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1、2.2 纤维素纤维纤维素纤维主要知识点：主要知识点：主要知识点：主要知识点：2.2.1 2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.2 2.2.2 棉纤维棉纤维棉纤维棉纤维2.2.3 2.2.3 麻纤维麻纤维麻纤维麻纤维2.2.4 2.2.4 其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维其他天然纤维素纤维2.2.5 2.2.5 再生纤维素纤维再生纤维素纤维再生纤维素纤维再生纤维素纤维2.2.6 2.2.6 甲壳胺纤维甲壳胺纤维甲壳胺纤维甲壳胺纤维重点：纤维素的基础知识，棉、麻、粘胶等重点：纤维素的基础知识，棉、麻、粘胶等重点：纤维素的基础知识，
2、棉、麻、粘胶等重点：纤维素的基础知识，棉、麻、粘胶等纤维素纤维的结构和性能纤维素纤维的结构和性能纤维素纤维的结构和性能纤维素纤维的结构和性能难点：纤维素纤维结构和理化性能难点：纤维素纤维结构和理化性能难点：纤维素纤维结构和理化性能难点：纤维素纤维结构和理化性能2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素是当今世界上最丰富的可再生高聚物。据估计，通过光合作用每年合成的纤维素达到10111012吨。一、一、D-葡萄糖的化学结构葡萄糖的化学结构1 D-葡萄糖的开链式结构葡萄糖的开链式结构2 D-葡萄糖的环状半缩醛式结构葡萄糖的环状半缩醛式结构3 氧环式和开链式的互变异构氧环式和开链式的互变异构
3、4 D-葡萄糖的构象葡萄糖的构象椅式构象椅式构象5 葡萄糖的还原性葡萄糖的还原性(菲林试剂和多伦试剂菲林试剂和多伦试剂)2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识二、纤维素的结构二、纤维素的结构二、纤维素的结构二、纤维素的结构n n纤维素是一种由大量葡萄糖残基（纤维素是一种由大量葡萄糖残基（纤维素是一种由大量葡萄糖残基（纤维素是一种由大量葡萄糖残基（anhydroglucose unitanhydroglucose unit）彼此按照）彼此按照）彼此按照）彼此按照一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子
4、用一定的联接原则，即通过第一个、第四个碳原子用 键联接起来的键联接起来的键联接起来的键联接起来的不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为不溶于水的直链状大分子化合物。其分子通式为(C(C6 6HH1010OO5 5)n n，n n为为为为聚合度，聚合度，聚合度，聚合度，5001100050011000。1 1 糖甙键的形成糖甙键的形成糖甙键的形成糖甙键的形成n n葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼
5、，易与其他羟基化合物作用失葡萄糖分子中的甙羟基比醇羟基活泼，易与其他羟基化合物作用失水成缩醛水成缩醛水成缩醛水成缩醛糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。糖甙，糖甙对碱稳定，对酸较敏感。2 2 从二糖到多糖从二糖到多糖从二糖到多糖从二糖到多糖n n由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳由两个单糖分子通过形成糖甙的方式结合而成的。二糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖等。糖、麦芽糖、纤维二糖等。糖、麦芽糖、纤
6、维二糖等。糖、麦芽糖、纤维二糖等。3 3 纤维素的结构纤维素的结构纤维素的结构纤维素的结构n n由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。由许多单糖分子互相脱水缩合而成，如淀粉、纤维素、甲壳素等。-D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 4 4 4 4 纤维素的聚集态结构纤维素的聚集态结构纤维素的聚集态结构纤维素的聚集态结构 n n纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，
7、是半结晶的。纤维纤维素纤维是由许多纤维素分子组成的，是半结晶的。纤维素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分素的结构是由许多纤维素大分子形成的连续结构在大分子分布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的布最紧密的地方它们平行排列，取向度良好，构成了纤维的定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，定向部分
8、，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，定向部分，大分子间的结合力随着分子间距离的缩小而增大，在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的在这些距离最小的地方大分子间的结合力最大。当大分子的密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，密度较小时，大分子之间的结合程度也减弱，有较多的空隙，大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结大分子的分布不平行，较为
9、混乱，这就形成了纤维素的非结大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结大分子的分布不平行，较为混乱，这就形成了纤维素的非结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结晶部分或无定形部分。由于纤维素在长度方向具有连续的结构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶构，因此，一个单独大分子的一部分可能处于纤维素的结晶区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过
10、区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过区域，另一部分则可能处于纤维素的无定形区域，或者穿过无定形区进入其他的结晶区域无定形区进入其他的结晶区域无定形区进入其他的结晶区域无定形区进入其他的结晶区域 。表示纤维素大分子结晶区。表示纤维素大分子结晶区。表示纤维素大分子结晶区。表示纤维素大分子结晶区含量大小的指标含量大小的指标含量大小的指标含量大小的指标结晶度结晶度结晶度结晶度。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识n n所谓所谓所谓所谓结晶度结晶度结晶度结晶度（crystallinitycrystallinity）就是纤维素中结
11、晶区的重量对）就是纤维素中结晶区的重量对）就是纤维素中结晶区的重量对）就是纤维素中结晶区的重量对纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，纤维素总重量的百分比。测定纤维素结晶度的方法很多，主要有主要有主要有主要有x x射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，射线衍射法、密度法、酸水解法等。一般说来，随着纤维结晶度的提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、随着纤维结晶度的提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、随着纤
12、维结晶度的提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、随着纤维结晶度的提高，纤维的强度、弹性模量、硬性、脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染脆性及比重也增大，而伸度、勾强、吸水性，膨润性、染料吸收性等下降。料吸收性等下降。料吸收性等下降。料吸收性等下降。n n 所谓所谓所谓所谓取向度取向度取向度取向度（orientation degreeorientation degree）是指所选择的择优取向）是指所选择的择优取向）是指所选择的择优取向）是指所选择的择优取向单元相对于参考单元的平行排列程度
13、。成纤高聚物在外力单元相对于参考单元的平行排列程度。成纤高聚物在外力单元相对于参考单元的平行排列程度。成纤高聚物在外力单元相对于参考单元的平行排列程度。成纤高聚物在外力如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而如拉伸作用下，分子链会沿着外力的方向平行排列起来而产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间产生择优取向。因此，纤维素分子产生取向后，分子之间的互相作用力会大大增强，结果对纤
14、维的物理机械性能如的互相作用力会大大增强，结果对纤维的物理机械性能如的互相作用力会大大增强，结果对纤维的物理机械性能如的互相作用力会大大增强，结果对纤维的物理机械性能如断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著断裂强度、断裂伸度、杨氏模量及原纤化过程，都有显著的影响的影响的影响的影响4 4。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、。测定纤维素取向度的方法有光学双折射法、x x射线衍射法（射线衍射法（射线衍射法（
15、射线衍射法（X-ray diffractionX-ray diffraction）等。）等。）等。）等。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识三、纤维素的物理性质三、纤维素的物理性质三、纤维素的物理性质三、纤维素的物理性质1 1 吸湿和溶胀吸湿和溶胀吸湿和溶胀吸湿和溶胀2 2 溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。溶解性能：分为有限溶胀、无限溶胀两步。n n纤维素的溶胀剂有：水、碱溶液、弱（稀）酸、甲醇、乙纤维素的溶胀剂有：水、碱溶液、弱（稀）酸、甲醇、乙纤维素的溶胀剂
16、有：水、碱溶液、弱（稀）酸、甲醇、乙纤维素的溶胀剂有：水、碱溶液、弱（稀）酸、甲醇、乙醇、苯胺、苯甲醚等。醇、苯胺、苯甲醚等。醇、苯胺、苯甲醚等。醇、苯胺、苯甲醚等。溶胀度溶胀度溶胀度溶胀度是指纤维素纤维溶胀时其直是指纤维素纤维溶胀时其直是指纤维素纤维溶胀时其直是指纤维素纤维溶胀时其直径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维径增大的百分率。铜氨溶液常用于溶解纤维素以测定纤维素的粘度与聚合度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出素的粘度与聚合度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出素的粘度与聚合
17、度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出素的粘度与聚合度。纤维素的铜氨溶液遇酸后又重新析出纤维素，制成纤维成为纤维素，制成纤维成为纤维素，制成纤维成为纤维素，制成纤维成为铜氨纤维铜氨纤维铜氨纤维铜氨纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维。铜乙二胺溶液溶解纤维素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。素，对空气稳定，常用来测定纤维素的聚合度。3 3 刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分子间有许多的刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分子间有许多的刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分
18、子间有许多的刚性：长链分子中含许多六元环，分子内分子间有许多的氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，氢键和范德华引力，纤维素纤维回弹性差，疲劳性也不良，刚性大。刚性大。刚性大。刚性大。4 4 对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能对热的稳定性：分子间作用力强，内聚能密度很高，不能被熔融，被熔融，被熔融，被熔融，140140以上发生热裂解。以上发生热裂解。以上发生热裂解
19、。以上发生热裂解。四、纤维素的化学性质四、纤维素的化学性质四、纤维素的化学性质四、纤维素的化学性质n n与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。与甙键有关的化学反应：强无机酸对甙键的水解作用。n n与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、与羟基有关的化学反应：氧化、酯化、醚化、脱水、交联、接枝等。接枝等。接枝等。接枝等。1 1 水的作用水的作用水的作用水的作用2 2 酸的作用：
20、纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤酸的作用：纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤酸的作用：纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤酸的作用：纤维素的水解程度（损伤程度）可通过测定纤维的铜值和碘值来表示。维的铜值和碘值来表示。维的铜值和碘值来表示。维的铜值和碘值来表示。n n铜值：铜值：铜值：铜值：醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，醛基能与斐林溶液（硫酸铜氢氧化钠溶液）作用，生成不溶性的氧化亚铜，生成不溶性的氧化亚铜，生成不溶性的氧化亚铜，生成不溶性的氧化亚铜，100g100g干燥纤维素与
21、斐林溶液作用，干燥纤维素与斐林溶液作用，干燥纤维素与斐林溶液作用，干燥纤维素与斐林溶液作用，将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。将二价铜还原至一价铜的克数，称为纤维素的铜值。n n碘值：碘值：碘值：碘值：醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值来表示纤维素的损伤程度。碘值是指维素的损伤程度。碘值是指维素的损伤程度。碘值是指维素的损伤程度。碘值是指1g1g干燥纤维素能还
22、原干燥纤维素能还原干燥纤维素能还原干燥纤维素能还原0.1NI0.1NI2 2溶溶溶溶液的毫升数。液的毫升数。液的毫升数。液的毫升数。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识3 3 碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。碱的作用：对碱稳定性好，只发生溶胀，不发生水解。n n碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中的羟基可与之发生作用，碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中的羟基可与之发生作用，碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中的羟基可与之发生作用，碱纤维素的形成：在浓碱溶液中，纤维素中
23、的羟基可与之发生作用，使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀使纤维素发生化学变化（生成碱纤维素）、物理变化（纤维发生溶胀和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变和溶解，变得富有弹性和丝光效应，力学性能也有所改善）和结构变化（大分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置发生变化，形成新的结晶化（大分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置
24、发生变化，形成新的结晶化（大分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置发生变化，形成新的结晶化（大分子中的葡萄糖剩基之间的相互位置发生变化，形成新的结晶结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基结构）。浓碱与纤维素的反应主要是与羟基的作用，参与反应的羟基数的多少用数的多少用数的多少用数的多少用 值表示。值表示。值表示。值表示。值指的是每值指的是每值指的是每值指的是每100100个葡萄糖剩基内起反应的羟基数。个葡萄糖剩基内起反应的羟基数。个葡萄糖剩基内起反应的羟基数。个
25、葡萄糖剩基内起反应的羟基数。每个葡萄糖剩基内有每个葡萄糖剩基内有每个葡萄糖剩基内有每个葡萄糖剩基内有3 3个羟基，故个羟基，故个羟基，故个羟基，故 值可从值可从值可从值可从0 0到到到到300300。n n影响影响影响影响 值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。值的因素：氢氧化物的种类、处理温度、碱液浓度、溶剂。n n碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度不同、氢氧化钠溶液碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度不同、氢氧化钠溶液碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度
26、不同、氢氧化钠溶液碱纤维素的结构变体：碱液浓度不同、处理温度不同、氢氧化钠溶液与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能与纤维素相互作用生成不同的碱纤维素。这种化学组成相同的物质能生成若干结构变体的现象生成若干结构变体的现象生成若干结构变体的现象生成若干结构变体的现象同质多晶现象。同质多晶现象。同质多晶现象。同质多晶现象。n n纤维素在碱液中的溶胀和溶解：纤维素在碱液中的溶胀和溶解：纤维素在碱液中的溶胀和溶解：纤维素在碱液中的溶胀和溶解：溶胀包括水化阶段、溶
27、胀阶段。无限溶胀即溶解。溶胀包括水化阶段、溶胀阶段。无限溶胀即溶解。溶胀包括水化阶段、溶胀阶段。无限溶胀即溶解。溶胀包括水化阶段、溶胀阶段。无限溶胀即溶解。n n影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。影响纤维素溶胀的主要因素有：碱的种类；处理温度；碱液浓度。2.2.1 2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素的基础知识纤维素的基础知识碱处理后纤维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。碱处理后纤维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。碱处理后纤
28、维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。碱处理后纤维素纤维性质的变化：结晶度下降，聚合度下降。A A 吸水能力比原纤维素大。吸水能力比原纤维素大。吸水能力比原纤维素大。吸水能力比原纤维素大。B B 对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。对染料的吸附能力比原纤维素大，改善染色性能。C C 对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化。对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化。对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化。对各种化学试剂作用的稳定性降低，容易酯化、醚化、氧化
29、。D D 弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。弹性增加，延伸性提高，而强力则可能降低。4 4 氧化剂的作用氧化剂的作用氧化剂的作用氧化剂的作用选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某一特定官能团氧化作用。选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某一特定官能团氧化作用。选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某一特定官能团氧化作用。选择性氧化剂：二氧化氮，高碘酸，某一位置某一特定官能团氧化作用。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高锰酸钾等。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高
30、锰酸钾等。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高锰酸钾等。非选择性氧化剂：空气、臭氧、双氧水、次氯酸钠、卤素、高锰酸钾等。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。随着氧化剂种类、反应条件、溶液酸性、碱性都有变化。还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损还原性氧化纤维素：含羰基的氧化纤维素，铜值碘值增加，稀碱中加热损失量大
31、，沸碱煮练成黄色碱液。失量大，沸碱煮练成黄色碱液。失量大，沸碱煮练成黄色碱液。失量大，沸碱煮练成黄色碱液。酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含酸性氧化纤维素：含羧基的氧化纤维素，铜值碘值低，羧基含量高，易吸收碱性染色。量高，易吸收碱性染色。量高，易吸收碱性染色。量高，易吸收碱性染色。2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识5 5 纤维素的酯化反应纤维素的酯化反应纤维素的酯化反应纤维素的酯化反应生成纤维素酯的反应有以下几种：生成纤维素酯的反应有以下几种：生成纤维素酯的
32、反应有以下几种：生成纤维素酯的反应有以下几种：n n硝化反应：硝化反应：硝化反应：硝化反应：纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素纤维素与浓硝酸和浓硫酸作用后，生成纤维素硝酸酯。硝酸酯。硝酸酯。硝酸酯。n n乙酰化反应：乙酰化反应：乙酰化反应：乙酰化反应：醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维醋酸及其衍生物与纤维素作用生成醋酯纤维素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催素，工业上
33、常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催素，工业上常用醋酸酐和醋酸混合物，在少量浓硫酸的催化作用下，制得纤维素三醋酸酯。化作用下，制得纤维素三醋酸酯。化作用下，制得纤维素三醋酸酯。化作用下，制得纤维素三醋酸酯。n n丁酯醋酯纤维素丁酯醋酯纤维素丁酯醋酯纤维素丁酯醋酯纤维素n n黄化反应：黄化反应：黄化反应：黄化反应：是碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯是碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯是碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯是碱纤维素与二硫化碳作用生成纤维素黄酸酯的反应。的反应。的反应。的反应。6 6 纤维素的醚化反应纤维素的醚化反应纤维素的醚化反应纤维素的醚化反应A A 甲基化反应
34、甲基化反应甲基化反应甲基化反应B B 乙基化反应乙基化反应乙基化反应乙基化反应C C 羟乙基化反应羟乙基化反应羟乙基化反应羟乙基化反应D D 羧甲基化反应羧甲基化反应羧甲基化反应羧甲基化反应7 7 其他化学试剂的作用其他化学试剂的作用其他化学试剂的作用其他化学试剂的作用2.2.1 纤维素的基础知识纤维素的基础知识2.2.2 棉纤维棉纤维一、棉纤维的形态一、棉纤维的形态一、棉纤维的形态一、棉纤维的形态n n陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转曲，内陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转曲，内陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转
35、曲，内陆地棉、海岛棉、亚洲棉、非洲棉等。一般为腰圆形，纵向有天然转曲，内有空腔。有空腔。有空腔。有空腔。二、棉纤维的性能二、棉纤维的性能二、棉纤维的性能二、棉纤维的性能1 1 与碱作用与碱作用与碱作用与碱作用耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝光处理，耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝光处理，耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝光处理，耐碱不耐酸，与碱作用可进行丝光处理，1825%1825%氢氧化钠在一定张力下处理棉。氢氧化钠在一定张力下处理棉。氢氧化钠在一定张力下处理棉。氢氧化钠在一定张力下处理棉。丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性上升，化学活泼性丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性
36、上升，化学活泼性丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性上升，化学活泼性丝光处理后，纤维结晶度下降，非晶区部分增多，柔软性上升，化学活泼性提高，吸湿染色性提高。提高，吸湿染色性提高。提高，吸湿染色性提高。提高，吸湿染色性提高。2 2 吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱吸湿性：较高，含有大量的亲水基团，吸湿后强度增加，伸长也稍有增加，抱合力摩擦力、导电性提高。合力摩擦力、导电性提高。合力摩擦力、导电性提高。合力摩擦力、
37、导电性提高。3 3 导热性：热的不良导体，保暖性好。导热性：热的不良导体，保暖性好。导热性：热的不良导体，保暖性好。导热性：热的不良导体，保暖性好。4 4 氧化剂的作用：高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破氧化剂的作用：高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破氧化剂的作用：高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破氧化剂的作用：高锰酸钾、双氧水、次氯酸钠可使纤维发生氧化漂白作用，破坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变成氧化纤维素。坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变成氧化纤维素。坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变
38、成氧化纤维素。坏棉的天然色素，浓的氧化剂对棉纤维损伤大，使其变成氧化纤维素。5 5 染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。染色：着色与染料的种类和性质有关。如直接染料、硫化染料、还原染料。6 6 微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。微生物的作用：吸湿后，表面会发霉、发黑、腐烂。2.2.3 麻纤维麻纤维n n优点：纤维长，强度高，浸水后拉
39、伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分优点：纤维长，强度高，浸水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分快，散热快，具有绝缘性。快，散热快，具有绝缘性。快，散热快，具有绝缘性。快，散热快，具有绝缘性。n n缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。缺点：弹性差，伸度小，太刚硬，染色性差，色牢度差。一、麻纤维的成分一、麻纤维的成分一、麻纤维的成分一、麻纤维的成分1 1
40、纤维素：纤维素：纤维素：纤维素：7075%7075%，其结晶度为，其结晶度为，其结晶度为，其结晶度为90%90%以上，取向度在以上，取向度在以上，取向度在以上，取向度在90%90%以上，强度高伸度以上，强度高伸度以上，强度高伸度以上，强度高伸度小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，小。麻纤维中纤维素在无机酸的作用下，1-4-1-4-甙键会发生水解，由于麻纤甙键会发生水解，由于麻纤甙键会发生水解，由于麻纤甙键会发生水解，由于麻纤维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，维外表有层胶质，起保护作用。碱处理
41、可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，维外表有层胶质，起保护作用。碱处理可以使麻纤维变得富有弹性和光泽，低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。低聚合度部分发生溶解，改善了纤维的机械性质。2 2 半纤维素：半纤维素：半纤维素：半纤维素：与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子多糖物质。能与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子多糖物质。能与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子多糖物质。能与纤维素结构相似并共存于织物细胞壁中的高分子
42、多糖物质。能溶于溶于溶于溶于2%2%的热的氢氧化钠的糖类物质的热的氢氧化钠的糖类物质的热的氢氧化钠的糖类物质的热的氢氧化钠的糖类物质半纤维素。分子量远小于纤维素，聚半纤维素。分子量远小于纤维素，聚半纤维素。分子量远小于纤维素，聚半纤维素。分子量远小于纤维素，聚合度为合度为合度为合度为200200左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚左右，由不同量的戊醛糖、己酮糖、己醛糖及糖醛酸组成的共聚物。可分为多缩戊糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半物。可分为多缩戊
43、糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半物。可分为多缩戊糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半物。可分为多缩戊糖类半纤维素、多缩己糖类半纤维素、多缩糖醛酸类半纤维素。纤维素。纤维素。纤维素。3 3 果胶：果胶：果胶：果胶：原麻中含量原麻中含量原麻中含量原麻中含量3-4%3-4%，含有酸性、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。，含有酸性、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。，含有酸性、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。，含有酸性、高聚合度、胶状多糖类物质的复合体。4 4木质素：木质素：木质素：木质素：细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对分子量细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对
44、分子量细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对分子量细胞壁的主要成分之一，起支撑作用，相对分子量400-5000400-5000。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。木质素的性质：无定形的粉末状物质，含有酚羟基、羟基、羰基。纤维素纤维素多缩木糖多缩木糖 -D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖木木木木糖糖糖糖多缩阿拉伯糖多缩阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖戊戊戊戊糖糖糖糖多缩甘露糖多缩甘露糖多缩半乳糖多缩半乳糖多缩葡萄糖多缩葡萄糖己己己己糖糖糖糖多缩糖醛酸多
45、缩糖醛酸半乳糖半乳糖半乳糖醛酸半乳糖醛酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸多缩糖醛酸n n木质素的性质：木质素的性质：木质素的性质：木质素的性质：木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结木质素与植物中的多糖物质（果胶，半纤维素，纤维素）具有不同的结构，一般认为有三种类型的结构单元：构，一般认为有三种类型的结构单元：构，一般认为有三种类型的结构单元：构，一般认为有三种类型的结构单元：2.2.3 麻纤维麻纤维邻甲氧基苯酚4-羟基-3,5-二甲氧基苯羟基苯2
46、.2.3 麻纤维麻纤维木质素由不同结构单元构成的空间结构木质素由不同结构单元构成的空间结构2.2.3 麻纤维麻纤维木质素的性质木质素的性质木质素的性质木质素的性质氯化作用：氯化作用：氯化作用：氯化作用：氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反氯在与木质素作用时，通常认为有取代和加成反应：应：应：应：氯化纤维素易与碱液作用氯化纤维素易与碱液作用氯化纤维素易与碱液作用氯化纤维素易与碱液作用“氯化氯化氯化氯化碱煮碱煮碱煮碱煮”多次的工艺，可除去木质多次的工艺，可除去木质多次的工艺，可除去木质多次的工艺，可除去木质素
47、素素素2.2.3 麻纤维麻纤维n n氧化作用：氧化作用：氧化作用：氧化作用：相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化相对于对无机酸作用，木质素比较容易被氧化而裂解，氧化产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。产物是碳酸、草酸、甲酸、醋酸等。n n碱液作用：碱液作用：碱液作用：碱液作用：碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附，碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附，碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三
48、个过程：吸附，碱液煮练可以除去大部分木质素，大致分三个过程：吸附，碱木质素生成，水解。碱木质素生成，水解。碱木质素生成，水解。碱木质素生成，水解。2.2.3 麻纤维麻纤维加入加入加入加入NaSHNaSH（强碱性还原（强碱性还原（强碱性还原（强碱性还原剂），可以促进木质素剂），可以促进木质素剂），可以促进木质素剂），可以促进木质素的去除。的去除。的去除。的去除。无机酸作用无机酸作用无机酸作用无机酸作用木质素对无机酸作用的稳木质素对无机酸作用的稳木质素对无机酸作用的稳木质素对无机酸作用的稳定性很高，常用于木质定性很高，常用于木质定性很高，常用于木质定性很高，常用于木质素含量的测定。素含量的测定。素
49、含量的测定。素含量的测定。70%70%硫酸；硫酸；硫酸；硫酸；40%40%盐酸盐酸盐酸盐酸2.2.3 麻纤维麻纤维5 5 脂肪蜡质：脂肪蜡质：脂肪蜡质：脂肪蜡质：使纤维柔软松散、可纺性好。使纤维柔软松散、可纺性好。使纤维柔软松散、可纺性好。使纤维柔软松散、可纺性好。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。蜡：高级脂肪酸与高级一元醇生成的酯。油：高级不饱和脂肪酸的甘油酯。油：高级不饱和脂肪酸的甘油酯。脂：高级饱和脂肪酸的甘油酯。脂：高级饱和脂肪酸的甘油酯。蜂蜡蜂蜡蜂蜡蜂蜡鲸蜡鲸蜡鲸蜡鲸蜡白蜡白蜡白蜡白蜡6 灰分：灰分：金属或非金
50、属的氧化物及无机盐类。金属或非金属的氧化物及无机盐类。n n其他：含氮物质，鞣质，色素二、苎麻二、苎麻二、苎麻二、苎麻n n椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中腔，细胞壁有环形层状椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中腔，细胞壁有环形层状椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中腔，细胞壁有环形层状椭圆形，腰圆形，扁平形，内有中腔，细胞壁有环形层状结构。结构。结构。结构。n n主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、主要物理机械性能：线密度、长度、强度、断裂伸长率、弹性、耐磨性、抗弯性能等。弹性、耐磨性、抗弯性