纤维素42天然高分子材料
中药包衣原料
中药包衣原料中药包衣原料是指用于中药包衣的各种原材料，常见的有纤维素、聚乙烯醇、明胶等。
中药包衣是一种制剂技术，通过将中药粉末或颗粒包裹在外层材料中，达到保护药品、改善口感、避免刺激等效果。
1. 纤维素纤维素是一种天然高分子有机化合物，可用于制备中药包衣。
纤维素具有良好的生物相容性和生物降解性，不会对人体产生不良影响。
同时，它还具有较强的吸水性和膨胀性，在制备过程中可以有效地控制释放速度和稳定性。
2. 聚乙烯醇聚乙烯醇是一种无毒无味的高分子化合物，在医药工业中广泛应用。
它可以作为一种良好的包衣原料，能够形成均匀且致密的薄膜，并且具有较好的稳定性和耐水性。
3. 明胶明胶是一种天然蛋白质，主要由动物骨骼、皮肤、软骨等部位提取而来。
它具有良好的凝胶性和可塑性，在制备中药包衣时可以起到良好的保护作用，同时还能够改善口感和增加稳定性。
4. 羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠是一种水溶性聚合物，可以用于制备中药包衣。
它具有较好的黏附性和流变特性，可以形成均匀的薄膜，并且能够在不同的环境条件下保持稳定。
5. 聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮是一种高分子化合物，具有较好的生物相容性和生物降解性。
它可以作为一种优良的中药包衣原料，能够形成均匀且致密的薄膜，并且在不同环境下具有较好的稳定性。
6. 硬脂酸硬脂酸是一种天然高分子化合物，在医药工业中广泛应用。
它可以作为一种优良的中药包衣原料，能够形成均匀且致密的薄膜，并且具有较好的稳定性和耐水性。
总之，中药包衣原料的选择应根据药品特性、制剂要求以及生产工艺等因素综合考虑。
在实际应用中，需要根据不同的药品制剂需求选择合适的包衣原料，以达到最佳效果。
纤维素在聚氨酯中的作用
纤维素在聚氨酯中的作用
纤维素是一种天然的高分子化合物，由许多葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素在聚氨酯（PU）中可以起到以下几个作用：
1. 增强材料：纤维素可以作为聚氨酯的增强材料，提高其力学性能，如拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等。
2. 改善加工性能：纤维素可以改善聚氨酯的加工性能，如增加其流动性、降低粘度等，从而使其更易于加工成型。
3. 增加尺寸稳定性：纤维素可以提高聚氨酯的尺寸稳定性，减少其在使用过程中的收缩和变形。
4. 降低成本：纤维素是一种廉价的天然材料，与聚氨酯复合使用可以降低成本。
5. 环保：纤维素是一种可再生的天然材料，与聚氨酯复合使用可以减少对环境的污染。
纤维素在聚氨酯中的作用是多方面的，可以提高其性能、降低成本、环保等。
因此，纤维素在聚氨酯中的应用越来越广泛。
纤维素概况简介
纤维素相关的专利数量也很多，涉及纤维素的制备、改性、应用等方面。
相关行业报告与统计数据
行业报告
一些权威机构和行业协会发布了一系列 关于纤维素及其相关领域的行业报告和 统计数据，涉及市场规模、发展趋势、 竞争格局等方面。
VS
统计数据
一些政府部门和权威机构发布了一系列关 于纤维素及其相关领域的统计数据，涉及 产量、消费量、进出口等方面。
纤维素可以作为食品添加剂，增加食品的口感、 营养价值和饱腹感。
保健食品
某些特殊纤维素的提取物，如菊粉、葡聚糖等， 具有改善肠道健康、降低血糖等保健功能。
替代脂肪
某些高纤维食品可以作为脂肪的替代品，有助于 控制热量摄入和预防肥胖。
纤维素在医药工业中的应用
药物载体
纤维素可以作为药物载体，用于药物缓释和靶向给药系统。
• 纤维素具有高度的吸水性，可以吸收大量的水分并形成凝胶状物质，这 使得它在食品加工和药物制造中具有一定的应用价值。
• 纤维素具有很好的透气性和透湿性，可以作为纺织品和纸张的原料，也 可以用于制造过滤材料和防水材料等。
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纤维素来源与分布
天然纤维素来源
植物细胞壁
纤维素是植物细胞壁的主要成 分，占植物体干重的比例高达
纤维素在纸张制造中的应用
增强纸张强度
纤维素能够提高纸张的抗 张强度，使纸张更加耐折 、耐磨，延长使用寿命。
提高纸张吸墨性
纤维素具有亲水性，能够 提高纸张的吸墨性能，使 印刷更加清晰、流畅。
降低生产成本
纤维素来源于天然植物， 相比合成材料，可以降低 纸张制造的成本。
纤维素在食品工业中的应用
食品添加剂
纤维素纳米纤维是一种新型纳米 材料，具有优异的力学性能、高 比表面积和良好的生物相容性， 广泛用于复合材料、生物医学、 环境治理等领域。
药用高分子之纤维素
第四章 药用天然高分子材料
第
1．化学反应性
纤维素的一些重要性质
纤维素原料经磨碎、压碎
二 节
2．氢键的作用
或强烈压缩时，纤维素可发 生降解，结果聚合度下降， 机械降解后的纤维素比氧化、
纤
3．吸湿性
水解或热降解的纤维素具有 更大的反应能力。<机械降
素
4．溶胀性
解后的纤维素除了分子中的
纤 剂的助悬剂。 素 3．用作片剂干性粘合剂的浓度为5%。-20%，
崩解剂浓度为5%-15%，助流剂浓度为1%-2%，
维 但不得用作注射剂或吸入剂辅料，因可致肉芽肿。 在食品工业中可作为无热量食品的添加剂。
精选ppt
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第四章 药用天然高分子材料
二、微晶纤维素
第 (一)结构与制法 植物纤维是千百万微细纤维所组成，在高倍电子显微
上是以氢键形式存在，氢键的破裂和
二
2．氢键的作用
重新生成对纤维素的性质有很大影响，而 在许多情况下对其反应能力也有影响，氢
节
键破裂，生成游离羟基数量多，其吸湿性
纤
3．吸湿性
增加，市售粉状纤维素在相对湿度为70% 时，其平衡含水量在8%-12%。由X-射线
素
4．溶胀性
衍射的研究表明，纤维素吸水后和再经干 燥，二者的X-射线衍射图没有改变，说明
二 镜下可见微细纤维存在2种不同结构区域，一是结晶区，
节
另一是无定形区。微晶纤维素的聚合度约为220，分子 量约为36000，其结构式同纤维素，但其在水中的分散
纤 性、结晶度和纯度等与机械纤维素不同。 微晶纤维素(MC)的制法如下：将由细纤维所制得的
素 α-纤维素，用25ml盐酸在105℃煮沸15min，去无定形
第五章 天然高分子材料-纤维素
四. 棉纤维物性特征指标
a) 长度 b) 成熟度 c) 细度 d) 马克隆值 e) 强度
马克隆值
国家标准的定义——是一定量棉纤维在规定条件下透气性的量 度，以马克隆刻度表示。 本身无量纲，相当于单位长度（英寸）的重量（微克） 反映细度、成熟度的综合指标
同品种的棉纤维，反映纤维成熟度和细度
晶区：取向良好，密度较大，1.588g/cm3，分子间结合力强，晶区对纤 维强度的贡献最大。
非晶区：分子链取向较差，分子间距离较大，分子间结合力较弱，密度 较低，1.50g/cm3，非晶区对纤维强度的贡献小。
晶体聚集态结构：立方、斜方、单斜、三斜晶系。
非结晶和晶体共同存在，且晶区有一定的取向度。
2.纤维素纤维的结晶度和取向度
应用 适合做衣料的麻：苎麻、亚麻和黄麻。苎麻一年收割三次，二麻和三 麻质量好，头麻质量差。 其余纸的原料 。
二、麻纤维的形态结构
单根麻纤维：厚壁、两端密闭、内有狭窄胞腔的长细胞。纤维宽度 不规则，无天然扭曲，纵向有条纹。一切麻纤维都有这样的特征， 但各种麻的单纤维外形、长短和化学成分等方面却存在一定差异。
主链含六元杂环，难以绕单键内旋转。 相邻两个葡萄糖剩基相互倒置，大分子对称性良好，结构规整，具有较 高的结晶性能。 大分子含有大量的羟基，大分子间可以形成大量的氢键。
二、纤维素的聚集态结构
（一）概述
晶区和非晶区共存，晶区到非晶区逐步过渡，无明显界限，一个纤维素 分子链可以经过若干结晶区和无定形区。
H H
5
H
4
H OH
O
O
H1
3
4
OH H
2
H
H1
H
O 苷键
OH
H
纤维素知识
1.3.1 薄膜潮莫(film)是指戒而软的高分子材料制品，其厚度约为0.25pm以卜，一般由高分子熔体吹塑或挤塑以及高分了浓溶液流延成型。
它主要用于包装、地膜以及电了丁业等材料领域。
高分子薄般的应用主要取决于它的力学性能，如抗张强度(耳，MPC和断裂伸长率⑥，％)。
膜(membrane)则表示能使溶剂和部分溶质通过而其他溶质则不能通过的材料。
它具有传质功能，主要用于透析、超滤、分离领域。
因此它的孔径尺寸和水流通量是衡量它实用的主要指标。
互穿聚合物网络(IPN)分子量及结晶度纤维素的分子量及其分布常用黏度法、光散射法以及尺寸排除色谱等方法测定。
最简便的测定分子量方法是将纤维素溶解在金属络合物或其他极性溶剂中，如铜氨溶液(cuoxam)、铜乙一胺(cuen)、镉乙一胺(cadoxen)、酒石酸络铁酸钠溶液(FeTNa)、一甲亚矶 /多聚甲醛(DMSO/ PF)、L1C"二甲基乙酰氨(DMAc)或LiOH/尿素水溶液，采用黏度法测定其黏度。
然后，由特性粘数(⑷)按照Maik-Houwiiik 方程计算得到粘均分子量@纽。
Maik-Houwiiik方程是表达［切与分子量之间的关系：［^］因此只要已知高分子在一定溶剂和温度下的K、a常数，即可按该关系式由［“］求取M值。
表2.1汇集了几种纤维素溶液的5卜M方程的&和«(f15411 o天然纤维素的平均聚合度(QP)都很高，例如单球法表2.1不同洛剂中纤维素溶液的Maik-Houwink方程的K和&值卩“溶剂T(°C)Kx 10-(cm3 g1)文献a范围方法Cadoxei)25 3.850.76 1.0-943LS[7]25 5.510.7522.5-94.5SD⑸Cuoxain250.700.919.4-149.0SD⑸Cuen25 1.010.919.4-149.0SD[8] FeTNa30 5.310.775 3.3-56.0LS[9] 9%LiCl (®«:百分比)/DMAc300.0128 1.1912.5-70 0LS【3] 6%NaOH 百分比)“味乐素(ffiM百分比)25 2.450.815 3.2-12,9L$[10]水涪液6%L1OH (质虽百分比)水溶液25 2.780.79 3.1-11.5LS⑷4.6?oLiOH (质量百分比)M5%尿素(质量百分25 3.720.77 2.7-41.2LS比)水洛祓DMSO/ PF30 4.880.81 6.7-12.0L$[6]天然纤维素包括细菌纤维素、海藻与髙等植物(如棉花、芒麻、木材等)均属于纤维素I型。
纤维素正极材料
纤维素正极材料
纤维素是一种天然的高分子材料，由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素在自然界中广泛存在，是植物细胞壁的主要成分之一。
纤维素具有许多优异的性质，如高的比表面积、良好的机械强度、可再生性和生物相容性等，因此被广泛应用于各个领域。
在电池领域，纤维素也被用作正极材料的候选者。
纤维素正极材料具有以下优点：
1. 高比表面积：纤维素的比表面积较高，可以提供更多的活性位点，有利于电池反应的进行。
2. 良好的机械强度：纤维素具有良好的机械强度，可以提高电池的结构稳定性。
3. 可再生性：纤维素是一种可再生的材料，可以减少对有限资源的依赖。
4. 生物相容性：纤维素具有良好的生物相容性，可以用于生物医学领域。
目前，纤维素正极材料的研究主要集中在以下几个方面：
1. 制备方法：纤维素正极材料的制备方法主要包括物理法和化学法。
物理法包括机械研磨、静电纺丝等，化学法包括溶胶-凝胶法、水热法等。
2. 性能优化：为了提高纤维素正极材料的性能，研究人员采用了多种方法，如表面修饰、掺杂、复合等。
3. 应用研究：纤维素正极材料在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等领域都有应用潜力。
总的来说，纤维素正极材料是一种具有潜力的电池材料，具有高比表面积、良好的机械强度、可再生性和生物相容性等优点。
目前，纤维素正极材料的研究还处于初级阶段，需要进一步优化制备方法和性能，以实现其在电池领域的实际应用。
天然高分子材料-第二章纤维素1-2节
第2章 纤维素材料
• • • • 2.1 植物纤维素来源 2.2 纤维素的结构与性质 2.3 纤维素的改性 2.4 功能纤维素材料制备及应用
2.1 植物纤维素来源
• 棉花、麻类
2.1 植物纤维素来源
• 竹子
2.1 植物纤维素来源
• 农作物秸秆
2.1 植物纤维素来源
• 木材
• 领导批评指正！ 谢谢！
• 可降解性 酸性水解降解、碱性降解
• 可降解性 氧化降解
氧化纤维素
• 可降解性 热降解
热降解
800度
微粉化
纺丝
竹碳纤维
纳米级竹炭微粉
3.3 纤维素的改性
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工 性等，从而应用于不同领域。 • 酯化 • 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有 机酯包括醋酸酯、磺酸酯、氨基甲酸酯等。 • 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素 芳基和芳烷基纤维素等。 • 接枝与交联 • 卤化与氧化
H H O
• 吸湿性：
化学结合水---羟基-水 氢键
H H O
• 吸湿性：
游离水---物理吸附
• 化学反应性－纤维素基环上羟基的反应能力
酯化、醚化、氧化、接枝共聚和交联等；
可及度
试剂
取代度：平均值。
• 溶胀性
结晶区间(无定形区)---有限溶胀 结晶区内---无限溶胀（溶解）
纤维素润胀剂多有 极性： 水、碱溶液、磷酸、 甲醇、乙醇、苯胺、 苯甲酸等
2.2 纤维素结构与性质
由n个ß -D-葡萄糖残基以1，4糖苷键连接而成的线 性高分子。 写成通式(C6H10O5)n， n为葡萄糖基数目，称为 聚合度(DP)。
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Natural Polymers: Cellulose
纤维素的来源与分类
1. 植物纤维素 • 自然界中存在量最大的一类有机物。广泛存在于植物（树
干、棉花、麻类植物、竹秆、草秆、甘蔗渣）中。木材中 纤维素的含量为40~50%，棉花几乎是纯的纤维素。 • 植物细胞壁的主要成分，对植物体起支持和保护作用。 • 工业中应用最多的纤维素。 • 地球上每年经光合作用生产的植物为5000亿吨，可利用的 植物资源约为2000亿吨。资源丰富、价格低廉具有生物降 解性和可再生性，是理想的绿色环保材料。
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Natural Polymers: Cellulose
2. 某些海洋生物的外膜中也含有动物纤维素 海洋中生长的若干绿藻，某些海洋低等动物体。
3. 某些细菌具有合成纤维素的能力 细菌纤维素具有很多优异的特性，21世纪理想的生物材 料。
4. 由化学方法人工合成 酶催化，葡萄糖衍生物的开环聚合
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Natural Polymers: Cellulose
Natural Polymers: Cellulose
第二章 纤维素 Cellulose
Natural Polymers: Cellulose
本章主要内容
• 纤维素的来源与分类 • 纤维素的分子结构、聚集态结构、结晶结构与液晶结构 • 纤维素的溶解与再生 • 功能纤维素的制备与应用（薄膜化、微粉化、球状化） • 纤维素衍生物 • 纤维素共混改性材料 • 纤维素复合材料 • 新型纤维素 — 细菌纤维素 • 木质纤维素的生物质能利用（乙醇、生物柴油、氢）
• 纤维素的来源和种类不同，其分子量相差很大。 • 纤维素的分子量和分子量分布明显影响材料的力学性能
（强度、模量、耐屈挠度等）、纤维素溶液性质（溶解 度、黏度、流变性等）以及材料的降解、老化及各种化 学反应。
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部分纤维素和纤维素衍生物的Mw和DP值
原料 天然纤维素
分子量 Mw(104) 60~150
• Pure cellulose has large crystalline regions due to hydrogen bonds between the -OH groups on different chains.
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Natural Polymers: Cellulose
• 纤维素呈绳索状长链排列，大分子为无支链直线分子，分子链之 间以及分子内存在着大量的氢键，使大分子牢固地结合着，在结构 上具有高度的规整性（间同立构）。 •氢键的大量存在，使得本应亲水的纤维素分子链难熔、难溶。
Natural Polymers: Cellulose
纤维素的结构
葡萄糖简介
• 分子式为 C6H12O6，是具有正碳链、含有5个羟基和1个 醛基的己醛糖。 • 广泛存在于自然界中，如葡萄、蜂蜜、水果及植物的种 子、根、茎、叶、花中，及动物体内。它除以游离形式存 在外，还常以苷*的形式存在。
*苷：糖分子中苷羟基上的氢被其他基团取代后的产物叫 做苷或配糖体。
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Natural Polymers: Cellulose
葡萄糖的合成反应
6CO2+6H2O
日光 叶绿素
C6H12O6+6O2
葡萄糖的分子结构式
-glucose
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糖
saccharide
多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称
• 单个糖分子称为单糖 monosaccharide，如葡萄糖、 果糖。
• 两个简单的糖分子聚合起来， 形成了一个双糖 disaccharide 分子， 如麦芽糖、蔗糖、乳糖。
• 若干个简单的糖分子聚合起來， 就形成了多糖 polysaccharide分子， 如淀粉、纤维素等。
Vocabulary
Natural Polymers: Cellulose
纤维素的分子结构
• 分子式为(C6H10O5)n，是由许多葡萄糖分子通过β-1,4-糖 苷键连接而成的多糖。含1500~5000个葡萄糖单元或更多， 分子量在250,00 ~1,000,000或更高。
Natural Polymers: Cellulose
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Natural Polymers: Cellulose
• Cellulose is a natural polymer and the chief component of wood and plant fibers.
• Cellulose is a polysaccharide composed of individual anhydroglucose (AHG) units, which are held together by ß-1,4 glycoside linkages that make cellulose a long, rigid molecule. The number of AHG in the polymer chain is defined as the degree of polymerization (DP).
棉短绒化学品 8~50
木浆
8~34
细菌纤维素
30~120
人造丝
5.7~7.3
玻璃纸
4.5~5.7
商业纤维素硝酸酯 1.6~87.5
商业纤维素乙酸酯 2.8~5.8
聚合度DP 3500~10000 500~3000 500~2100 2000~8000 350~450 280~350 100~3500 175~360
• 纤维素的自然水解产物是纤维二糖。纤维二糖是β-1,4-苷， 这说明在纤维素中的葡萄糖单元是通过β-1,4-糖苷键连接。
• 纤维素难水解，一般需在浓酸或稀酸中在加热条件下进 行。在水解过程中可以得到纤维四糖、纤维三糖、纤维 二糖，最终水解产物是葡萄糖。
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Natural Polymers: Cellulose
基本结构单元 (葡萄糖 glucose)
重复结构单元 (纤维二糖 cellobiose)
纤维素 cellulose 11
Natural Polymers: Cellulose
直链淀粉
lulose chains form crystalline structures called microfibrils. A microfibril with a diameter of 20~30 nm contains about 2000 molecules.