利用X射线衍射法测定竹材纤维素结晶度

粗纤维素提取及测定方法
一、仪器用具：
粉碎机一台，研钵、水力抽气装置一套，恒温水浴一台，万分之一天平一台，100mL三角瓶两个，150mL容量瓶一只，50mL、100 mL 量筒各一个，10mL吸管一只，可控电烘箱一台，电炉一个，古氏干锅两只（25mL），干燥器，1.0mm圆孔筛，两个1000mL的容量瓶。

二、试剂
1，醋酸和硝酸混合液：取10mL比重1.4的硝酸加到100mL80%的硝酸中，充分混匀，保存于容量瓶中。

2，乙醇、乙醚。

3，酸洗石棉;用1.25%碱洗液至中性，在用乙醇、乙醚先后各洗三次，待乙醚挥发净备用。

4，脱脂棉。

三、原理;
根据纤维素性质较稳定的特点，试样用乙酸和硝酸混合液加热处理，淀粉、多缩戊糖、木质素、半纤维素、色素、单宁和脂肪等其他物质，受到水解而被基本除去，纤维素被保留下来，采用抽滤法滤出纤维，在分别用水、乙醇、乙醚除去水溶性、醇溶性、脂溶性物质，然后把残渣烘干称重，计算粗纤维素含量。

四、操作方法
1、试样处理：取净样50g用40目筛底粉碎，然后用1.0mm圆孔筛筛选，残留下的用研钵研碎，使之通过1.0mm圆孔筛，装入磨口瓶中备
用。

2、准备抽气装置：用胶管连接抽气泵、抽气瓶、连接好水源。

用蒸馏水将备用的石棉分成粗细两部分，先去粗的，后用细的石棉铺垫，厚度均匀不透光为宜，用少量的乙醇、乙醚分别倾入坩埚进行抽洗，将坩埚送入105℃箱内烘干至恒重。

3、硝化处理：称取试样1g左右，倒入100mL三角瓶中，加入25mL 醋酸和硝酸的混合液，盖上容量瓶盖，放入98℃水浴中（一般浸入水中1.5cm）。

准确加热20分钟，倒是取出用冷水冷却至室温，倾入坩埚中进行抽泣过滤。

用热水洗净附着瓶壁上的纤维素（注意不要把泥沙倒入坩埚内）。

用水洗去酸液，再用20ml乙醇、乙醚先后各分成两次洗涤，再用脱脂棉擦干净外部，送入105℃的烘箱中烘至恒重。

4、结果计算：
粗纤维%（干基）
=
%
100
)
100
(
1
2⨯
-
-
M
W
W
W
式中：W~试样重量；
W2~粗纤维和坩埚重量；
W1~坩埚重量；
M~水分百分比。

注：1）用本方法消化时, 对温度较敏感, 应十分注意温度的控制, 一般将水加热沸腾, 去掉离电热管较远的两孔盖子即可达到98℃。

2）坩埚铺垫不宜过薄, 因细小纤维素会漏掉, 过厚过滤困难。

3）三角瓶上加盖子目的是：（a）加强三角瓶在水中的稳定性;(b)
防止酸气蒸发和尘土落入。

利用X射线衍射法测定竹材纤维素结晶度
1、仪器：美国Panalytical公司的粉末X—射线衍射仪
( X’Pertpro30X )
2、步骤：试样自然干燥半年后, 将试材锯解, 劈成小薄竹片, 将同一竹龄不同竹株相同部位的样品分别标记清晰, 风干, 然后用
四分法选取样品用粉碎机磨碎, 取能通过80目筛, 但不能通
过100目筛的木粉作为纤维素结晶度测定样品, 贮存在具有
磨砂塞的广口瓶中或自封袋中备用。

测定纤维素结晶度的仪器是美国Panalytical公司的粉末
X—射线衍射仪( X’Pertpro30X )。

将竹粉样品放到样品架上,
用θ/2θ联动扫描。

主要扫描参数如下: X光管为铜靶, 用镍
片消除CuKa辐射, 管电压40kV, 管电流40mA, 扫描速度为
0. 083731°/ s, 样品扫描范围5°—80°, 根据衍射图谱强度, 采用Seg al法计算相对结晶度。

在扫描曲线( 图1) 2θ= 22°附近有( 002)衍射的极大峰值, 2θ= 18°附近有一极小峰值, 则结晶度的计算公式为:
Cr= ( ( I002– Iam) /I002)×100% 。

Cr是相对结晶度的百分率, I002是( 002 )晶格衍射角的极
大强度, 即结晶区的衍射强度, Iam是2θ= 18°时非结晶背景衍
射的散射强度。

粘度法测定植物纤维素的聚合度
1、实验原理
对于非牛顿流体, 其粘滞阻力与速度梯度的比值随粘滞阻力的变化而变化, 即高聚物在稀溶液中的粘度主要反映了液体在流动时存在的内摩擦。

为了消除高聚物分子之间的内摩擦, 可将溶液无限稀释, 使每个高聚物分子彼此相距甚远,其相互干扰可以忽略。

这时溶液所表现出的粘度行为基本上反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。

这一粘度的极限值可记为:
[η]=
C
C
r
c
sp
c
η
η
ln
lim
lim
0→
→
= (1)
式中: sp
η—增比粘度；
r
η—相对粘度；[]η—特性粘数；
C—聚合物浓度。

测定高分子的[]η时, 用毛细管粘度计测定是最方便的。

当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时, 遵守Poiseuille 定律, 近似简化处理后得:
r η=0ηη=0
t t (2) sp η=r η-1(3)
式中：η，0η——聚合物溶液与溶剂在相同温度时的粘度； t ,0t ——聚合物溶液及溶剂在毛细管内的流出时间。

由此得知，测量流体在毛细管内的流出时间，即可计算 r η及sp η。

由文献可查出r η所对应的[]ηC 值，根据Martin 公式，可计算出[]η：[]ηlg =C sp
ηlg -[]C K η1(4)
式中, 1K —实验常数, 对纤维素-CED 溶液体系,1K 为0.13。

实验证明:高聚物溶液、溶剂和温度确定以后,
[]η与高聚物平均聚合度(p D )之间的半经验关系可用马Mark 方程表示为
[]η=2K a
p D （5） 式中：2K —比例常数；
ɑ—与分子形状有关经验常数；
p D —平均聚合度。

根据文献在25℃时, 对于纤维素-CED 溶液体系,2K 为1.7g/ml,ɑ为0.8，则由公式（5）可计算出p D
1.2 试样及试剂
乙二胺：分析纯；Cu(OH)2:工业级，100g/l KI 溶液，100g/l NaOH
溶液，1mol/l HCl 溶液，0.05mol/l 标准液322O S Na ，0.5mol/l 标准
液42SO H ，2g/l 淀粉指示剂，甲基橙指示剂，铜片，均为市售。

1.3 仪器
恒温水浴, 乌氏粘度计（毛细管内径：0.8∽0.9mm ，粘度计常数为0.04203）。

1.4 饱和氢氧化铜的乙二胺溶液（CED 溶液）的制备和分析
CED 溶液配制：按文献测定Cu(OH)2中Cu 含量为56.49%。

乙二胺
含量, 考虑其挥发性, 按99%计。

则配制1L CED 溶液需Cu(OH)2和乙二胺的质量分别为112.6,121.41g 。

称取Cu(OH)2112.6g(可稍过量)置于1L 烧杯中, 加人少量水(将
蒸馏水煮沸后降温至20℃以下再加入), 使其呈糊状后在低于20℃条件下缓慢加入121.41g 乙二胺溶液, 同时用玻璃棒搅拌, 待Cu(OH)2完全溶解后移置800mL 棕色瓶中, 用蒸馏水稀释, 静止过夜后用玻璃滤器过滤, 将滤液转移置1000mL 容量瓶中定容。

CED 溶液的分析:准确移取5mLCED 溶液置250mL 锥形瓶中, 用HCl 和30mL KI 溶液酸化后用标准322O S Na 溶液滴定, 淀粉指示剂指示终点,
记录所用322O S Na 溶液体积, 然后用标准NaOH 溶液滴定, 甲基橙指示
终点, 记录所用NaOH 溶液体积。

则可求出Cu 和乙二胺的浓度。

1.5 植物纤维素-CED 溶液的制备
1.6 流体流出时间的测定。