纤维素(一)---纤维素(一).pptVIP

(1)纤维素的化学结构(1)纤维素的化学结构(1)纤维素的化学结构结构特点:纤维素大分子仅由一种糖基组成，D-葡萄糖基纤维素链的重复单元是纤维素二糖基，长度为1.03nm除两端的葡萄糖基外，每个葡萄糖基具有三个游离的羟基，分别位于C2、C3和C6位置上结构特点:纤维素大分子两端的葡萄糖末端基，其结构和性质不同具有还原性的末端基在一定条件下氧环式和开链式结构能够相互转换，其余每个葡萄糖基均具有较高的稳定性纤维素链上的主要功能基是羟基（-OH），羟基对纤维素的超分子结构、化学和物理性质有决定作用。-OH基之间或-OH基与O-、N-和S-基团能够形成氢键联结纤维素大分子链之间氢键形成的条件：①羟基的存在是先决条件。②相邻大分子中的羟基距离在0.3nm以下，超过0.3nm只有范德华力，没有氢键。(1)纤维素的化学结构两种类型的氢键:分子内氢键，能赋予单一分子链一定的刚度；分子间氢键，对纤维素超分子结构的形成有重要作用。羟基→氢键:范德华力氢键共价键氢键的键能：20~35千焦/摩尔范德华力键能：10~20千焦/摩尔C-O-C主键力：300~400千焦/摩尔

氢键键能虽小，其总和非常大，对木材性质影响很大①氢键与木材结构性能:可提高木材强度，减少吸湿性，降低化学反应等。②氢键与纤维加工工艺:氢键结合是湿法纤维板的主要成板理论之一。a.打浆过程扩大纤维表面积，游离羟基数目增加；b.板坯热压提高各组分功能基的活性，使功能基之间的距离缩短，形成氢键和范德华力。(2)纤维素的物理结构纤维素纳米纤丝的分离制备(2)纤维素的物理结构—微细结构纤维素超分子结构的二相体系理论纤维素的结晶体聚集态结构纤维素的结晶度计算纤维素的可及度纤维素超分子结构两相体系结论:①结晶区(crystallineregion)与无定形区(amorphousregion)共存；②结晶区：大分子链排列方向相同，定向程度好，分子间的羟基形成氢键，大分子结构越紧密牢固，构成一定的结晶格子。大分子的稳定性提高，吸湿性低，对力学强度贡献高。迈耶-密希“单元晶胞”结晶度与材性的关系：结晶度↑抗拉强度、弹性模量、硬度、密度、尺寸稳定性↑吸湿性、润胀度、染料吸着度和化学反应活性↓色泽：白色（无色透明）密度：1.50-1.56g/cm3光学性质：具双折射现象各向异性：轴向与横向的结合力不同、弹性模量不同电学性质：绝干态为绝缘体，但含水分时其导电性随含水率而增加，与非结晶区的羟基数目密切相关收缩与膨胀：纤维素水分的减少或增多必然会改变纤维素分子链之间的距离，从而导致收缩或膨胀吸湿与解吸：吸湿（adsorption）-吸收水蒸气;吸水—直接吸收水分解吸（desorption）-蒸发水蒸气吸湿机理：纤维素无定形区分子链上的羟基，部分处于游离状态。游离的羟基易于吸附极性的水分子，与其形成氢键结合。吸湿性的大小取决于无定形区的大小及游离羟基的数量。表面电化学性质：①羟基和醛基可使纤维素表面在水溶剂中带负电；②正电子由于热运动结果在纤维表面由近而远有一浓度分布。表面电化学性质：在湿法纤维板制造工艺中，为了减少纤维的吸湿，一般在纤维板的浆料中施加石蜡乳液进行阻水处理。但石蜡微粒带有负电荷，于浆料中加入硫酸铝作沉淀剂，使石蜡留存在纤维表面上，经处理的浆料制成的纤维板，防水性能和体积稳定性均有所改善，提高产品质量。因为C2、C3、C6上的羟基均为醇羟基，纤维素具有多元醇的反应性能，形成各种衍生物和其它产物，包括降解、酯化、醚化、置换反应、接枝共聚等。纤维素的降解酸性降解：纤维素在酸性水溶液中受热，会引起苷键断裂，聚合度降低，这种反应称为酸性水解。最初得到水解纤维素，最后得到葡萄糖，经酶的发酵可制得酒精。国内外正开展植物生物质制取生物乙醇的研究。(C6H10O5)nH2O→nC6H12O6纤维素的降解碱性降解：纤维在热碱溶液中发生剥皮反应和碱性水解。剥皮反应：开始于纤维素链分子的还原性末端基，在150℃温度以下剥皮反应是纤维素降解的主要原因；水解反应：超过150℃就会发生碱性水解。在170℃左右，碱性水解反应激烈，引起苷键的断裂，生成碱化纤维素。纤维素的降解氧化降解：纤维素经氧化剂作用后，羟基氧化成醛基、酮基或羧基，形成氧化纤维素。随着官能团的变化，纤维素的聚合度也同时下降，发生氧化降解后，纤维素的机械