植物纤维化学ppt课件
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植物纤维化学第1讲绪论
• 重点掌握针叶木、阔叶木生物结构、评 价原料优劣的方法
• 难点：原料的微观结构
Beijing Forestry University
第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
Beijing Forestry University
• 蒸煮木材和竹子要多次放气。——（小放气的 作用）
Beijing Forestry University
第一章 小结
（一）教学内容
第一节 纤维的概念 • 知识要点：科学定义的植物纤维 第二节 植物纤维的形成过程 • 知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程 • 教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用 • 教学难点：纹孔的类型、结构
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
第二部分 化学部分
植
物
纤
维
纤
半
的
提
木
维
纤
化
取
素
素
维
学
物
素
组
成
Beijing Forestry University
三、学习要求
• 1、注意听讲，记好笔记 • 2、及时复习 • 3、多看参考资料 • 4、要质疑，不懂就问 • 5、《有机化学》、《分析化学》等基础
• 难点：原料的微观结构
Beijing Forestry University
第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
Beijing Forestry University
• 蒸煮木材和竹子要多次放气。——（小放气的 作用）
Beijing Forestry University
第一章 小结
（一）教学内容
第一节 纤维的概念 • 知识要点：科学定义的植物纤维 第二节 植物纤维的形成过程 • 知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程 • 教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用 • 教学难点：纹孔的类型、结构
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
第二部分 化学部分
植
物
纤
维
纤
半
的
提
木
维
纤
化
取
素
素
维
学
物
素
组
成
Beijing Forestry University
三、学习要求
• 1、注意听讲，记好笔记 • 2、及时复习 • 3、多看参考资料 • 4、要质疑，不懂就问 • 5、《有机化学》、《分析化学》等基础
植物纤维原料成分分析课件
1. 测定原理
❖ 用20%的硝酸和80%的乙醇混合液多次 处理试样，使试样中的木素被硝化并有部分 被氧化，生成的硝化木素和氧化木素溶于乙 醇溶液中。与此同时，亦有大量的半纤维素 被水解、氧化而溶出。所得残渣即为硝酸— 乙醇纤维素。
2．仪器
❖ （1）回流冷凝装置（2）真空吸滤装置（3）1G2 玻璃砂心滤器（4）分析天平（5）干燥器等。
❖ 纤维素的测定方法有多种，最常用的有： 硝酸—乙醇法和氯化法也称克—贝纤维素。 硝酸—乙醇法的优点是不需要特殊装置，操 作较简便、迅速，不但适用于木材原料也适 用非木材纤维原料的测定,并且所用试样不用 有机溶剂抽提。最后所取得的纤维素仅含少 量的木素和半纤维素，纯度比氯化法高。所 以此法更被广泛使用。
❖ 生产普通纸张，对灰分要求是不严格的，但 生产电绝缘性要求较高的纸和精制浆（人造丝浆） 时，则需严格控制灰分含量。
❖ 要注意测定时草类原料灰分与木材原料有什么 不同？
❖ 草类原料由于二氧化硅较多，灼烧时容易结块， 所以在测草类原料的灰分时，应加醋酸镁乙醇溶 液。或从室温开始烧，至黑色炭素烧尽为止。
❖ 通常在蒸煮前先测定原料的水分，来作 为计算和控制生产的依据。另外，在植物纤 维原料分析中，各种成分的百分含量，均需 按原料的绝干质量来计算，所以水分的测定 是其他成分测定的基础。
❖ 水分测定通常采用烘干的方法，烘干的 温度通常采用105±2℃，并且已被列为国家 标准测定方法，参见GB/T2677.2—1993。
❖ 2.测定方法 称2g试样，首先用苯醇混合液抽提；然后把
试样移入250mL锥形瓶中，加入65mL蒸馏水、 0.5mL冰醋酸、0.6g亚氯酸钠，摇匀后扣上 25mL的小锥形瓶，在75的恒温水浴中加热处 理1小时，处理3～4次后，用1G2玻璃滤器过滤
植物纤维化学
植物纤维生物降解性面临的挑战
• 降解速度：如何提高植物纤维的降解速度，满足环保需求 • 降解产物：如何减少植物纤维降解过程中的有害物质产生，提高环保性能 • 成本问题：如何降低植物纤维生物降解材料的生产成本，提高市场竞争力
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
Docs
半纤维素的结构
• 为支链高分子，由多种糖单元组成 • 与纤维素共同构成植物纤维的细胞壁
木质素的结构
• 为三维网状高分子，由多种酚类化合物 通过碳-碳键和碳-氧键连接而成 • 赋予植物纤维高强度和韧性
植物纤维的分类与特点
植物纤维的特点
• 纤维素纤维：具有良好的吸湿性、透气性和柔软性，但强度和耐磨性较差 • 半纤维素纤维：具有良好的强度和韧性，但吸湿性较差 • 木质素纤维：具有良好的强度、韧性和耐磨性，但柔软性较差
植物纤维的力学性能
• 纤维的强度是指抵抗外力作用的能力，通常以N/tex表示 • 纤维的伸长率是指在外力作用下变形的能力，通常以**%**表示 • 纤维的弹性模量是指抵抗变形的能力，通常以GPa表示
植物纤维力学性能的影响因素
• 纤维的化学组成：纤维素、半纤维素和木质素的含量和种类影响力学性能 • 纤维的结构：分子链的螺旋结构、微晶区和非晶区的比例影响力学性能 • 纤维的处理条件：温度、压力、时间等影响力学性能
植物纤维复合材料的种类
• 塑料复合材料：如聚丙烯/植物纤维复合材料、聚酯/植物纤维复合材料等 • 金属复合材料：如铝/植物纤维复合材料、铜/植物纤维复合材料等 • 陶瓷复合材料：如氧化铝/植物纤维复合材料、碳化硅/植物纤维复合材料等
植物纤维复合材料的性能
• 力学性能：具有较高的强度、刚性和耐磨性 • 热性能：具有较好的热稳定性和热导率 • 电磁性能：具有较好的电导率和磁导率 • 环保性能：具有较好的生物降解性和可再生性
• 降解速度：如何提高植物纤维的降解速度，满足环保需求 • 降解产物：如何减少植物纤维降解过程中的有害物质产生，提高环保性能 • 成本问题：如何降低植物纤维生物降解材料的生产成本，提高市场竞争力
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半纤维素的结构
• 为支链高分子，由多种糖单元组成 • 与纤维素共同构成植物纤维的细胞壁
木质素的结构
• 为三维网状高分子，由多种酚类化合物 通过碳-碳键和碳-氧键连接而成 • 赋予植物纤维高强度和韧性
植物纤维的分类与特点
植物纤维的特点
• 纤维素纤维：具有良好的吸湿性、透气性和柔软性，但强度和耐磨性较差 • 半纤维素纤维：具有良好的强度和韧性，但吸湿性较差 • 木质素纤维：具有良好的强度、韧性和耐磨性，但柔软性较差
植物纤维的力学性能
• 纤维的强度是指抵抗外力作用的能力，通常以N/tex表示 • 纤维的伸长率是指在外力作用下变形的能力，通常以**%**表示 • 纤维的弹性模量是指抵抗变形的能力，通常以GPa表示
植物纤维力学性能的影响因素
• 纤维的化学组成：纤维素、半纤维素和木质素的含量和种类影响力学性能 • 纤维的结构：分子链的螺旋结构、微晶区和非晶区的比例影响力学性能 • 纤维的处理条件：温度、压力、时间等影响力学性能
植物纤维复合材料的种类
• 塑料复合材料：如聚丙烯/植物纤维复合材料、聚酯/植物纤维复合材料等 • 金属复合材料：如铝/植物纤维复合材料、铜/植物纤维复合材料等 • 陶瓷复合材料：如氧化铝/植物纤维复合材料、碳化硅/植物纤维复合材料等
植物纤维复合材料的性能
• 力学性能：具有较高的强度、刚性和耐磨性 • 热性能：具有较好的热稳定性和热导率 • 电磁性能：具有较好的电导率和磁导率 • 环保性能：具有较好的生物降解性和可再生性
纺织材料学课件第二章_植物纤维(棉)
15
（3） 截面结构 棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生
层、次生层和中腔四个部分组成。
棉纤维结构示意图
16
表皮层：影响表面性质
（1）棉蜡、果胶和脂肪组成。
（2）具有防水和润滑作用，使棉 纤维具有良好的适宜于纺纱的表 面性能，但棉腊会影响染整加工， 应在染整加工前将其去除。
初生层：约束和保护作用
（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转， 形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。
10
“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形 态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维 的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生 扭转，形成“天然转曲”。
天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利 于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。
称。（有时亦做为棉植物、棉植物开的花的名称） 剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。
5
（一）棉纤维的分类
1.按品种分类
（1） 细绒棉（陆地棉）：原产于美洲大陆。种植量占98% 以上，产量高。长度：23-32mm；细度：0.14-0.22tex；强 度：2.94-4.4cN/根。(1N=100cN) 纺厂主要原料 （2） 长绒棉（海岛棉）：原产于美洲西印度群岛，又细又 长又结实的棉花，我国新疆盛产长绒棉。长度：33-75mm； 细度：0.09-0.14tex；强度：3.9-4.9cN/根。高档棉产品原料。 （3）粗绒棉（亚洲棉）：原产于印度，纤维粗短只能纺粗 特纱，产量低，纺织价值低，已趋淘汰。长度：15-24mm； 细度：0.25-0.4tex；强度：4.4-6.9cN/根。 （4）草棉（非洲棉）：纤维粗短，停止种植。
24
（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解 破坏，特别在碱性条件下更严重。（需注意氧化性 漂白的条件） （5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。 （6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。
（3） 截面结构 棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生
层、次生层和中腔四个部分组成。
棉纤维结构示意图
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表皮层：影响表面性质
（1）棉蜡、果胶和脂肪组成。
（2）具有防水和润滑作用，使棉 纤维具有良好的适宜于纺纱的表 面性能，但棉腊会影响染整加工， 应在染整加工前将其去除。
初生层：约束和保护作用
（3）转曲期：棉纤维干涸后，胞壁产生扭转， 形成不规则的螺旋形，称为天然转曲。
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“天然转曲”的成因：纤维素以螺旋状原纤形 态一层一层沉积，螺旋方向有左也有右，在纤维 的长度方向反复改变，当纤维干涸后，胞壁产生 扭转，形成“天然转曲”。
天然转曲使棉纤维具有一定的抱合力，有利 于纺纱工艺的进行和成纱质量的提高。
称。（有时亦做为棉植物、棉植物开的花的名称） 剥桃棉——从非自然开裂的棉铃中剥取的棉花。
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（一）棉纤维的分类
1.按品种分类
（1） 细绒棉（陆地棉）：原产于美洲大陆。种植量占98% 以上，产量高。长度：23-32mm；细度：0.14-0.22tex；强 度：2.94-4.4cN/根。(1N=100cN) 纺厂主要原料 （2） 长绒棉（海岛棉）：原产于美洲西印度群岛，又细又 长又结实的棉花，我国新疆盛产长绒棉。长度：33-75mm； 细度：0.09-0.14tex；强度：3.9-4.9cN/根。高档棉产品原料。 （3）粗绒棉（亚洲棉）：原产于印度，纤维粗短只能纺粗 特纱，产量低，纺织价值低，已趋淘汰。长度：15-24mm； 细度：0.25-0.4tex；强度：4.4-6.9cN/根。 （4）草棉（非洲棉）：纤维粗短，停止种植。
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（4）氧化剂的作用：氧化剂会使纤维素发生降解 破坏，特别在碱性条件下更严重。（需注意氧化性 漂白的条件） （5）微生物的作用：不耐霉菌，霉变后强力下降。 （6）染色性：染色性好，可用多种染料进行染色。
精品课 植物纤维化学
精品课植物纤维化学植物纤维的化学结构植物纤维是植物中含有的复杂生物聚合物，主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。
纤维素纤维素是植物纤维中最丰富的成分，约占其重量的40-60%。
它是由β-D-葡萄糖单元组成的直链聚合物，每个葡萄糖单元以β-1,4-糖苷键连接。
纤维素分子排列成紧密有序的结晶结构，赋予纤维强度和刚度。
半纤维素半纤维素是一组异质性聚合物，约占植物纤维重量的15-35%。
它们由多种糖类单体组成，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖。
半纤维素分子较短且无规，连接纤维素微纤维，提供结构稳定性和柔韧性。
木质素木质素是一种复杂的芳香聚合物，约占植物纤维重量的15-30%。
它赋予纤维硬度、耐腐性和防水性。
木质素分子通过醚键和酯键与纤维素和半纤维素连接。
植物纤维的性质植物纤维的性质取决于其化学结构。
纤维素的强度和刚度使纤维具有很高的抗拉强度和弹性模量。
半纤维素的柔韧性和可塑性赋予纤维柔韧性和抗皱性。
木质素的疏水性和抗腐性保护纤维免受水分和生物降解的影响。
植物纤维的应用植物纤维广泛应用于造纸、纺织、建筑和复合材料等领域。
造纸：纤维素是造纸的主要原料，为纸张提供强度和韧性。
纺织：棉花、麻和亚麻等天然植物纤维用于生产服装、家纺和工业织物。
建筑：木材和竹子等植物纤维用于建造房屋、桥梁和其他结构。
复合材料：植物纤维增强聚合物复合材料在轻量化、耐用性和可持续性方面具有应用潜力。
植物纤维的修饰植物纤维可以进行化学或物理修饰以改善其性能。
化学修饰包括氧化、乙酰化和酯化，它们可以改变纤维的亲水性、吸湿性和热稳定性。
物理修饰包括纤维化、表面粗糙化和涂层，它们可以增强纤维的强度、抗皱性和抗菌性。
植物纤维的可持续性植物纤维是一种可再生和可持续的资源，与合成纤维相比，其环境足迹较低。
植物纤维的种植和加工需要更少的能源和水，并且可以生物降解，减少环境污染。
植物纤维化学第4讲化学组成
② 木材、非木材灰分比较
木材
非木材
灰分成分 CaO、K2O、MgO
含量
<1%
SiO2 >2%
灰分含量: 木材 < 非木材
存在部位 果胶质
叶、稍、节、节间
说明：
a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料 的灰分多数在2－5％；(竹1%，稻草10～15%)
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以 及灰分中各种元素的比例不同，与植物生长环境 也有关系
三种主要组分的关系
纤维素是骨架物质，木素、半纤维素是填充剂和粘合剂
常见三类原料的主要化学组分含量比较（%）
项目
纤维素
半纤维素 其中
葡萄糖甘露糖 木糖
木素
针叶木 45 26
阔叶木 45 34
禾本科 42 40
16
5
0
9
25
33
29
21
17
化学制浆就是溶解木素，分离出纤维；木素 是原料及纸浆发色的主要原因。因此原料 及纸浆中的木素含量是制定蒸煮及漂白工 艺条件的重要依据。
第二部分 化学部分
植 物 纤 维 的 化 学 组 成
第四章
提 取 物
第五章
纤
半
木
维
纤
素
素
维
素
第六章
第七章
第八章
水分测定方法：
(1）烘干法（2）蒸馏法（3）仪表法 木材的吸湿性是指木材由空气中吸收水分或 蒸发水分的性能。
湿材在空气中会发生水分蒸发，此过程为解吸过程 干材会由空气中吸着水分，此过程为吸湿过程
细胞壁主要组分
细胞壁少量组分
（高分子量物质）
（低分子量物质）
小学教育ppt课件教案植物的工业利用与植物纤维
社会责任感提升途径
参与社区环保活动
01
组织学生参与社区的环保公益活动，如清理河道、捡拾垃圾等
，让他们为社会作贡献的同时提升社会责任感。
环保宣传与教育
Hale Waihona Puke 02鼓励学生成为环保宣传员，向家人和周围人宣传环保知识和理
念，促进全社会的环保意识提高。
参与环保科研项目
03
引导学生参与简单的环保科研项目，如水质检测、空气污染调
复合型植物纤维材料
复合型概述
复合型植物纤维材料是由两种或两种以上的植物纤维通过物理或化学方法复合而成。这类材料能够综 合各组分纤维的优点，产生协同效应，提高材料的整体性能。
研发进展
复合型植物纤维材料的研发已成为当前的研究热点。例如，将竹纤维与棉纤维复合，可制得兼具竹纤 维抗菌性和棉纤维柔软性的纺织品；将麻纤维与合成纤维复合，可制得强度高、耐磨性好的复合材料 。
05
CATALOGUE
实验方法与技能培养
实验设计思路及步骤
确定实验目的
了解植物纤维的工业利 用价值，探究不同植物 纤维的物理和化学性质
。
选择实验材料
收集不同种类的植物纤 维样品，如棉花、亚麻
、竹纤维等。
设计实验步骤
包括纤维的预处理、性 质测试（如拉伸强度、 吸水性等）、化学分析
等。
预期实验结果
根据实验目的和已知知 识，预测可能的实验结 果，并制定相应的数据
植物纤维物理性质
强度与韧性
植物纤维具有较高的强度 和韧性，能够承受较大的 拉伸和压缩力。
吸水性
植物纤维具有良好的吸水 性，能够吸收并保持大量 水分。
透气性
植物纤维具有多孔结构， 使得它们具有良好的透气 性和透湿性。
植物纤维网1ppt课件
实样图片（三）
CF网物理特性
CY4
厚度
测量
0.5-0.7cm
干抗拉强度 ASTMD-4632 244N
湿抗拉强度 ASTMD-4632 177N
干伸长率
ASTMD-4632 29%
湿伸长率
ASTMD-4632 35%
重量(100m2) ASTMD-3776 42kg
空格面积
测量
65㎡
最大承受流速 观测
植物纤维网
生态防护中的应用
产品介绍
• 植物纤维编织网，又称CF网。 • 采用天然植物粗纤维（椰纤维），经高温、高压、消毒处
理，通过特殊工艺制成。 • 纤维成分是：0.25%半纤维素酶、45%木质素、43%纤维
素和4%胶质。 • 线径0.5±0.2cm,网眼大小为1~5cm。
实样图片（一）
实样图片（二）
使用效果
使用效果（二）
ห้องสมุดไป่ตู้
2.74m/s
CY7 0.7-0.8cm 244N 177N 29% 35% 72kg 48㎡ 3.35m/s
CY9 0.9-1.0cm 244N 177N 29% 35% 92kg 38㎡ 4.88m/s
主推领域
• 高速公路边坡、铁路边坡，矿山、 路堤、河堤、溪岸、高尔夫场地、 水土保护、植物培育、土壤生物工 程、裸露山体边坡、填方等防护及 绿化。