药物(胃溃疡，止血剂)，石油

5、开采用缓释肥料表面活性剂等。提取物的分离和利用，松香，松节油提取物和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，植物激素等主要参考文献，(1)植物纤维化学(第二版)，轻工业出版社(1991)，(2)木材化学-基础和应用，(芬兰)由埃罗斯杰斯特罗，由王培庆和丁振森翻译，中国林业出版社(1981)，(3)木材化学-超结构和反应，迪特里希冯格尔，格尔德韦格(1984) (4)木质素化学-基础等，轻工业出版社(1979) (5)木材化学，中野准三等，包禾等译，中国林业出版社(1983)，虽然这门学科已有100多年的历史，但它仍在发展和完善。学习方法：课堂学习和课外阅读相结合。六.教学

6、安排。理论课持续40小时。教学内容：(1)绪论(2)主要成分及其在细胞中的分布(3)木质素化学(4)纤维素化学(5)半纤维素化学(6)提取物化学。植物纤维原料结构，第1章，1.1植物分类和命名法植物种类很多，根据它们的亲缘关系，地球上现有大约40万种植物。它可分为33，354门，33，354纲，33，354目，33，354科，33，354属，藻类，低等植物，真菌，苔藓植物，高等植物，蕨类植物，种子植物，木本针叶树，裸子植物，双子叶植物，草，大麻，豆类，被子植物，单子叶植物，主要是草本植物，如禾本科，草本植物和竹亚科，如马尾松。1.1.1植物纤维原料的分类，1.1.1木质纤维原料：软木(又称软木

7、)如云杉、红松、落叶松、马尾松、思茅松等。硬木，如杨树、桦树、桉树、山毛榉、金合欢等。1.1.1.2非木质纤维材料(1)草类纤维材料是禾本科纤维材料。如稻草、麦秸、芦苇、黑麦、甘蔗渣、竹子、高山蔺草等。(2)韧皮纤维原料包括各种大麻树皮和一些树种，如亚麻、黄麻、洋麻、桑皮、纸桑皮和檀香皮；(3)棉短绒等种子纤维原料。，1.2植物细胞学的基础，活细胞腔内充满原生质，成熟后成熟细胞的结构主要是细胞壁的结构，包括细胞壁的层状结构，细胞间层M复合细胞间层CML P细胞壁外层S1(外层)次生壁S中间层S2(中间层)内层S3(内层)，1.2.1成熟植物细胞壁的层状结构，各层的精细结构通过电镜研究，我们可以

8、进一步了解到纤维细胞壁的层状结构是由微纤丝组成的微纤丝纤维素分子的聚集是细胞壁中最小的天然结构单元，可以通过电子显微镜进行鉴定。在电子显微镜下，微纤丝是半纤维素的细丝，微纤丝嵌入了木质素和半纤维素。只有除去木质素，才能在电子显微镜下看到微纤维。嘿。微纤丝沿轴以不同方向缠绕形成每一薄层细胞壁：(见膜模式下木质纤维的超微结构)M约1 2厚，无微纤丝P约0.1 0.2厚，不规则S1约0.5 1 m厚，Z形50 70十字螺旋S2约3 10厚，单取向10 20 30 40占细胞壁的70 80%，s 3为S1层中的微纤维具有较高的结晶度，对化学作用稳定，并与磷层紧密结合。S1紧紧地覆盖着S2，因此S2不容

9、易分离细丝。S1-S2粘合相对较松，当生产半化学纸浆时，通常在S1和S2之间分离。S2层是否容易分散与微纤丝角有关。角度越小，分离和量化就越容易。p层又薄又脆。稻草和麦秆与木质纤维相似，但层很厚。S2层的角度很大。多年生禾草(如竹子)次生壁具有特殊的层状结构，每层都是厚窄层：趋势几乎垂直于轴(85-90度)，恒定宽层：趋势几乎平行于轴(2-20度)。胞间层空腔缓慢增加木质素浓度。窄层宽度有四种类型的草纤维超微结构。参见“中国造纸原料的纤维特性和显微图”P33，1.2.2植物成熟细胞壁上的凹坑。孔对：相邻细胞壁上成对出现的孔。(也有称为盲纹的不成对的孔)功能：相邻细胞之间水和营养交换的主要通道。

10、制浆造纸过程中药液渗透的主要途径。嘿。简单坑坑型边界坑简单坑对边缘坑对半边缘坑对。边缘凹坑对，半边缘凹坑对，简单凹坑对。坑坑洼洼。边缘凹坑对及其结构。边缘凹坑对。木材结构，根据不同的观察方法，木材的结构(树干的主要部分，木质部)可分为粗结构和细结构。总体结构：也称为宏观结构，即肉眼或借助放大镜可以直接看到的木材外观。显微结构：也称显微结构，即在显微镜下观察到的木材结构(在电子显微镜下观察到的结构也称为超微结构)。木材解剖结构的研究通常在三个截面上进行，包括横向截面、径向截面和切向截面。木材的横截面或横切面称为横切面。切线截面：沿着垂直于光线的方向切割的平面称为切线截面。径向截面：沿射线切割的表

11、面称为径向截面，树脂通道：针叶树木材的特征。一些针叶树木材可以用肉眼看到一些针头状的白色斑点，称为轴向树脂通道或纵向树脂通道。在放大镜的帮助下，从切线方向看，木材射线中相对较小的树脂通道是径向树脂通道或横向树脂通道。嘿。轴向树脂道，a .正常树脂道存在，但孢子和初步在晚期木材，b .正常树脂道存在和丰富。软木的细胞组成，(a)早期松木管胞，(b)晚期松木管胞，(c)早期云杉管胞，(d)云杉木材管胞，(e)松木管胞，(f)云杉-冷杉射线薄壁细胞，(g)松木射线薄壁细胞，阔叶木材的细胞组成，(a)桦木导管(a1)桦木导管(晚期木材)(b)杨树导管(c)橡木导管(早期木材)(c1)橡木导管(晚期木材

12、)(d)橡木轴向薄壁细胞(e)橡木射线薄壁细胞(f)桦木射线薄壁细胞(g)橡木纤维管胞(h)，(I)细胞壁微纤维孔及其型孔对的分层结构，三段针叶树木材及其细胞组成，三段阔叶木材及其细胞组成，第2章， 2.1植物纤维的主要化学成分，2.1.1主要化学成分概述，植物纤维原料的化学成分百分比，2.1.1.1细胞壁物质，纤维素： 纤维素是自然界中最丰富的可再生资源。半纤维素：细胞壁中非纤维素多糖(传统上不包括果胶和淀粉)的总称。它由两个或多个糖基组成，通常具有支链结构，可以用热水或冷碱提取。木质素：一种具有三维结构的复杂聚合物，由通过醚键和碳碳键连接的苯基丙烷单元组成。木质素和半纤维素聚集在细胞壁的微

13、纤维之间，也存在于细胞间层。植物纤维材料中的非细胞壁物质通常是指存在于细胞腔和细胞间隙中且不参与细胞壁结构的物质，其中大多数可溶于中性有机溶剂或水，也称为提取物。提取物：可以用水、蒸汽或中性有机溶剂提取的物质。植物材料中的含量很少(一般为25%)，但种类很多(约700种)。提取物可分为三类：萜类：树脂、萜类等。脂肪族化合物：蜡、脂肪、单糖和寡糖、淀粉、果胶、树胶、蛋白质、生物碱等。酚类化合物：芪、木脂素、类黄酮、单宁等。2.1.2植物纤维化学成分分析的主要术语，2.1.2.1均质纤维素：从脱脂植物纤维原料中除去木质素后剩余的所有高聚糖，即纤维素和半纤维素的总和。嘿。2.1.2.2-、-和-纤维

14、素、不溶性部分、全纤维素(化学纸浆)、可溶性部分、不溶性部分、可溶性部分、17.5%氢氧化钠或24%氢氧化钾、HAc中和、-纤维素、-纤维素、-纤维素、-纤维素，根据其可分为合成纤维素的-、-、-纤维素和化学纸浆的-、-、-纤维素。注：-、-、-纤维素的主要成分及其与纤维素的区别。相当于植物纤维原料中所有五碳糖的总和。在一定程度上，它能反映原料中半纤维素的含量，接近于草纤维原料中半纤维素的含量。测定原理：2.1.2.4戊聚糖、木粉、戊糖、糠醛、12%盐酸、12%盐酸、2.1.2.5提取物、可用极性和非极性有机溶剂提取的物质、蒸汽或水。萃取物有很多种，它们的性质也非常不同。不可能用单一溶剂提取所有提取物。一般来说，有必要指定使用哪种溶剂提取提取物。如：苯醇提取物、乙醚提取物、冷水提取物、热水提取物、1%氢氧化钠提取物等。嘿。木材主要化学成分的分析程序和方法。针叶树木材主要化学成分的分析。阔叶木材的主要化学成分分析。2.2化学成分在木材细胞壁中的分布，2.2.1主要化学成分在细胞