纤维素的结构及性质学习资料
一.结构
纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C6H10O5化学结构的实验分子式为（C6H10O5）n早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。
O O
O
O
O
O
O
O
O
1→4）苷键β-D-葡萄糖
纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征
做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。
纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。
表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
项目纤维素木质素半纤维素
结构单元吡喃型D－葡
萄糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、
半乳糖、葡萄糖醛酸
结构单元间连接键β-1,4-糖苷键多种醚键和C-C
键，主要是
β-O-4型醚键
主链大多为β-1,4-糖苷键、支
链为
β-1,2-糖苷键、β-1,3-糖苷键、
β-1,6-糖苷键
聚合度几百到几万4000 200以下
聚合物β-1,4-葡聚糖G木质素、GS木
质素、
GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖
结构由结晶区和无
定型区两相
组成立体线性
分子α不定型的、非均一
的、非线性
的三维立体聚合
物
有少量结晶区的空间结构不
均一的分子，大多为无定型
三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间
有化学健作用
与木质素之间有化学健作用
天然纤维素原料除上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。天然纤维素原料不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，在常温下，也不为稀酸和稀碱所溶解。
三．纤维素的分类
按照聚合度不同将纤维素划分为：α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素，据测α-纤维素的聚合度大于200、β-纤维素的聚合度为10～100、γ-纤维素的聚合度小于10。工业上常用α-纤维素含量表示纤维素的纯度。
综纤维素是指天然纤维素原料中的全部碳水化合物，即纤维素和半纤维素的总和。
按照晶型结构纤维素分为五类：Ⅰ－Ⅴ型。纤维素的结晶具有多型性。固态纤维素存在5种变体，纤维素晶体在一定条件下可以转变成各种结晶变体，其中Ⅰ型是天然纤维素的晶型，Ⅰα是三斜晶胞模型、Ⅰβ是单斜晶胞模型，而Ⅰα是一种亚稳态结构，它能转变成稳定结构Ⅰβ构型。其它的Ⅱ－Ⅴ型均为“人造纤维”的模型。
四．天然纤维素的形态
结晶结构纤维素的聚集状态，即所谓纤维素的超分子结构。X射线衍射研究发现纤维素大分子的聚集体中包括结晶区和无定型区，结晶区部分分子排列的比较整齐、有规则，呈现清晰的X射线衍射图，密度大，1.588g/cm3,晶胞结构为单斜晶胞模型，；无定型区的分子排列不整齐、较疏松，因而密度较低，1.500 g/cm3从结晶区到无定型区是逐步过渡的，无明显界限。在结晶区葡萄糖基2，3，6位的原游离羟基的位置上均已形成氢键，只有在无定型区才有部分游离羟基存在。很多化学处理和热处理都会使晶型发生变化，球磨可以使晶格完全破坏。
纤丝结构天然纤维素具有10000个葡萄糖单元；原纤维大约含有60～80根纤维素分子；微纤丝由基原原纤维所构成，尺寸比较固定；大纤丝由一个以上的微纤丝构成，其大小随原料来源或加工条件不同而有差异。在基原原纤维的周围存在着半纤维素，在微纤丝的周围存在着许多木质素，因此，微纤丝只有在脱木素后才能观察到，基元原纤维只有在半纤维素水解后才能观察到。
五．纤维素理化性质
纤维素的物理性质
红外光谱中，主要表征纤维素的原子团包括有CH2、CH、C－O－C、OH、C－C－H、C－O－H等。特征吸收的波数为2900cm-1、1425 cm-1、1370 cm-1、895 cm-1是纤维素中β-D-葡萄糖基的特征吸收峰这些特征峰还可以测定纤维素的结晶度。
纤维素的润胀作用，纤维素的游离羟基对许多溶剂和溶液有强的吸引力，但吸附水只在无定型区，结晶区并没有吸附水分子。纤维素所吸附的水有一部分是
纤维素的结构及性质
一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚 体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C 6H 10 O 5 化学结构的实验分子式为 （C 6H 10 O 5 ） n 早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复 单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
半纤维素简介与知识点总结
第三节半纤维素 一、半纤维素的分离与测定 半纤维素存在于各种植物原料中，在牛纤维素基础理论研究或应用机理研究巾，往往需要把半纤维素从原料中分离出来，分离要彻底，并且要尽量减少半纤维素的裂解。但由于中纤维素与木素之间有化学键联接，此复合体简称L.C．C，与纤维素虽没化学键联接，但结合紧密，性质近似，所以半纤维素的分离是比较复杂的。 1．半纤维素的分离 纤维原料中除了三大组成外，还有其它少量组分存在，在半纤维素的分离(抽提)前必须先把这些少量组分除去。通常是采用苯一乙醇或丙酮抽提除去。经过抽提后的试料，称为无抽提物试料。分离提取半纤维素有两种方法，一是直接抽提法，二是制成综纤维素后再提取。直接抽提法适用于阔叶木和草类原料，不适用于针叶木，因为针叶木管胞次生壁的木质化程度高，使碱不易进入，因而分离出来的半纤维素很少，无实用价值。直接法所得的半纤维素量少，且杂质也多，给提纯工作增加困难。因此，大多数是制备综纤维素，再从综纤维素中抽提半纤维素，这种做法比较普遍。 2．半纤维素的测定 对半纤维素的测定研究，自60年代以来，所用方法日趋完善。现在除用部分水解法、高碘酸盐氧化法及甲基化法外，又增加了Smith降解法，并且用色谱和质谱联用鉴定技术等。现以白桦半纤维素为例，将这些方法的主要原理简介如下： (1)部分水解法。将半纤维素水解，得到糖的复合物，主要含木糖和糖醛酸。用阴离子交换树脂将这两种糖分离，而糖醛酸又可用色谱法分成三种。 (2)高碘酸盐氧化法。高碘酸盐氧化法可以测定聚糖还原性末端基的数目和支链情况，因此可以通过高碘酸盐的消耗量和形成的甲酸量计算末端基和支链的数目。 (3)Smith降解法。它是目前用得最多的办法，是在高碘酸盐氧化的基础上发展起来的方法。其基本原理是：聚糖经过高磺酸的氧化后用硼氢化钠还原，然后进行酸水解、还原，最后用色谱鉴定所得产物，藉以了解聚糖结构情况。
纤维素结构
纤维素的结构 引言 纤维素是地球上存在的最丰富的可再生有机资源, 在高等植物、细菌、动物、 海藻等生物中广泛存在, 每年总量有几百亿吨, 具有巨大的经济开发价值[1]。五 十年代至六十年代，由于合成高分子材料的兴起，纤维素资源的开发研究受到极大的影响。七十年代初期，由于国际上出现了石油危机，这种曾被忽视的可更新资源又再次被重视起来.能否利用这些丰富的可再生资源是解决未来能源问题的关键因素。因此，世界各国都很重视纤维素的研究与开发[2]。纤维素结构是纤维素性能研究及应用的基础，本文就纤维素的化学剂物理结构进行了概述。 1纤维素的化学结构 纤维素的元素组成为：C=44.44%，H=6.17%,O=49.39%, 其化学实验式(C 6H 10O 5)n （n 为聚合度，一般高等植物纤维素的聚合度为7000—150000）[3] 纤维素大分子的基环是脱水葡萄糖，其分子式为(C 6H 10O 5)。纤维素的化学结构是由D-吡喃葡萄糖环彼此以β- 1, 4-糖苷键以C1椅式构象联结而成的线形高分 子化合物[4]，其结构表达式如图1所示。 非还原端 纤维二糖 还原端 图1 纤维素链结构 除两端的葡萄糖基外，每个葡萄糖基上都有三个游离羟基，分别位于C 2、C 3和C 6位上，所以纤维素的分子可以表示为[[C 6H 7O 2(OH)3]n,其中C 2和C 3位上为仲醇羟基，C 6位上为伯醇羟基，他们的反应能力不同，对纤维素的性质具有重要影 响，如纤维素的酯化、醚化、氧化和接枝共聚，以及纤维素之间的分子间氢键作用，纤维素的溶胀与水解都与纤维素的羟基有关。 纤维素大分子两端的葡萄糖末端基，其结构和性质不同，一端的葡萄糖末端基在C4上存在一个苷羟基，此羟基的氢原子易转移，与基环上的氧原子结合，使氧环结构转变为开链式结构，在C1处形成醛基，具有潜在还原性，固有隐形醛基之称。左端的葡萄糖末端为非还原性的，由于纤维素的每一个分子链一端是还原性，另一端是非还原性，所以纤维素分子具有极性和方向性。 纤维素以及糖链形成以后，其葡萄糖残基上的经基和分子间或者内部的经基基团形成稳定的氧键网络，平行面上的糖链形成稳定的一层糖链片层，使纤维糖链形成极为稳定的超大分子，图2为糖链片层的结构模型。
半纤维素综述
半纤维素综述 091060002 钟毅铭 一、什么是半纤维素(hemicellulose)： ①是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳 糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。 ②半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维 的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。１.构成半纤维素的主要糖基： ①糖基：D-木糖、D-甘露糖、D－葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、 4-氧甲基-D-葡萄糖醛酸及少量L-鼠李糖、L-岩藻糖等。 ②半纤维素主要分为三类： Ⅰ、聚木糖类 Ⅱ、聚葡萄甘露糖类 Ⅲ、聚半乳糖葡萄甘露糖类。 ２.半纤维素结构： 3.半纤维素的生物合成： 在植物细胞德尔内质网的核蛋白体上合成的蛋白质可以向高尔基体转移并进行糖苷化,合成的半纤维素包含在高尔基囊泡内并向细胞表面移动,在细胞膜处高尔基囊泡融合成连续的质膜,从而使半纤维素粘到细胞壁上。高尔基体之所以能产生半纤维素，使高尔基体能产生合成半纤维素所需的酶。
4.半纤维素的命名法： ①先写支链糖基，后写主链糖基；含量少在前，含量多在后；词首加“聚”。 ②只写主链糖基，不写支链糖基，词首写“聚”字 ③将构成半纤维素的各种糖基都列出来，首先写支链少的糖基，再写支 链多的糖基，最后写主链糖基。 分支度：分子中支链数与分子量的比值，表示半纤维素分子结构中枝链的多少。用相同溶剂在相同条件下同一类半纤维素中分枝度高的半纤维素溶解度高。 5.半纤维素在细胞壁中的分布： ①半纤维素浓度分布的趋势为胞间层和细胞外壁较高，次生壁，特别 S2层中最低。 ②半纤维素浓度在S1外层最多，从S1向S2方向降低，在S1/S2交界 处半纤维素浓度重新增加到S1外层的水平，在S2层逐渐下降到一个水平，并在此水平基本恒定，到S2/S3交界处，浓度又重新上升，S3层的半纤维素浓度通常与S2层中部差不多或稍高。 二、半纤维素的分离与提取： 1.分离前的准备： ①微量组分的去除。 ②综纤维素的制备。 2.抽提： 浓碱溶解硼酸铬分级抽提法（对象：针叶木原料）、逐步增加碱液浓度分级抽提法（对象：针叶木综纤维素）、单纯碱抽提法（对象：阔叶木与草类原料中的聚木糖）、二甲亚砜抽提法（优点：可以保留半纤维素中乙酰基）。 三、半纤维素化学结构的研究方法： ①部分水解法。 ②高碘酸盐氧化法。 ③Smith降解法。
纤维素结构
纤维素结构 structure of cellulose 包括纤维素的化学结构和物理结构。 纤维素的化学结构纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基（失水葡萄糖）组成。简单分子式 为[kg2](C H10O)；化学结构式可用下二式表示： 霍沃思式是由许多D-葡萄糖基（1-5结环）,藉1-4,β-型联结连接起来的,而且连接在环上碳原子两端的OH和H位置不相同，所以具有不同的性质。式中为聚合度。在天然纤维素中,聚合度可达10000左右；再生纤维素的聚合度通常为200～800。在一个样品中，各个高分子的聚合度可以不同，具有多分散性。 [1045-05] 椅式由于内旋转作用，使分子中原子的几何排列不断发生变化，产生了各种内旋转异构体，称为分子链的构象。纤维素高分子中，6位上的碳-氧键绕5和6位之间的碳-碳键旋转时,相对于5位上的碳-氧键和5位与4位之间的碳-氧键可以有三种不同的构象。如以g表示旁式,t表示反式，则三种构象为gt、tg、和gg（图1[C(6位)上O H基团的 构象]H基团的构象" class=image>）。多数人认为,天然纤维素是gt构象，再生纤维素是tg构象。 [1045-06] 在纤维素分子链中，存在着氢键。这种氢键把链中的O(6位上的氧)与O2'以及O与
O5'连接起来使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。在砌入晶格以后, 一个高分子链的O与相邻高分子的O之间也能生成链间氢键（图2[纤维素高分子的链中 和链间氢键]）。 纤维素的物理结构晶胞及其参数具有一定构象的纤维素高分子链按一定的秩序堆砌，便成为纤维素的微晶体，微晶体的组成单元称为晶胞。代表晶胞尺寸的参数可以从纤维素的宽角X射线图象（图3[纤维素的宽角X射线纤维图 象]）直接算出。 在纤维素中存在着化学组成相同，而单元晶胞不同的同质多晶体（结晶变体）,常见的结晶变体有四种,即纤维素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。四种结晶变体的晶胞参数见表[纤维素的各种结晶变体的晶胞参
植物纤维素化学试题
浙江理工大学 二O一O年硕士学位研究生招生入学考试试题 考试科目：植物纤维化学代码：963 （*请考生在答题纸上答题，在此试题纸上答题无效） 一、名词解释（3×5=15分） 1. 亲电试剂 2. 玻璃转化点 3. 结晶度 4. 剥皮反应 5. —纤维素 二、选择题(2×10=20分(1-6单选，7-10多选)) 1. 针叶材的管胞约占木质部细胞总容积的二-1。 A 45-50%B90-95%C60-70%D30-50% 2. 我们所得到的分离木素中二-2木素和原本木素结构是一样的。 A磨木B Brauns C 硫酸 D 没有一种 3. 无论是碱法还是亚硫酸盐法制浆、脱木素化学过程主要是一种二-3反应。 A 亲电 B 氧化 C 磺化 D 亲核 4. 用NaClO2处理无抽提物木粉、使木素被氧化而除去，剩下的产物为：二-4。 A 综纤维素 B β－纤维素 C 克－贝纤维素 D 氧化纤维素 5. 碱法制浆中、部分木素结构单元的α-醚键断裂后形成二-5中间产物。 A 亚甲基醌 B 正碳离子 C 酚型结构 D 非酚型结构 6. 木素生物合成过程中、不属于首先合成的木素结构单元是：二-6。 A 香豆醇 B 紫丁香醇 C 松柏醇 D 芥子醇 7. 在酸性亚硫酸盐制浆中、木素的缩合方式主要有：二-7。 A Cβ-C5 B Cα-C6 C Cα-C1 D Cβ-C1 E Cβ-C2 8. 半纤维素上的功能基主要有：二-8。 A 羰基 B 羧基 C 乙酰基 D 羟基 E 甲氧基
9. 半纤维素又可称为：二-9。 A 非纤维素的碳水化合物 B 木聚糖 C 结壳物质 D 填充物质 E 骨架物质 10. 一般树皮都含有较多的二-10，故不宜造纸。 A 灰分 B 鞣质 C 木栓质 D 果胶质 E 木素 三、判断题（2×10=20分，正确的打“T”，错误的打“F”） 1. 纤维素单位晶胞的Meyer-Misch模型和Blackwell模型的主要区别在于前者没有考虑纤维素的椅式构象和分子内氢键。 2. 一般来说，吡喃式配糖化物中，β型的酸水解速率低于α型的。 3. 各种碱对纤维素的润胀随着碱浓度的增大，其润胀能力增大。 4. 纤维素的氢键对纤维素纤维及纸张的性质影响不大。 5. 木材在碱法蒸煮过程中木素与氢氧化钠的反应，非酚型结构如在α-碳原子上连有OH基的β-芳基醚键也可以断裂，形成环氧化合物的中间物以及苯环上芳基甲基醚键断裂。 6. 在木素大分子中，大约有60%-70%的苯丙烷单元是以醚键的形式联接到相邻的单元上的，其余30%-40%的结构单元之间以碳-碳键联接。 7. 木材在碱法蒸煮过程中，木素与氢氧化钠的反应首先通过木素大分子中酚型结构基团的α-芳基醚键、α-烷基醚键断裂，形成亚甲基醌中间物。 8. 针叶木的半纤维素主要是己糖，而阔叶木的半纤维素主要是戊糖。 9. 超过纤维饱和点再增加的水称为饱和水。 10. 从木素浓度来看：次生壁>复合胞间层> 细胞角隅胞间层。 四、填空题（每空1×25=25分） 1. 木素分子中存在多种功能基，如（四-1 ）、（四-2 ）、（四-3 ）等，这些功能基影响着木素的化学性质和反应性能。 2. 使原料中的木素溶出转入溶液，（四-4 ）的同时，还必须（四-5 ），才能达到目的。 3. 木素分子的生色基团（发色基团）有：（四-6 ）、（四-7 ）、（四-8 ）、（四-9 ）等。 4.纤维素分子量和聚合度的测定方法有（四-10 ）、（四-11 ）、（四-12 ）等。(三种即可) 5. 半纤维素的碱性降解包括（四-13 ）和（四-14 ）。 6. 针叶木的有机溶剂抽出物主要成分是（四-15 ），阔叶木的有机溶剂抽出物主要成分是（四-16 ），而草类的有机溶剂抽出物主要成分是（四-17 ）。 7. 木素的化学反应类型有：（四-18 ）和（四-19 ）。
半纤维素提取技术及综合利用研究进展
?论文与综述? 半纤维素提取技术及综合利用研究进展 张伯坤,张美云,李金宝 (陕西科技大学,陕西西安710021) [摘 要] 半纤维素是生物质的重要组成成分,综合利用潜力大,可以将其转化为高附加值、多元化的 产品。概述了半纤维素的提取技术及其综合利用研究进展,同时提出了对其综合利用的难点和解决建议。 [关键词] 半纤维素;生物质;综合利用 随着我国经济的持续快速发展,对能源的需求也日益增加,而石油和天然气等常规能源的储量已日益减少,并且在其利用的过程中造成了严重的环境污染,寻找新的替代能源成为21世纪最为紧迫的任务[1]。目前,我国在大力地开发生物质资源,而鉴于造纸工业的特点,可以将造纸工业与生物质精炼结合起来,这样做无疑可以使造纸企业得到多赢。例如:在传统的碱法制浆过程中,占木材原料质量约20%的半纤维素会溶解而进入制浆黑液,这些黑液 通常是通过碱回收系统被燃烧发电等。但其中半纤 维素的热值比较低,如果将这些半纤维素转化为新的生物质产品如乙醇、聚合物等,则可以大大提高其附加值[2]。因此,在制浆造纸工业中可采取蒸煮之前预抽提的方式,将预抽提出来的半纤维素通过多种方式进行综合利用。1 半纤维素提取 传统化学法制浆一般是直接处理原料,原料中的生物质尤其是半纤维素大部分进入制浆废液而被浪费掉,忽略了半纤维素作为生物质资源的潜在价值。例如:半纤维素可以通过水解发酵生产燃料乙醇,也可以用作造纸助剂等。因此,可以考虑在制浆工段之前采用条件比较温和的预处理方法分离出纤维原料中的一部分半纤维素,然后将此半纤维素水解发酵制得乙醇或直接提取乙酸等化学品。尽管人们研究了多种预处理的方法,如生物法、化学法、物理法等,但是预处理的研究还有待进一步加强,因为现在的预处理方法成本缺乏优势,与化工燃料相比, 收稿日期:2009-04-09基金项目:陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项(2008ZD KG -43)资助项目。 优势不明显1.1 高温液态水预处理提取半纤维素 热抽提半纤维素的方法主要有两种,分别是微波辐射法和水蒸汽法。Alexandra [3]等人研究了从大麦壳中抽提水溶性的半纤维素,研究表明,相对其他抽提方法而言,水蒸气抽提更具有潜力,因为水蒸气抽提工艺条件温和,使用化学品减少,从而降低了对环境的影响。相比碱法而言,这种抽提方法的优势在于,半纤维素的破坏程度小,无论是低聚阿拉伯基木聚糖,还是多聚阿拉伯基木聚糖,其乙酰基团没有受到破坏,从而保证了半纤维素的多种用途,比如通过化学改性,增加半纤维素的疏水性,开发新材料。Alexandra [4]等研究了在微波条件下用高温液态水提取半纤维素,研究发现提高温度可以提高半纤维素的提取率,但同时多聚糖的分子量变小,半纤维素受到破坏程度提高。1.2 弱酸或弱碱提取半纤维素 半纤维素在酸性条件下容易降解,但是在弱酸介质条件下,只要控制好酸解温度、时间和浓度,不仅大部分半纤维素可以抽提出来,而且纤维素受到的影响不大,这为半纤维素的综合利用创造了有利条件。如在温和的温度条件下,Charles [5]等人用稀硫酸(约0.5%～1.0%)有效地从玉米秆中抽提出并回收大部分半纤维素,回收的形式为可溶的糖类,如果采用氨水来控制预处理液的p H ,同时加入少量Ca (O H )2,预处理效果更好,并且预处理条件也会更加温和。与上面的高温液态水处理相比,稀酸预处理提高了半纤维素的得率,但预处理的成本增加。曹邦威[6]等在对制浆造纸产业模式转变的思考中提出:在制浆前先从木片中抽提出半纤维素,再转化成乙醇和糖基聚合物。在碱法制浆前,先用温度 — 21— 2009年 第3期 《黑 龙 江 造 纸》
纤维的分子结构和化学性质(精)
第一节纤维的分子结构和化学性质 成纤高分子：1）线性、长链的分子结构，即使有侧基或支链，也比较短、小。 2）以碳原子为主链的构成元素，因此大多数纤维高分子是有机高分子，即有机纤维。 3）分子链有一定长度，分子间可以达到高的相互作用而有强度。 染整关注：纤维高分子与水有无结合基团、与染料分子有无作用点、与整理剂等有无结合点，是共价键结合、离子键结合、氢键结合还是范得华作用力结合。 例如： 棉纤维麻纤维聚乙烯纤维聚丙烯纤维： 分子结构差异大，左者所用染料和整理剂右者就无法使用。 一、纤维分类 二、纤维素纤维的分子结构和化学性质纤维素分子结构式
结构特点： 1) 环上三个—OH，反应活性点 2) 环间—O—，酸分解之，碱稳 3) 链端：有一隐-CHO，M低还原性 4) 链刚性，H-键多，强度高 5）聚合度 （二）纤维素分子化学性质 1、与酸作用 酸促使苷键水解:(反应式) 酸作用情况 酸使纤维素纤维织物初始手感变硬,然后强度严重下降。 纤维结构、酸的种类、作用时间、温度、纤维结构影响水解反应速率。 生产上应用：含氯漂白剂漂白后，稀酸处理，起进一步漂白作用；中和过剩碱；烂花、蝉翼等新颖印花处理。 用酸注意：稀酸、低温、洗净，避免带酸干燥。 2、与氧化剂作用 纤维素氧化后分子断裂，基团氧化变化，织物强度损伤。 纤维素分子对不同氧化剂作用有不同的敏感程度。 强氧化剂完全分解纤维素。中、低强度氧化剂在一定条件下氧化分解纤维素能力弱，可用来漂白织物。注意：空气中O2在强碱、高温条件易氧化、脆损纤维素织物，应避免。 氧化反应：Cell-OH + [O] Cell-CHO, Cell-C=O, Cell-COOH
半纤维素论文..
半纤维素材料制备、表征及材料化的应用 摘要： 随着石油煤炭的日渐枯竭和环境的日益恶化，全球面临着经济可持续发展的压力。生物质是地球上最重要、最广泛的可再生资源，生物质资源俨然成为了国家和地区可持续发展的重要战略资源，以农作物秸秆（半纤维素）为代表的一类原料成为大家研究和开发的热点。本实验通过绝干玉米芯和菜籽秆粉状物与碱溶液kOH（80g/L）进行提取，提取时间为2h，收集温度75度。收集上清液后用乙酸-乙醇进行沉淀得到半纤维素沉淀物。沉淀物经大量的乙醇-水清洗得到纯净半纤维素然后进行半纤维素XRD、红外、GPC表征。通过表征现象可分析出半纤维素的基团、包含的单糖以及单糖的含量。 半纤维素材料化应用是通过传统凝胶方法在试管中与水和乙醇等溶剂在高温下进行物理作用形成温度敏感水凝胶。 关键词:半纤维素、表征、水凝胶 Abstrzact：As oil coal draining and worsening environment, the world faces the dual pressure of economic sustainable development and environmental protection. Biomass resources has become the important strategic resources for the sustainable development of countries and regions, with crop stalks (hemicellulose) as the representative of the raw material become the hotspot of research and development。
纤维素的大分子结构
第三节棉纤维的结构 棉纤维的结构一般包括大分子结构、超分子结构和形态结构。棉纤维的性能基本上由这些结构所决定。因此，了解棉纤维结构可为检验棉花品质提供理论基础。 一、棉纤维的大分子结构 成熟的棉纤维绝大部分由纤维素组成。纤维素是天然高分子化合物，其分子式为（C6H10O5），大分子结构式如图1-3所示。 图1-3 纤维素大分子结构式 纤维素是一种多糖物质，每个纤维大分子都是由n个葡萄糖剩基，彼此以1-4苷键联结而形成的。所以，纤维素大分子的基本链节是葡萄糖剩基，在大分子结构式中为不对称的六环形结构，也称“氧六环”。相邻两个氧六环彼此的位置扭转180°，依靠苷键连成一个重复单元，即大分子单元结构是纤维素双糖，长度为1.03nm,是纤维素大分子结构的恒等周期。纤维素大分子的空间结构，如图1-4所示。 图1-4 纤维素大分子空间结构示意图 纤维素大分子的官能团是羟基和苷链。羟基是亲水性基团，使棉纤维具有一定的吸湿能力；而苷键对酸敏感，所以棉纤维比较耐碱而不耐酸。此外，纤维素大分子中氧六环之间距离较短，大分子之间羟基的作用又较多，所以纤维素大分子的柔曲性较差，是属于较僵硬的线型大分子，棉纤维表现为比较刚硬，初始模量较高，回弹性质有限。 二、棉纤维的超分子结构 超分子结构是指大于分子范围的结构，又称“聚焦态结构”。 （一）大分子间的结合力 棉纤维中大分子之间是依靠分子引力（又称“范德华力”）和氢键结合的。 1．分子引力 分子引力是永远存在分子间的一种作用力，是由偶极分子之间的静电引力、相邻分子之间诱导电动势引起的诱导力以及相邻原子上电子云旋转引起瞬间偶极矩产生的色散力综合组成。它的强度比共价键的强度小得多，而且与分子间的距离有关，作用距离约为0.3-0.5nm，当分子间距离大于0.5nm时，这种作用力可忽略不计。 2．氢键 氢键是大分子侧基上（或部分主链上）极性基团之间的静电引力。它的结合力略大于分子引力，在作用距离约0.23-0.32nm条件下能使相邻分子较稳定地结合。 （二）结晶态和非结晶态 纤维中大分子的排列是比较复杂的，一般存在两种状态，即某些局部区域呈结晶态，另一些局部区域呈非结晶态。纤维中大分子在规律地整齐排列的状态都叫“结晶态”，纤维中呈现结晶态的区域叫“结晶区”。在纤维的结晶区中，由于大分子排列比较整齐密实，缝隙孔洞较少，分子之间互相接近的各个基团的结合力互相饱和，因而纤维的吸湿较困难，强度较高，变形较小。棉纤维结晶区内结晶结构的最小单元，即单元晶格是由五个平行排列的纤维素大分子在两个氧六环链节长的一段上组成，中间的一个大分子与棱边的四个大分子是倒向的。不同种类的纤维素纤维其晶胞尺寸是不相同的。棉纤维和麻纤维单元晶格的尺寸为a=0.835nm，b=1.03nm，c=0.795nm，?＝84°,称为“纤维素Ⅰ晶胞”，如图1-5所示。粘胶
半纤维素的提取及功能化应用
半纤维素的提取及功能化应用 摘要：进入新世纪以后，全面可持续发展的科学发展观不断深入人心，为贯彻这一思想，可再生木质纤维素类生物质资源的开发和利用得到了人们的极大重视和关注。半纤维素是农林生物质的主要组分之一，含量仅次于纤维素，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。本文主要对半纤维素的提取及功能化应用进行综述。 关键词：生物质；半纤维素；功能化应用 Extraction and functional application of Hemicelluloses Abstract: After entering the new century, the comprehensive sustainable development of the concept of scientific development unceasingly thorough popular feeling, lignocelluloses biomass resources development and utilization of the people's great attention and concern to carry out the idea of renewable class. Hemicelluloses is a major component of forestry biomass, content, second only to cellulose is the most abundant on earth, one of the most cheap renewable resource. This article mainly summarized the extraction and functional application of hemicelluloses. Key Words: biomass ; hemicelluloses; functional applications 1.引言 植物体内通常含有纤维素、半纤维素、木质素、果胶和特种化合物。其中，半纤维素在自然界中的含量十分丰富，在木质纤维生物质中的含量占1/4 ～1/3，仅次于纤维素的含量，比木质素还高。长期以来纤维素和木质素的研究利用占据了人们的主导研究地位，近年来有关半纤维素的研究逐步得到了重视，特别是半纤维素的提取和改性技术的提高，使其在造纸、食品包装、生物医药等领域有着潜在的商业价值[1]。本文通过半纤维素的简介、提取方法及功能化应用三个方面进行详细阐述。 2．半纤维素的简介 半纤维素是植物细胞壁的主要组分之一，是由非葡萄糖单元组成的一类多糖的总称，约占细胞壁总重的20～35%。半纤维素与纤维素均一聚糖的直链结构不同，在参与细胞壁的构建中形成的种类很多，多为支链结构，结构复杂，且化学结构随植物种类不同呈现较大差异。 半纤维素主要由大量的非晶戊糖和己糖组成[2]，既有均一聚糖也有非均一聚糖。根据一级结构，半纤维素可分为甘露聚糖、木聚糖、半乳聚糖、木葡聚糖和阿拉伯聚糖[3]。下图是半纤维素的主要结构单元。
纤维素总结
一：纤维素的结构分类及应用： 1）纤维素的结构： 2）纤维素的分类： 根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。 3）纤维素的应用： 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。 3.1 高性能纤维材料： 纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。 3.2 可生物降解材料
纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。 3.3 纤维素液晶材料： 天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必
纤维素纤维基本知识
纤维素纤维基本知识 一、概述 纤维素纤维如棉、苎麻、黄麻、大麻、蕉麻、剑麻、木棉及粘胶纤维、TENCEL纤维、铜氨纤维的主要组成物质为纤维素。除纤维素之外，还有各种伴生物质。 纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的线型大分子，分子式可写成（C6H10O5）n。通常认为纤维素是β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4苷键联结而成的大分子，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧。纤维素的结构式中有以下几个特点： （1）纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端的）上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是两个仲醇基，6位上是一个伯醇基，它们具有一般醇基的特性； （2）在左端的葡萄糖剩基上都含有四个自由存在的羟基，但实际上在右端的剩基中含有一个潜在的醛基。按理纤维素也应具有还原性质，但是由于醛基数量甚少，所以还原性就不显著，然而会随着纤维素分子量的变小而逐渐明显起来。 二、纤维素的主要化学性质 人们在对纤维素分子结构有正确认识之前，由于广大劳动人民的实践，对纤维素的化学性质早已有了一定的了解，并能利用这些性能进行一些有关的加工。随着对纤维素分子结构，纤维的形态和超分子结构认识的不断加深，就更有利于人们自觉地去利用这些性能和掌握有关的加工过程。纤维的结构决定了纤维的性能，而纤维的性能则必然是纤维结构的反映，两者是紧密相联的。 1. 纤维素纤维进行化学反应的特征 从纤维素的分子结构来看，它至少可能进行下列两类化学反应：一类是与纤维素分子结构中联结葡萄糖剩基的苷键有关的化学反应。例如：强无机酸对纤维素的作用就属此类；另一类则是纤维素分子结构中葡萄糖剩基上的三个自由羟基有关的化学反应。例如对染料和水分的吸附、氧化、酯化、醚化、交链和接枝等。 从纤维素纤维的形态和超分子结构来看，在保持纤维状态下进行化学反应时，具有不均一的特征，染整加工中所进行的化学反应往往多属此类。产生这种反应不均一性的原因，除了由于纤维表面和内部与反应溶液接触先后不同以及试剂的扩散有关外，从根本上来说则是与纤维的形态和超分子结构的不均一性有关；其次则与反应介质的性能、试剂分子的大小和性能有关。纤维素分子在纤维中组成层、原纤、晶区和无定形区，或者说组成了侧序度高低不同区域，形成了特定的形态和超分子结构。不同的试剂在不同的介质中只能深入到纤维中某种侧序度以下的区域（称为可及区），而不能到达侧序度更高的区域（称为非可及区），以致造成各部分所发生的化学反应程度的不均一。 2. 吸湿和溶胀 在大气中，所谓干燥的纤维素纤维实际上并非绝对干燥的，而是吸附着一定的水分。纤维中水分的含量通常是采用吸湿率或回潮率以及含水率这两项指标表示的。若以D表示试样的绝对干燥重量，W为试样吸收水分的重量，则回潮率或吸湿率（R）和含水率（M）分别是纤维在大气中吸湿的多少，除了与纤维种类有关外，还与大气相对湿度和温度有关。例如棉纤维在相对湿度为65%，温度为20℃的标准状态下的吸湿率大约为7~8%。如果把比较干燥的纤维放置到比较潮湿的环境中去，经过一定时间后则纤维的吸湿率回增加到一定值，建立起动态平衡，这种现象称之为增湿；相反，把比较潮湿的纤维放置在比较干燥的环境中，则纤维的吸湿率会逐渐减小，直到建立起动态平衡，这种情况称之为脱湿滞后现象。纤维的增湿与脱湿的吸湿率并不相等，该现象称为吸湿滞后现象。 纤维的吸湿主要是发生在纤维的无定型区和晶区的表面。关于纤维的吸湿机理，通过研究，
纤维素结构
包括纤维素的化学结构和物理结构。 纤维素的化学结构纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基（失水葡萄糖）组成。简单分子式为(C6H10O5)n；化学结构式可用下二式表示： 霍沃思式是由许多D-葡萄糖基（1-5结环）,藉1-4,β-型联结连接起来的,而且连接在环上碳原子两端的OH和H位置不相同，所以具有不同的性质。式中n为聚合度。在天然纤维素中,聚合度可达10000左右；再生纤维素的聚合度通常为200～800。在一个样品中，各个高分子的聚合度可以不同，具有多分散性。 椅式由于内旋转作用，使分子中原子的几何排列不断发生变化，产生了各种内旋转异构体，称为分子链的构象。纤维素高分子中，6位上的碳-氧键绕5和6位之间的碳-碳键旋转时,相对于5位上的碳-氧键和5位与4位之间的碳-氧键可以有三种不同的构象。如以g表示旁式,t表示反式，则三种构象为gt、tg、和gg（图1）。多数人认为,天然纤维素是gt构象，再生纤维素是tg构象。 在纤维素分子链中，存在着氢键。这种氢键把链中的O6(6位上的氧)与O2'以及O3与O5'连接起来使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。在砌入晶格以后, 一个高分子链的O6与相邻高分子的O3之间也能生成链间氢键（图2）。 纤维素结构纤维素结构 纤维素的物理结构晶胞及其参数具有一定构象的纤维素高分子链按一定的秩序堆砌，便成为纤维素的微晶体，微晶体的组成单元称为晶胞。代表晶胞尺寸的参数可以从纤维素的宽角X射线图象（图3）直接算出。 在纤维素中存在着化学组成相同，而单元晶胞不同的同质多晶体（结晶变体）,常见的结晶变体有四种,即纤维素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。四种结晶变体的晶胞参数见表。
第三章 纤维素纤维的结构和性能
第三章纤维素纤维的结构和性能 天然纤维素纤维（棉、麻） 纤维素纤维 再生纤维素纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维） §3.1纤维素纤维的形态结构 一棉纤维的形态结构 棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。 外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面呈腰子形，中间干瘪空腔。 最外层：初生胞壁 从外到里分三层：中间：次生胞壁 内部：胞腔 1 初生胞壁 决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的皮层。因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。但在染整加工中不利。 2 次生胞壁 纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成和结构决定棉纤维的主要性能。 3 胞腔 输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。 二麻纤维的形态结构 麻纤维主要有：苎麻、亚麻是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在 单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞壁的长细胞 苎麻两端呈锤头形或分支亚麻两端稍细呈纺锤形纵向有竖纹和横节 主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。
§3.2纤维素大分子的分子结构 纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为（C6H10O5）n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻聚合度为10000~ 15000，粘胶纤维聚合度为250~ 500 纤维素大分子的化学结构是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而成，结构如下 每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为（n-2）/2，n为葡萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是仲羟基，6位上伯羟基
高中化学第四章基本营养物质高分子重难点六纤维素的性质和用途人教版选修5
重难点六纤维素的性质和用途 【要点解读】 （1）多糖：由许多个单糖分子按照一定的方式，通过分子间脱水缩聚而成的高分子化合物．淀粉和纤维素是最重要的多糖． （2）高分子化合物；即相对分子质量很大的化合物．从结构上来说，高分子化合物通过加聚或缩聚而成．判断是否为高分子化合物的方法是看其化学式中是否有n值（叫做聚合度），如聚乙烯、淀粉（C6H10O5）n等都是高分子化合物．通过人工合成的高分子化合物属于合成高分子化合物，而淀粉、纤维素等则属于天然高分子化合物． （3）淀粉和纤维素的比较． 淀粉（C6H10O5）n] 纤维素（C6H10O5）n] 结构特征由葡萄糖单元构成的天然高分子化合 物，n值小于纤维素 由葡萄糖单元构成的天然高分子化合物，每 个葡萄糖单元中含三个-OH 物理性质白色粉末，不溶于冷水，在热水中部 分溶解 白色、无味的固体，不溶于水和有机溶剂 化学性质①无还原性，为非还原糖 ②水解的最终产物为葡萄糖： （C6H10O5）n+nH2O→nC6H1206 （淀粉）（葡萄 糖） ③遇淀粉变蓝色 ①无还原性，为非还原糖 ②能水解，但比淀粉难， （C6H10O5）n+nH2O→nC6H1206 （纤维素）（葡萄 糖） ③能发生酯化反应：与HNO3、乙酸反应分别 生成硝酸酯、乙酸酯 存在植物种子、块根、谷类中棉花、木材中 用途 制造葡萄糖和酒精：造纸，制造硝酸纤维（火棉、胶棉）、醋酸纤 维、人造丝、人造棉、炸药等 注意点淀粉、纤维素的分子式都是C6H10O5）n，但两者的n值不同，所以不是同分异构体（4）判断淀粉水解程度的实验方法．
实验内容 结论 加入碘水银镜反应实验 变蓝色无银镜生成尚未水解 变蓝色有银镜生成部分水解 不变蓝色有银镜生成已完全水解 说明在用稀H2SO4作催化剂使蔗糖、淀粉或纤维素水解而进行银镜反应实验前，必须加入适量的NaOH溶液中和稀H2SO4，使溶液呈碱性，才能再加入银氨溶液并水浴加热． 【重难点指数】★★ 【重难点考向一】纤维素的性质 【例1】纤维素可表示为C6H7O2(OH)3]，以下叙述不正确的是( ) A．滴加浓硫酸碳化变黑 B．能与硝酸反应生成纤维素三硝酸酯 C．能水解生成葡萄糖 D．与淀粉互为同分异构体 【答案】D 【名师点睛】考查纤维素的性质，注意淀粉(C6H10O5)和纤维素的分子式都是(C6H10O5)n，但n值不同，具体分析：纤维素结构中含有羟基，是多糖，能发生水解；同分异构体是分子式相同结构式不同的化合物。 【重难点考向二】纤维素的应用 【例2】蔬菜、水果中富含纤维素，纤维素被食入人体后在作用是( ) A．为人体内的化学反应提供原料 B．为维持人体生命活动提供能量 C．加强胃肠蠕动，具有通便功能
半纤维素化学改性及其综合利用研究
半纤维素化学改性及其综合利用研究：引言： 半纤维素在植物资源中含量仅次于占据第一位的纤维素。如玉米茎中半纤维素含量占28%,大麦草中占34.9%。这种相对高的半纤维素含量使它们可以作为工业聚合物的新型原料来取代对环境有害的石化产品。但是, 由于半纤维素结构复杂, 限制了其在工业中的应用。例如, 大多数半纤维素具有很强的氢键, 不易溶于水。然而, 这些缺点能够通过改性来克服, 如氧化、水解、还原、醚化、酯化及交联反应均可对其进行改性。因此, 半纤维素改性及新型聚合物的特性成为半纤维素研究的重要组成部分。本文主要针对半纤维化学改性的研究以及综合利用进行一下综述。 半纤维素结构特点： 半纤维素是植物纤维原料主要化学组分之一。它们不同于纤维素，仅有D-葡萄糖基相互以β-1→4联接方式形成直链结构的均一聚糖的单一型式。半纤维素即可成均一聚糖也可成非均一聚糖，它还可以由不同的单糖基以不同的联接方式联接成结构互不相同的多种结构的各种聚糖，并且被定义为除去果胶物质后的碱性可溶解的物质。这种定义比较笼统，但目前还被大家所公认。然而，在木材及非木材植物的细胞壁里半纤维素是最复杂的组分。它们通过氢键与纤维素联接，与木素以共价键（主要是a-苯甲基醚键）联接，与乙酰基单元和羟基肉桂酸以酯键联接。另外，半纤维素通过生物合成路径形成，这不同于纤维素葡萄糖-UDP生物合成路径。它们是低分子量的支链聚合物，其聚合度是80-200。分别是戊聚糖和己聚糖。按照不同比例和不同取代基，半纤维素是由不同糖单元组成。这些糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖，D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸，4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸，D-半乳糖醛酸和少量的L-鼠李糖、岩藻糖和不同的O-甲基化的中性糖。这些结构单元在构成半纤维素时，一般不是由一种结构单元构成一种均一的聚糖，而是由2～4种结构单元构成的不均一聚糖。 半纤维素的化学改性： 虽然半纤维素广泛分布于植物中，但是因为结构的复杂性限制了它们在工业中的应用。例如，大多数半纤维具有很强的氢键，
纤维素改性材料的发展与应用
纤维素改性材料的发展与应用 前言：本文主要介绍纤维素改性材料的应用。天然纤维素来源丰富、价格低廉、是可再生且环境友好的高分子材料，其改性纤维素技术及其应用越来越受到重视。纤维素改性技术的应用前景广阔，其在环境保护、资源充分利用、生物化工等众多领域都发挥着重要的价值，适应人类充分利用自然资源，与自然环境和谐相处的发展趋势。因此，对纤维素改性材料的研究与应用也是现代科学家研究的重点。 关键字：纤维素；改性材料；应用；发展 主要内容：纤维素是地球上最丰富、可以恢复的天然资源具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。因此世界各国都十分重视对纤维素的研究与开发。纤维素分子的结构式为（C6H10O5）n D-吡喃葡萄糖彼此以B—1—4苷键连接而成的线型分子，每个葡萄糖单元中有3个极性羟基。纤维素这种有大量羟基存在，并于分子链间和分子内部广泛形成氢键的结构，极大地影响了其反应活性。为了使之达到人们所预期的吸附功能，必须对纤维素结构进行改性。通过改性后的纤维素适用范围更大，功能更强。而在对纤维素进行改性之前，由于纤维素本身的特点，通常需要对纤维素进行活化或溶胀处理。 纤维素的改性方法： 纤维素是由许多β-D-葡萄糖分子脱水缩合而成不分枝，β-葡萄糖分子借β-1，4 -糖苷连接纤维素的这一结构特点使得纤维素在经过适当的预处理后，可以通过一系列的化学改性反应制取不同用途的功能高分子材料。按其反应方法不同大致可分为氧化反应，酯化、醚化反应，亲核取代反应，接枝共聚改性和交联5种。 1、氧化反应。纤维素完全氧化的最终产物是二氧化碳和水，但是部分氧化作用可以把新的官能团——醛基、酮基、羧基或烯醇基等引入纤维素大分子，生成不同性质的水溶性或不溶性的氧化物称之为氧化纤维素。其中，以纤维素的选择性氧化反应，如高碘酸盐攻击C2或C3生成高还原性的二醛基的选择性氧化反应受到人们的高度重视。因为二醛纤维素DAC是制备不含葡萄糖环骨架的纤维素衍生物的好原料，利用高分子化学反应，二醛纤维素分子中的醛基可以方便地转变为其他官能团，这样便可得到具有新功能和新用途的纤维素衍生物。将二醛纤维素进一步氧化，可得到羧酸纤维素。羧酸纤维素在氢氧化钠中处理、可转变为-COONa型，呈弱碱性，可用于酸性气体的吸附。此外，作为生物医用高分子材料具有优良的水溶性和抗凝血性，可用于血液透析、血浆分离及人工肾等方面，羧酸纤维素还是一种优良的贵重金属提取分离螯合剂。 2、酯化、醚化反应。纤维素的酯、醚化反应是最为重要的纤维素衍生化反应，纤维素分子链上的羟基可与酸、酸酐、酰卤等发生反应生成酯，与烷基化试剂反应生成纤维素醚，于本世纪五、六十年代相继实现工业化。纤维素酯中，以纤维素硝酸酯、纤维素醋酸酯和纤维素黄原酸酯最为普遍和重要。目前已广泛应用于涂料、日用化工、制药、纺织、塑料、烟草、粘合剂、膜科学等工业部门和研究领域中。在纤维素醚产品中，以羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等为代表,其产品也已商品化。在纤维素酯、醚的应用研究中,纤维素酯的银盐可作抗菌剂,纤维素酯与聚苯胺复合,可制备透明、高导电性材料。何永炳等人利 物。 通常根据各取代基的种类、电离性以及溶解度的差异，将纤维素醚分类：取代基种类，分单一醚类，有烷基醚（如甲基纤维素、乙基纤维素）、羟烷基醚（如羟乙基纤维