植物纤维原料的化学成分.ppt
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1、第二节第二节 植物纤维原料的化学成分植物纤维原料的化学成分1 1、纤维素、纤维素(cellulose)(cellulose)定义：定义：定义：定义：l l纤维素是由纤维素是由纤维素是由纤维素是由D D D D吡喃式葡萄糖基吡喃式葡萄糖基吡喃式葡萄糖基吡喃式葡萄糖基通过通过通过通过1 1 1 1，4444苷键苷键苷键苷键联联联联结而成的线状高分子化合物。结而成的线状高分子化合物。结而成的线状高分子化合物。结而成的线状高分子化合物。l l纤纤纤纤维维维维素素素素是是是是植植植植物物物物原原原原料料料料的的的的最最最最主主主主要要要要化化化化学学学学成成成成分分分分，也也也也是是是是纸纸纸纸浆浆浆浆
2、、纸张的纸张的纸张的纸张的最主要、最基本最主要、最基本最主要、最基本最主要、最基本的化学成分。的化学成分。的化学成分。的化学成分。一、植物纤维原料的主要成分一、植物纤维原料的主要成分聚合度聚合度聚合度聚合度与制浆造纸的关系与制浆造纸的关系n n1.1.原料的纤维素含量高低，是评价原料的原料的纤维素含量高低，是评价原料的制浆造纸价值的基本依据。制浆造纸价值的基本依据。n n2.2.它是植物纤维原料和纸浆的主要化学成它是植物纤维原料和纸浆的主要化学成分，分，在制浆过程中尽量不受破坏在制浆过程中尽量不受破坏。2 2、半纤维素（、半纤维素（hemicellulosehemicellulose）定义：定
3、义：半纤维素是由半纤维素是由两种或两种以上单糖基两种或两种以上单糖基（葡萄（葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖，伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的支链。并且分子中往往带有数量不等的支链。半纤维素的性质及对制浆造纸的影响半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 n n1 1、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，这样不但可提高制浆得率，而且对纸浆的这样不但可提高制浆得率，而且对纸浆的性能及成纸性能有良好的影响。性能及成纸性能有良好的影响。n n2 2、精制浆：
4、尽量去除木素和半纤维素，只、精制浆：尽量去除木素和半纤维素，只保留纤维素的纸浆，又称为溶解浆。保留纤维素的纸浆，又称为溶解浆。3 3、木素、木素n n定义定义 木素是由木素是由木素是由木素是由苯丙烷结构单元苯丙烷结构单元苯丙烷结构单元苯丙烷结构单元(即即即即C6-C3C6-C3C6-C3C6-C3单元单元单元单元)通过通过通过通过醚键、碳醚键、碳醚键、碳醚键、碳-碳碳碳碳键键键键等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物.n n分布分布 木素木素
5、木素木素浓度最高浓度最高浓度最高浓度最高的部位在复合胞间层（的部位在复合胞间层（的部位在复合胞间层（的部位在复合胞间层（CMLCMLCMLCML）；次生壁的浓度）；次生壁的浓度）；次生壁的浓度）；次生壁的浓度低。但大量的木素都存在于次生壁。低。但大量的木素都存在于次生壁。低。但大量的木素都存在于次生壁。低。但大量的木素都存在于次生壁。CML CML CML CML占木材纤维的体积分数占木材纤维的体积分数占木材纤维的体积分数占木材纤维的体积分数6 6 6 612%12%12%12%；次生壁；次生壁；次生壁；次生壁8080808090%90%90%90%与制浆造纸的关系与制浆造纸的关系1 1、其其
6、含含量量是是制制定定蒸蒸煮煮及及漂漂白白工工艺艺条条件件的的重重要要依据。依据。2 2、化化学学制制浆浆和和漂漂白白过过程程是是脱脱除除木木素素的的过过程程,残残留留木木素素对对纸纸浆浆和和纸纸张张的的化化学学及及物物理理性性能能有很大的影响。有很大的影响。4 4、与纤维素有关的几个概念、与纤维素有关的几个概念 随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程度、纤维素降解程度的不同而有各种度、纤维素降解程度的不同而有各种度、纤维素降解程度的不同而有各种度、纤维素降解
7、程度的不同而有各种“纤维素纤维素纤维素纤维素”。n n 综纤维素综纤维素(Holocellulose)(Holocellulose)指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分部分部分部分(即纤维素和半纤维素的总和即纤维素和半纤维素的总和即纤维素和半纤维素的总和即纤维素和半纤维素的总和)。综纤维素制备四法综纤维素制备四法:、氯化法：、氯化法：(1937(1937年年RitterRitter（里特）提出（里特）提出)、亚氯酸纳法（、亚氯酸纳法（19421942年
8、年Jayme(Jayme(杰姆杰姆)提出）提出）（3 3）二氧化氯法：）二氧化氯法：（4）过醋酸法）过醋酸法注意注意注意注意:部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说：保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说：保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说：保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说：为了保护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不为了保护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不为了保护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不为了保
9、护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素+测定木测定木测定木测定木素值大于无酯试料质量。）素值大于无酯试料质量。）素值大于无酯试料质量。）素值大于无酯试料质量。）n 克克-贝纤维素贝纤维素英国人英国人CrossCross和和BevanBevan提出的分离纤维素的方法。提出的分离纤维素的方法。n 硝酸硝酸-乙醇纤维素乙醇纤维素 用用用用20%20%20%20%硝酸和硝酸和硝酸和硝酸和80%80%80%80%乙醇加热沸腾处理无抽提物的木粉乙醇加热沸腾
10、处理无抽提物的木粉乙醇加热沸腾处理无抽提物的木粉乙醇加热沸腾处理无抽提物的木粉，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即为，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即为，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即为，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即为硝酸硝酸硝酸硝酸-乙醇纤维素。乙醇纤维素。乙醇纤维素。乙醇纤维素。n -纤维素、纤维素、-纤维素、纤维素、-纤维素、纤维素、工业纤维素的定义工业纤维素的定义 二、次要成分二、次要成分木材中的有机物：木材中的有机物：木材中的有机物：木材中的有机物：n n芳香族化合物：单宁、立格南、黄酮类物质芳香族化合物：单宁、立格南、黄酮类物质芳香族化合物：单宁
11、、立格南、黄酮类物质芳香族化合物：单宁、立格南、黄酮类物质n n萜烯类化合物：萜烯类化合物：萜烯类化合物：萜烯类化合物：n n高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇n n醇醇醇醇1、抽提剂及抽出物、抽提剂及抽出物n n抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯-醇混合液。醇混合液。n n抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香
12、精油等。2、不同原料的有机溶剂抽出物、不同原料的有机溶剂抽出物n针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是比较高的（尤其在心材中），其主要成分为比较高的（尤其在心材中），其主要成分为比较高的（尤其在心材中），其主要成分为比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸、松香酸、松香酸、松香酸、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。n n针叶木有机溶剂抽出物主要存在于针叶木有机溶
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