第二部分-1 植物纤维化学部分-成分

植物纤维化学

植物纤维化学植物纤维化学是研究植物中纤维素及其化学加工和应用的一门学科。

植物纤维作为一种自然的、可再生的生物大分子材料，在生产和生活中具有广泛的应用。

例如，纸张、纺织品、建筑材料等众多行业都离不开植物纤维这一重要资源。

植物纤维化学旨在深入了解植物纤维的化学组成、结构与性质，制定优化的加工工艺，拓展其新的使用领域。

一、植物纤维的化学组成植物纤维的主要化学成分是纤维素和半纤维素。

纤维素是一种多糖，由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接而成。

半纤维素也是一种多糖，包括木聚糖、半乳糖、甘露聚糖等。

此外，植物纤维还有少量的酚类物质和蛋白质。

纤维素和半纤维素的含量和比例因植物种类和部位不同而变化。

在棉花中，纤维素含量占80%以上，半纤维素含量较低；而在木质植物中，两者含量相近。

二、植物纤维的结构植物纤维的结构可分为两种类型：原生纤维和次生纤维。

原生纤维是由原生细胞壁构成的，例如棉纤维和亚麻纤维。

原生纤维的直径较细，一般小于20微米；因其生长仅发生一次，其结构较简单，只包括纤维素、半纤维素和细胞壁质量。

次生纤维是由次生细胞壁构成的，例如木质素。

次生纤维的直径较粗，一般为20-50微米；其结构复杂，包括三部分：原生细胞壁、次生细胞壁的中层和次生细胞壁的内层。

三、植物纤维化学加工植物纤维在工业上常通过化学方法进行加工。

主要包括以下几个步骤：去除杂质、碱处理、漂白、纤维素膨胀、染色和强化。

去除杂质：将植物纤维进行筛分、清洗、熬软等步骤，去除与纤维相连的非纤维物质，如叶片、树枝等。

碱处理：将去除杂质后的植物纤维浸泡在碱液中，使纤维得到脱脂、脱胶、脱色等处理。

常用的碱液包括氢氧化钠、碳酸钠及亚硫酸等。

漂白：碱处理后的植物纤维中仍含有少量的杂质和色素。

漂白是将这些杂质和色素分离出来，使纤维得到漂白和增白的效果。

漂白剂主要有氯和过氧化氢等。

纤维素膨胀：纤维素膨胀是将处理后的植物纤维浸泡在化学溶液中，使其膨胀，并形成纤维素膜。

第三章_植物纤维(2)

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（5）抗紫外线性含有能吸收紫外线的化学物质。
大麻纤维中还含有十多种对人体健康十分有益的微量元素。 2009年11月16日，在解放军总后勤部军需物资油料部中国工程院院士周国泰工作室，正在展示床上用品“四件套”：两个枕套，一张床单，一条被罩。标价：19860元。 “这是什么面料做的?看上去如此高贵典雅，手感这般滑爽！价格定得这么高……”参观者议论纷纷。周国泰说：“这套床上用品，用的是一种新的面料，它是用大麻纤维做成的”。自古以来，大麻，都是用来搓麻线纳鞋底、织麻袋、做麻绳的，能做成这样柔软的面料？凭手感，细度、强力、柔软度，不亚于棉、丝绸、羊绒啊！真是大麻做的吗？不可思议。就连日本、德国等长期从事大麻开发的几位专家也不大相信，把产品带回国去用DNA技术检测后，才心服口服。面对人们疑问的目光，周国泰作出肯定的回答。他说：“大麻纤维，经棉型化技术处理，各项品质指标都能达到棉花纤维的性能，可以做成服装面料，还可以与棉、毛、丝、羊绒、化纤等纤维进行混纺，在保留了大麻纤维纺织品挺括、凉爽、吸湿散湿快等优点的同时，手感外观可以保持麻型风格、也可以实现滑、挺、爽的夏季面料风格、还可以实现滑糯柔软类似羊绒面料的风格，而且染色性能很好，不掉色。” 20 现正推广无毒大麻。
（2）细度亚麻工艺纤维截面约10-20根单纤维。越细强度越高，断头率越低。
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亚麻工艺纤维
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（3）强度断裂比强度4.4cN/dtex（小于苎麻）。（4）色泽好：银白淡黄、灰色；差：暗褐、赤色。（5）吸湿性较好。织物4.5h可阴干。（6）抗菌性较好。
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四、黄麻单纤维长度很短，一般1-2.5mm，采用工艺纤维纺纱。
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（2）罗布麻纤维的保健功能罗布麻纤维经江苏微生物所分析检测，对大肠杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌有一定抑制作用。罗布麻纤维制成的内衣具有明显的抑菌功能。罗布麻纤维服装的降压功能在94年得到上海高血压研究所的正式认定，其平均有效率为 86%。

第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构

Chapter 1 The Composition and Structure of Wood
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2、阔叶材被子植物门的木本植物是阔叶的、故称为阔叶材，商业上称为硬木。如：杨木、桦木、枫木、桉木、榉木、槭木、相思木等。
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1．禾本科纤维原料稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、高梁杆、玉米杆、麻杆、毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹等。
Chapter 1 The Composition and Structure of Wood
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（OCC）等。美国废纸商协会1997年废纸出口贸易指南PS-97中将
废纸分为51个等级和33个特殊等级。
Chapter 1 The Composition and Structure of Wood
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Global development of paper production, chemical pulp, and recovered paper consumption.
Chapter 1 The Composition and Structure of Wood
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1．针叶材裸子植物门松柏纲植物因叶多为针状，故称为针叶木。商业上称为软木。如：云杉、冷杉、马尾松、落叶松、红松、白松。

植物纤维化学复习总结 (整理版5.7))

植物纤维化学总结第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构1、（1）纤维素(Cellulose)是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4-β苷键联结而成的均一的线状高分子化合物。

（2）半纤维素（Hemicellulose）由①两种或两种以上单糖基（②葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等）组成的非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的③支链。

④构成半纤维素短的侧链糖基有：木、葡、阿、半、岩藻、鼠李、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等，还含有乙酰基。

特点：①②③④（3）木素（Lignin）由苯基丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三维立体结构的芳香族高分子化合物.木素的作用：以物理或化学方式使纤维素纤维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗微生物侵蚀的能力，使木化植物直立挺拔和不易腐朽。

（4）草类（straw）针叶材（needle leaved wood或soft wood）阔叶材（leaf wood 或hard wood）克-贝纤维素（Cross and Bevan Cellulose) 果胶质（Pectin）灰分(Ash) 髓心（pith）树皮（Bark）形成层（Cambium）韧皮部(phloem) 木质部(xylem) 胞间层（Middle Lamella）导管（vessel elements）木薄壁细胞（parenchyma cell）木射线细胞（ray cell）初生壁（Primary Wall）次生壁（Secondary wall）（5）综纤维素(Holo-cellulose) 又称总纤维素，指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分（即纤维素和半纤维素的总称）。

（6）植物纤维：失去生命机能的细长锐端永久细胞2、α—纤维素：用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。

植物纤维资料

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目前不少国家正在开展对各种天然新纤维原料的开发利用研究，菠萝叶纤维也正受到越来越多的关注。菠萝叶纤维的性能
菠萝叶纤维的化学组成与其它麻类纤维类似，含有较多的杂质，菠萝叶纤维的柔软度、可纺性能优于黄麻而次于苎麻、亚麻。 19
在菲律宾人们用菠萝叶纤维做成的“菠萝裙”，是最好的节日盛装。除了做衣服，还可用于制成装饰用布，如桌布，窗帘等。日本钟纺公司曾花三年左右的时间研究菲律宾产菠萝叶的现代化加工技术。开发出的纱线可与精细的棉/麻织物相媲美。
2. 麻纤维的化学组成麻是天然纤维素纤维。与棉的化学组成差不多, 只是各种成份的比例不同。
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总结：麻纤维特性
1. 吸湿、放湿速率快，透气性好。适宜夏季服装面料、作包装物。 2. 纤维较硬，回弹性较差，织物易折皱。 3. 强力高、伸长低。
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部分麻纤维的物理性能
物理性能单纤维细度（µ m）单纤维长度(mm) 断裂强度(cN/tex) 断裂伸长率(%) 标准回潮率 (%)(20℃,65%) 密度(g/cm3) 苎麻 30 ~ 40 20 ~250 60 ~70 2~4 12 1.55 亚麻 12 ~ 17 17 ~ 25 53 ~ 62 2~4 12 1.46 黄麻 15 ~18 1.5 ~5 34 3 14 1.21 大麻 15 ~ 17 15 ~ 25 58 ~ 68 2~4 12.7 1.49 罗布麻 17 ~ 23 20 ~ 25 56 ~ 74 2.5 12 1.55
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锯齿棉和皮辊棉的特点：
特点外观形态长度杂质、疵点加工效率锯齿棉松散主体长度较短，短绒含量较低含杂低，棉结束丝多加工效率高皮辊棉薄片状主体长度较长，短绒含量较高含杂高，黄根多加工效率低

植物纤维化学复习总结

植物纤维化学总结第一章1、纤维素(Cellulose) 半纤维素（Hemicellulose）木素（Lignin）针叶材（needle leaved wood或soft wood）阔叶材（leaf wood 或hard wood）草类（straw）2、α—纤维素：用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。

英文翻译：The holo-cellulose or bleached chemical pulp is treated with 17.5% sodium hydroxide solution or 24% potassium hydroxide solution at 20 centigrade for 45 minitues; most of the hemicellulose is released and the complex composed of residual cellulose and anti-alkali hemicellulose is called α-cellulose of holocellulose or α-cellulose of chemical pulp.（重点）3、有机溶剂抽出物及其对制浆造纸的影响。

针叶材的抽出物：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），其主要成分为松香酸(Rosin Acids)、萜烯类化合物、脂肪酸(Fatty Acids)及不皂化物。

针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄壁细胞中，心材含量比边材含量高。

阔叶木的抽出物：主要含游离的已酯化的脂肪酸、中性物、多酚类化合物，不含或只含少量松香酸。

主要存在于木射线和木薄壁细胞中。

植物纤维

亚麻工艺纤维
亚麻织物
亚麻织物
（三）黄麻
Jute
产地：生长于亚热及热带，有圆果种、长果种形态：长1~2.5mm，宽10~20um 多边形截面，有中腔公定回潮率: 14%
黄麻绳索
黄麻产品
（四）汉麻（工业用大麻）形态：长16~20mm, 宽18um，纵向有裂纹和微孔与中腔相连性能：抗菌、抗静电、
主链价键: 1,4 甙键官能团: 三个羟基，甙键空间构型: 椅式结构
2. 形态结构:
外皮由蜡质、脂肪和果胶组成初生层棉纤维横截面次生层中腔初生胞壁 S1 S2 S3 由网状原纤组成
棉纤维横、纵向
截面结构
双边结构: 棉纤维干涸后，次生胞壁的各个部位在断面结构上有显著不同的现象.
3)按原棉色泽分
白棉: 正常成长、吐絮的棉花
主要纺织原料，洁白、乳白或淡黄色
白色棉黄棉: 受霜冻的棉
灰棉: 产自多雨地区
彩色棉：棕、绿、红、黄、蓝、紫、灰
彩棉
纯棉织物 Cotton fabric
(二)棉纤维的形态及结构
1.化学组成
纤维素(94%), 多缩糖(0.9%),蛋白质(1%),脂肪与脂腊质 (0.6%),水溶性物质(3.3%) 灰分(1%) 纤维素单基: β－葡萄糖剩基,
剑麻 Sisal
剑麻
剑麻
剑麻产品
二
蕉麻
马尼拉麻、菲律宾麻产于热带、亚热带，工艺纤维长1~3米工艺纤维: 半脱胶的束状纤维，经梳理加工制成的适合于纺纱工艺要求的麻纤维
三菠萝叶纤维（凤梨麻） Pineapple
凤梨麻工艺品
椰子纤维
实验
纤维细度测试天然纤维: 白棉、彩棉、羊毛化学纤维：粘胶、涤纶、腈纶、氯纶两人一组，天然纤维任选一种，化学纤维任选一种，报给课代表。纺织纤维鉴别棉、羊毛、麻、涤纶、腈纶、锦纶