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文檔簡介

1、潤脹度:纖維素纖維潤脹時,直徑增大的百分率,即:潤脹后直徑增值/原纖維直徑第一章思考題1 如何將造紙植物纖維原料進(jìn)行分類?根據(jù)原料的形態(tài)特征、來源及我國的習(xí)慣,可大體上分類如下:一、木材纖維原料(針葉材原料、闊葉材原料)二、非木材纖維原料(禾本科纖維原料、韌皮纖維原料、籽毛纖維原料、葉部纖維 原料)三、半木材纖維原料(棉稈)2造紙植物纖維原料中、主要化學(xué)組成是什么?寫出定義或概念。主要化學(xué)組成是木素和碳水化合物(carbohydrates): 纖維素和半纖維素纖維素是由吡喃式葡萄糖基通過1, 4- B苷鍵聯(lián)結(jié)而成的均一的線狀高分子化合物。半纖維素是由兩種或兩種以上單糖基(匍萄糖基、木糖基、甘露

2、糖基、半乳糖基、阿拉 伯糖基等)組成的非均一聚糖,并且分子中往往帶有數(shù)量不等的支鏈。木素是由苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元(即C6-C3單元)通過醚鍵、碳-碳鍵連接而成的具有三維空間 結(jié)構(gòu)的芳香族高分子化合物*3 .比較纖維素與半纖維素的異同。 纖維素與半纖維素共同存在于大多數(shù)植物細(xì)胞壁中。 纖維素全部由葡萄糖單位聚合而成,而半纖維素是一種雜聚多糖,常含有木糖,甘露 糖,半乳糖,鼠李糖,阿拉伯糖等單糖單位。 在酸性環(huán)境下半纖維素遠(yuǎn)較纖維素易于水解。 半纖維素比纖維素的分子要小,大約含有500到3000個單糖單位,后者大約含有7000 到15000個。 半纖維素是分支的聚糖,而纖維素是不分支的。半纖維素具有親

3、水性能,可以造成細(xì) 胞壁的潤脹,賦予纖維彈性。 一般木材中,纖維素占4050%還有1030%勺半纖維素和2030%勺木質(zhì)素。4. 寫出綜纖維素的定義及四種制備方法、并指出哪種方法比較好?P7(1) 定義又稱總纖維素,指造紙植物纖維原料除去抽出物和木素后所留下的部分(即纖維素和半纖維素的總稱)。(2) 制備方法(P7)氯化法、亞氯酸鈉法、二氧化氯法、過醋酸法以上方法得到的綜纖維素都含有少量的木素,而且制備過程中往往使得少量碳水化合物 被溶出。5. 如何自綜纖維素制備 a -纖維素?并指出其化學(xué)組成。P8(1) 用17.5%NaOHE( 24%KO)溶液在20C下處理綜纖維素或漂白化學(xué)漿 45mi

4、n,將其 中的非纖維素碳水化合物大部分溶出,留下的纖維素及抗堿的非纖維素碳水化合物,分 別稱為綜纖維素的a-纖維素或化學(xué)漿的a-纖維素。(2) a -纖維素包括纖維素和抗堿的半纖維素6如何自漂白化學(xué)漿制備a -纖維素、B -纖維素、丫 -纖維素?并指出各自的化學(xué)組成。(1) a -纖維素用17.5%NaO或(24%KO)溶液在20C下處理綜纖維素或漂白化學(xué)漿 45min,將其中 的非纖維素碳水化合物大部分溶出,留下的纖維素及抗堿的非纖維素碳水化合物,分別 稱為綜纖維素的a -纖維素或化學(xué)漿的a -纖維素。(用英文翻譯)包括纖維素和抗堿的半纖維素(2)B -纖維素和丫 -纖維素用漂白化學(xué)木漿制備

5、a -纖維素時,處理中所得到溶解部分,用醋酸中和沉淀出來 的那部分為B -纖維素,不沉淀部分為丫 -纖維素。B -纖維素包括高度降解的纖維素和半纖維素,丫 -纖維素全為半纖維素。7. 如何制備Cross and Bevan纖維素? P8采用氯氣處理濕潤的無抽提物試料,使木素轉(zhuǎn)化為氯化木素,然后用亞硫酸及約含2渝硫酸鈉溶液洗滌、以溶出木素。重復(fù)以上處理、直至加入亞硫酸鈉后僅顯淡紅色為止。 半纖維素的溶出較多,殘留少量木素。8. 如何制備硝酸乙醇纖維素? P8用20%勺硝酸和80匯醇的混合液,在加熱至沸騰的條件下處理無抽提物的試樣,使其中 的木素變?yōu)橄趸舅?、溶于乙醇中而被除去,所得殘?jiān)葹橄跛嵋?/p>

6、醇法纖維素。此法結(jié)果最差,部分纖維素和大部分半纖維素被降解,含量更低。9. 寫出有機(jī)溶劑抽出物的定義、并指出常用的有機(jī)溶劑有哪些?P9 有機(jī)溶劑抽出物:用中性有機(jī)溶劑抽提植物纖維原料,溶解在溶劑中的有機(jī)物。 常用的有機(jī)溶劑:水、稀堿、苯、乙醇、苯醇混合液、乙醚、丙酮、石油醚10寫出針葉材、闊葉材和草類原料、各自的有機(jī)溶劑抽出物的化學(xué)組成及存在的位置? 針葉材:主要組成:松脂 松香:樹脂酸(松香酸)、脂肪酸、中性物等。松節(jié)油:萜烯類的混合物a -蒎烯(生物制藥的重要成分)、B -蒎烯等。存在位置:樹脂道和射線薄壁細(xì)胞中。闊葉才:組成:游離的及酯化的脂肪酸,中性物;不含或只含少量松香酸。存在位置:

7、木射線薄壁細(xì)胞與薄壁細(xì)胞中。禾本科:主要成分:蠟質(zhì),伴以少量的高級脂肪酸、高級醇等。存在位置:禾本科表皮層的外表面11. 寫出果膠質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式、并說明果膠質(zhì)存在于哪些植物中?P20主要存在于胞間層(M和初生壁(P)果膠質(zhì)含量:針葉木及草類的果膠質(zhì)含量很少(闊葉木 針葉木和草類)。麻、棉桿皮、桑皮、檀皮含果膠質(zhì)較多。所以韌皮纖維原料制漿中所要解 決的主要矛盾(脫膠)與木材和草類不同(脫木素)。12. 寫出植物纖維的定義。植物纖維(plantfibre )是廣泛分布在種子植物中的一種 厚壁組織。它的細(xì)胞細(xì)長,兩 端尖銳,具有較厚的次生壁,壁上常有單紋孔,成熟時一般沒有活的原生質(zhì)體。植物纖 維在植

8、物體中主要起機(jī)械支持作用。*14 .敘述木材的粗視結(jié)構(gòu)。 P221、木材解剖的三個切面2、樹心3、樹皮4、形成層5、木質(zhì)部6、年輪、生長輪7、春 材、秋材&邊材、心材9、環(huán)孔材、散孔材15.植物細(xì)胞壁上紋孔的功能及種類?P63- 64單紋孔和具緣紋孔半具緣紋孔作用一一在活立木中是相鄰細(xì)胞間水分和養(yǎng)料的通道。制漿造紙過程中藥液滲透的主要通道。在木材工業(yè)中木材的干燥、防腐和阻燃浸注、化學(xué)反應(yīng)、提取物浸出都與紋孔的滲透性 有關(guān)。17.敘述針葉材的生物結(jié)構(gòu)、并指出其含有哪幾種細(xì)胞及含量百分比?P17生物結(jié)構(gòu)看書本上的圖P17針葉材中的細(xì)胞最主要是管胞,并有少量的木射線,一般不含導(dǎo)管(1) 管胞

9、:針葉木的最主要細(xì)胞,形似紡錘狀;占針葉木細(xì)胞總數(shù)的90%-95%具有輸 導(dǎo)水分和支撐樹木的雙重作用。(2) 木薄壁組織:針葉材中的射線細(xì)胞,含量少,壁薄腔大,長度小,呈長方形,徑 向排列,胞腔內(nèi)含樹脂;在木質(zhì)部稱為木射線,在韌皮部稱為韌皮射線;一般為單列, 且無異型射線,通過紋孔與其他細(xì)胞相通,是細(xì)胞間橫向流通的通道,具有儲存營養(yǎng)的 作用、(3) 樹脂道:是部分針葉木獨(dú)有的特征,是由若干個分泌細(xì)胞所圍成形的一種胞間道。 它不是一個細(xì)胞也不是組織而是細(xì)胞間隙,中間充滿樹脂,故稱為樹脂道。分為軸向樹 脂道和徑向樹脂道,兩者互相溝通,形成樹脂道網(wǎng)。18 敘述闊葉材的生物結(jié)構(gòu)、并指出其含有哪幾種細(xì)胞

10、及含量百分比?P18(1)木纖維:闊葉木的纖維細(xì)胞,是闊葉木的主要細(xì)胞和支持組織。大部分闊葉材的纖 維細(xì)胞含量為6080%纖維細(xì)胞含量明顯低于針葉木纖維細(xì)胞含量,造紙價值不如針 葉木。般不用于單獨(dú)抄造高強(qiáng)度紙張。(2) 管胞:闊葉材中的管胞短而少,形態(tài)與針葉木中的管胞相似,紋孔為具緣紋孔, 紋孔緣明顯,紋孔直徑大于或等于導(dǎo)管細(xì)胞側(cè)壁上的紋孔直徑。(3) 導(dǎo)管:由一串具穿孔的管狀細(xì)胞所構(gòu)成,是闊葉木中的水分輸導(dǎo)組織。約占闊葉 材總體積的20%以導(dǎo)管的細(xì)胞壁的增厚情況不同,可分為五種類型:環(huán)紋導(dǎo)管、螺旋 狀導(dǎo)管、梯形導(dǎo)管、網(wǎng)紋導(dǎo)管、紋孔導(dǎo)管;導(dǎo)管的大小和分布影響制漿過程中藥液的浸 透。(4) 薄壁

11、細(xì)胞:軸向薄壁組織:紡錘狀薄壁組織細(xì)胞、木薄壁組織束;含量分布變化 較大:從小于1%至24%不等(5) 木射線細(xì)胞:同型木射線:只有徑向排列的木射線細(xì)胞;異型木射線:既有直立 的又有橫臥的細(xì)胞19敘述草類原料的生物結(jié)構(gòu)、并指出其含有哪幾種細(xì)胞及含量百分比?P33 纖維細(xì)胞是禾本科植物纖維原料的最主要細(xì)胞,禾稈的支持組織。形態(tài):兩端尖削,腔小。纖維長度1.01.5mm(般2mm)寬一般1020卩m 纖維含量低,4070% 薄壁細(xì)胞(Parenchyma?壁薄腔大,形狀多樣(桿狀、長方形、正方形、球形、枕頭形等),長度較短?含量高,草類達(dá)46%。又稱為基本組織(禾本科原料的一大缺點(diǎn) 表皮細(xì)胞長細(xì)胞

12、和短細(xì)胞(硅細(xì)胞、栓質(zhì)細(xì)胞) 導(dǎo)管和篩管導(dǎo)管細(xì)胞含量高,直徑大 石細(xì)胞細(xì)胞壁極度增厚,細(xì)胞腔極小,常木質(zhì)化、栓質(zhì)化或角質(zhì)化。 非纖維狀,尺寸小,洗滌過程易隨水流失。主要存在于竹子中20.從細(xì)胞形態(tài)的角度分析、哪種植物纖維原料為造紙的優(yōu)質(zhì)原料? 植物體內(nèi)管狀或長紡錘狀的細(xì)胞,在造紙技術(shù)上稱做纖維。植物纖維形態(tài) 針葉木:含有管胞、射線細(xì)胞和射線管胞等,管胞占木材容積90% 以上,長1.55.6mm寬3075卩m是造紙的優(yōu)質(zhì)纖維;闊葉木:木纖維長0.71.7mm 寬2040卩m占木材容積的2535%,其中以韌型木纖維最多。禾本科植物:含有 的纖維細(xì)胞約占細(xì)胞總量的 5060% ,纖維一般長11.5m

13、m,寬1020卩m禾本科植物 及闊葉木所制紙漿,因其纖維較短和所含非纖維狀細(xì)胞較高,質(zhì)量不如針葉木。*21 .解釋下列名詞概念并寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式:長寬比、壁腔比、纖維數(shù)量平均長、纖 維重量平均長、纖維長度分布頻率。P44 P48長寬比:纖維長度與纖維寬度的比值壁腔比:細(xì)胞壁厚度與細(xì)胞腔直徑的比值。柔軟性!Runkel曾經(jīng)指出:壁腔比1很好原料壁腔比=1 好原料壁腔比1劣等原料*22 .敘述這些纖維形態(tài)學(xué)指標(biāo)與紙張性能之間的關(guān)系。P43(1) 長寬比:長寬比大,成紙時單位面積中纖維之間相互交織的次數(shù)多,纖維分布細(xì) 密,成紙強(qiáng)度高;反之成紙強(qiáng)度低(2) 壁腔比:壁腔比小的纖維,成紙時纖維間的接觸面積

14、較大,結(jié)合力強(qiáng),成紙強(qiáng)度 高;反之,纖維僵硬,纖維間接觸面積小,結(jié)合力小。對耐破度影響最為顯著。壁腔比1很好原料、 壁腔比=1好原料、 壁腔比1劣等原料;值得注意的是,纖 維的壁腔比并非越小越好。壁腔比太小的纖維,其本身的強(qiáng)度太差,成紙的強(qiáng)度仍不高。 雖然其柔軟性好,成紙緊度高,但成紙強(qiáng)度不高。(3) 纖維粗度:纖維粗度大,成紙粗糙,平滑度低,強(qiáng)度下降,但松厚度增加;纖維 粗度小,成紙的平滑度好,紙的裂斷長、耐破度、撕裂度和耐折度增加,但松厚度下降 *23 .簡述針葉材管胞的超結(jié)構(gòu)。圖參照課本 P23 P181微細(xì)結(jié)構(gòu)(ultrastructure ):原料中超越普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力的細(xì)節(jié)

15、。植物細(xì)胞的微細(xì)結(jié)構(gòu)包括:纖維、導(dǎo)管、薄壁細(xì)胞等的微細(xì)結(jié)構(gòu)。*24.敘述草類原料纖維細(xì)胞的超結(jié)構(gòu)與針葉材管胞超結(jié)構(gòu)的異同?相同點(diǎn):細(xì)胞次生壁都具有多層結(jié)構(gòu)不同點(diǎn):小部分纖維的次生壁結(jié)構(gòu)不符合S1 S2 S3模式,維系纖維的取向不同,禾本科植物中P層S1層的厚度占細(xì)胞壁的厚度比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于木材纖維中相應(yīng)層次的比例第二章思考題1. 針葉材細(xì)胞壁中木素是如何分布的?闊葉材細(xì)胞壁中木素是如何分布?并與針葉材 比較木素濃度最高的部位是復(fù)合胞間層,次生壁濃度最低,但由于次生壁比復(fù)合胞間層 厚得多,針葉木木素總量的70%上位于次生壁,和針葉木相似,闊葉木也是胞間層 木素濃度最高,次生壁濃度較低,全部木素的 8

16、0%位于次生壁。木材細(xì)胞壁中的木素 并不是均勻分布分散在整個細(xì)胞壁中的,而是和半纖維素一起成切向同心薄層和纖 維素間隔地存在著。3. 在分化的細(xì)胞壁中木素是如何沉積的?a木素化過程在S2形成之前就已在細(xì)胞角隅和復(fù)合胞間層開始,接著木素快速地沉 積。b而次生壁木素化作用是一個漸進(jìn)過程,只有在胞間層木素濃度大約達(dá)到其最大值一 半時才開始。c在次生壁中,S1層最先木素化,隨后是S2層,最后S3層。4木素的分離方法分為幾大類?各自的缺點(diǎn)是什么?P78a木素作為殘?jiān)蛛x缺點(diǎn):這種方法分離的木素其結(jié)構(gòu)已發(fā)生了變化。b木素被溶解而分離缺點(diǎn):這種方法往往不能得到木素量的全部。5如何制備Klason木素、并說

17、出此法的缺點(diǎn)及主要應(yīng)用范圍?P81木粉首先用苯-醇混合液抽提6hr,以除去木粉中的有機(jī)溶劑抽提物,然后將木粉在 72%H2SO4溫度1820C條件下水解,這時試樣中聚糖的聚合度下降,2hr后聚合度下降至10左右。再加水使H2SO的濃度稀釋至3%在稀酸條件下繼續(xù)水解,使聚糖水 解成單糖溶于溶液中,余下的殘?jiān)礊?Klason木素。缺點(diǎn):a由酸水解聚糖時,木素的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,主要是縮合反應(yīng)該方法由于在制備過程中發(fā)生了縮合反應(yīng),不適用于結(jié)構(gòu)研究,廣泛應(yīng)用于定量分 析6. 為什么用Klason木素測定方法、測定草及闊葉材木素時,必須同時測定酸溶木素??實(shí)際上有少量木素溶于酸液酸溶木素。?酸溶木

18、素的含量:? 針葉材<1%?闊葉材35%? 禾草類原料>1%總木素=酸不溶木素+酸溶木素*7 .為什么Brauns “天然木素”不能代表原本木素?P78原本木素(protolignin ):以天然狀態(tài)存在于植物體中的木素。布勞斯(Brauns)天然木素得率比較低,只是純天然木素的低分子量部分,通常含 有木聚糖和聚酚類物質(zhì)8.如何制備磨木木素(MWL ?并說出其主要應(yīng)用范圍?貝克曼(Bj?rkman)木素(MW)? 又稱磨木木素(Milled Wood Lignin ),其制備方法:?將充分干燥的脫脂木粉在振動式球磨中,在干燥狀態(tài)下磨碎48h或者更長(一周), 然后利用含少量水的二氧

19、己環(huán)(9:1)進(jìn)行抽提,抽提液經(jīng)濃縮,得到粗磨木木素。將此粗磨木木素溶于90%勺醋酸中,再注入水中沉淀,經(jīng)干燥而制得MW。為了進(jìn)一步精制,將其溶解于1,2-二氯乙烷和乙醇(2:1)的混合液中,再注入乙醚中 進(jìn)行沉淀,之后洗滌、干燥。?這種木素主要用于研究木素的結(jié)構(gòu)。*9 .通過木素的KMnO氧化分解得出什么結(jié)論? P87可以知道構(gòu)成木素的芳香核,系由對-羥基苯基,愈創(chuàng)木酚基,紫丁香基構(gòu)成,進(jìn) 一步從分解產(chǎn)物的分析研究,也可以了解芳香核單位間結(jié)合的形式10. 通過木素的堿性硝基苯氧化得出什么結(jié)論?P88分解產(chǎn)物中含有大量的香草醛,體現(xiàn)了木素的芳香性。產(chǎn)物中還含有紫丁香醛(酸)、5-甲?;悴萑?/p>

20、酸)以及對羥基苯甲醛,證明 了木素是由 愈瘡木基、紫丁香基和對羥基苯基三種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成。不同原料的木素其硝基苯氧化產(chǎn)物不同,每種氧化產(chǎn)物的含量也不一樣。11. 通過木素的乙醇解得出什么結(jié)論?P90木素乙醇解的產(chǎn)物為一系列的希伯特酮的多種酮類化合物。針葉材主要產(chǎn)物有五種,都有愈瘡木基,說明針葉材木素的單體是愈瘡木基丙烷 單元。闊葉材木素乙醇解產(chǎn)物有十種,比針葉材增加五種紫丁香基型產(chǎn)物,說明闊葉材 木素是由愈瘡木基丙烷和紫丁香基丙烷單元構(gòu)成。草類木素乙醇解產(chǎn)物有十五種,除上述十種外,還有五種對 -羥基苯基結(jié)構(gòu)的產(chǎn) 物,說明草類木素是由愈瘡木基丙烷、紫丁香基丙烷和對 -羥基苯丙烷單元構(gòu)成。12 如何

21、應(yīng)用紫外光譜和紅外光譜對木素進(jìn)行研究?P98木素的紫外吸收光譜(Ultraviolet spectra根據(jù):木素的芳香族化合物對紫外光具有特性吸收。而其他合成聚合物(包括碳 水化合物)和多種溶劑在紫外光區(qū)沒有特性吸收。廣泛用作木素的定性研究典型的針葉木木素:205nm和280nm處有2個強(qiáng)吸收峰 230nm和330到340nm有較弱的吸收在260nm處的吸收最弱木素及其模型物的紅外吸收光譜(IR)根據(jù)紅外吸收光譜,可以研究木素的結(jié)構(gòu)及變化,確定木素中存在的各種功能基 及各種化學(xué)鍵。因?yàn)楦鞣N功能基和化學(xué)鍵在紅外光譜中的特定頻率都已經(jīng)知道(參考標(biāo)準(zhǔn)圖譜)。木素的定性研究,操作簡便,樣品不需要溶解在

22、任何溶劑中,且需 要的樣品量很少用紅外光譜能很容易地比較不同方法分離的木素13木素結(jié)構(gòu)單元間的聯(lián)接方式有哪幾種?并說明其比例及化學(xué)穩(wěn)定性?醚鍵(ether bon ds )聯(lián)接和碳-碳鍵聯(lián)接碳碳鍵 30%- 40%醚鍵一一60%70%:酚醚鍵(烷基芳基醚鍵、二芳基醚鍵)、甲基芳基醚鍵 (木 素結(jié)構(gòu)單元內(nèi))、二烷基醚鍵??s合型(condensed type )和非縮合型(uncondensed type )聯(lián)接縮合連接屬于碳-碳鍵聯(lián)接,而不是單獨(dú)的一類聯(lián)接。縮合聯(lián)接:B -0-4連接(最重要的木素分子結(jié)構(gòu)單元)、B -5連接、B -1連接、5-5連接、4-0-5 連接、B - B 連接、B -6

23、 連接和 B -2 連接、其他連接方式碳-碳鍵、二芳醚鍵比較穩(wěn)定,a -芳基醚、B -芳基醚及a -烷基醚有較大的活性,易發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)而斷裂。14 寫出木素一碳水化合物(LCC的聯(lián)接鍵型及聯(lián)結(jié)點(diǎn)糖基? P116必考木素-碳水化合物之間的聯(lián)接鍵型(1) a -醚鍵結(jié)合I葡萄糖基第6個碳原子上的羥基與木素結(jié)構(gòu)單元側(cè)鏈a碳原子之間構(gòu)成的a -醚鍵結(jié)合。對酸敏感。(2) 苯基糖苷鍵II木素結(jié)構(gòu)單元上的酚羥基與碳水化合物的苷羥基之間形成的鍵。對酸敏感。(3) 縮醛鍵III木素結(jié)構(gòu)單元側(cè)鏈上丫 -碳原子上的醛基與碳水化合物的游離羥基之間形成的聯(lián)接。對酸穩(wěn)定,結(jié)合牢固(4) 酯鍵IV葡萄糖醛酸的羧基與木素

24、結(jié)構(gòu)單元側(cè)鏈上的羥基之間的結(jié)合。對堿敏感(5)由自由基結(jié)合而成的-C-0-或-C-C-結(jié)合(V也是一種醚鍵結(jié)合,對水解的抵抗性更強(qiáng)。小結(jié):I ,11,III三種結(jié)合形式存在的可能性較大。一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明:半乳糖、阿拉伯糖和木糖單元是作為木素與半纖維素之間的聯(lián)結(jié)點(diǎn) 糖基15敘述木素的結(jié)構(gòu)單元在酸、堿介質(zhì)中基本變化規(guī)律?P120堿性介質(zhì)中酚型結(jié)構(gòu)單元(I)酚羥基極易離子化以酚陰離子的形式(U)存在,誘導(dǎo)效應(yīng),使得對位側(cè)鏈上的a-碳原子上的醚鍵極易斷裂,形成亞甲基醌結(jié)構(gòu)(m)0非酚型的木素結(jié)構(gòu)單元不能形成亞甲基醌結(jié)構(gòu)酸性介質(zhì)中具有苯甲基醚結(jié)構(gòu)的酚型和非酚型結(jié)構(gòu)單元(I)在酸性條件下變成一鹽形式的醚

25、基團(tuán)(U),然后a -醚鍵斷裂,形成正碳離子(川)正碳離子亦呈4種形式存在。16燒堿法制漿中、木素大分子中哪幾種化學(xué)鍵斷裂?4種醚鍵斷裂:通過木素大分子中酚型 a -芳基醚鍵的斷裂,酚型a -烷基醚鍵的斷 裂,非酚型結(jié)構(gòu)基團(tuán)在a -原子上連有0H基時的B -芳基醚鍵的斷裂和苯環(huán)上芳基甲基 醚鍵的斷裂,導(dǎo)致新的酚羥基的生成*17 硫酸法制漿中、木素大分子中哪幾種化學(xué)鍵斷裂?酚型結(jié)構(gòu)基團(tuán)的B -芳基醚鍵的斷裂 甲基芳基醚鍵的斷裂*18 .酸性亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽法制漿中、木素大分子中哪幾種化學(xué)鍵斷裂?P132酸性亞硫酸鹽:1.酚型或非酚型結(jié)構(gòu)單元a -醚鍵的反應(yīng);2. 蒸煮中的縮合反應(yīng);3. 甲基

26、芳基醚鍵穩(wěn)定;4. B -醚鍵結(jié)構(gòu)在酸性亞硫酸鹽蒸煮條件下是穩(wěn)定的*19 .中性和堿性亞硫酸鹽法制漿中、木素大分子中哪幾種化學(xué)鍵斷裂?中性亞硫酸鹽:1 .酚型a -芳基醚、a -烷基醚的反應(yīng);2. 酚型B -芳基醚的反應(yīng);3. 木素中的羰基和雙鍵的反應(yīng);4. 甲基芳基醚的反應(yīng)。*20 .敘述木素大分子在氯化過程中的反應(yīng)。P1351. 苯環(huán)上氯的親電取代反應(yīng);2. 木素結(jié)構(gòu)單元側(cè)鏈的親電取代反應(yīng);3. 醚鍵的氧化裂解;4. 木素脂肪族側(cè)鏈碎解產(chǎn)物的再氧化;5. 側(cè)鏈共軛或非共軛雙鍵的氯的加成反應(yīng)*21 .敘述木素大分子在堿處理過程中的反應(yīng)。P121 P131Na+ +0H -> NaOH木

27、素中的多種醚鍵受親核試劑0H離子的作用而斷開,并使木素大分子降解。 木素酚型結(jié)構(gòu)的a -芳基醚鍵、a -烷基醚鍵斷裂,形成亞甲基醌中間物; 非酚型結(jié)構(gòu)如在a -碳原子上連有-0H基的B -芳基醚鍵也可以斷裂,形成環(huán)氧化合物的 中間物;酚型結(jié)構(gòu)的B-芳基醚鍵僅有極少部斷裂;苯環(huán)上甲基芳基醚鍵斷裂;木素碎 片的縮合反應(yīng)。22.敘述木素大分子在次氯酸鹽漂白過程中的反應(yīng)。P139次氯酸鹽漂白時主要是氧化作用; 也有氯化反應(yīng)(親電和親核反應(yīng));但次氯酸鹽與次氯酸發(fā)生分解反應(yīng)時也會產(chǎn)生游離基,從而發(fā)生游離基反應(yīng)。 *23 .敘述木素大分子在氧堿漂白過程中的反應(yīng)。P142-P148氧為一種比較緩和的有選擇的

28、氧化劑。在堿溶液中可產(chǎn)生HOO和H0?同時攻擊木素。氧首先吸引木素酚陰離子的電子,而生成苯氧游離基。Kratzl等人認(rèn)為:苯氧游離基與氧或H00反應(yīng),導(dǎo)致側(cè)鏈與甲氧基脫除及芳香環(huán)開環(huán)。24. 敘述木素大分子在H2O2漂白過程中的反應(yīng)。P142木素與過氧化氫的反應(yīng),過氧化氫主要消耗在醌型結(jié)構(gòu)的氧化、木素酚型結(jié)構(gòu)的 苯環(huán)及含有羰基和具有a、 B烯醛結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈的氧化上;結(jié)果使得側(cè)鏈斷開并導(dǎo)致芳香環(huán)氧化破裂,形成一系列的二元羧酸和芳香酸; 同時,苯核上還發(fā)生脫甲基反應(yīng)。分解反應(yīng):H2O2 = H+ +H00 -副分解反應(yīng):2 H2O2 2H2O +0225. 敘述木素顏色反應(yīng)的機(jī)理與呈色反應(yīng)的應(yīng)用機(jī)理

29、:木素中含有羰基或含有羰基及其共軛結(jié)構(gòu)這樣的生色基團(tuán)存在木素化學(xué)反應(yīng)過程直接產(chǎn)生生色基團(tuán)(木素和氯的反應(yīng),生成黃紅色的中間產(chǎn)物一一鄰 苯醌)應(yīng)用:鑒別制漿方法和脫木素程度鑒別纖維種類第三章思考題1、纖維素大分子的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。B -D-吡喃型葡萄糖基通過1-4苷鍵連接而成的線型高分子化合物。一:2、纖維素纖維的聚集態(tài)及其特點(diǎn)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)(超分子結(jié)構(gòu)):纖維素大分子之間的排列情況。結(jié)晶結(jié)構(gòu) 取向結(jié)構(gòu)原纖結(jié)構(gòu) 根據(jù)X-射線研究,纖維素大分子的聚集體為兩相結(jié)構(gòu)。5、纖維素纖維的吸濕和解吸的概念,及其吸濕和解吸等溫曲線存在滯后現(xiàn)象的原因。干的纖維素置于大氣中能從空氣中吸收水分到一定的水分含量。當(dāng)纖維

30、素自大氣中吸收水分或水蒸汽時,稱為吸附;當(dāng)大氣中降低了蒸汽分壓,自纖維素放出水或蒸汽時稱為 解吸。原因:吸附時先要破壞無定形區(qū)的氫鍵才能吸水,分子內(nèi)有一定的應(yīng)力抵抗這種破壞, 氫鍵不可能全部打開;而解吸時,潤濕了的纖維脫水收縮,無定形區(qū)纖維素分子間的氫 鍵重新形成,但由于同樣受內(nèi)部阻力的抵抗,已被吸附的水不容易揮發(fā),即纖維素與水 分子之間的氫鍵不能全部可逆地被打開,故吸著的水較多。7、描敘纖維素纖維在非水體系中溶解的機(jī)理 在EDA目互作用中,纖維素-0H基的氧原子和氫原子參與了作用,氧原子作為一種電子對給予體,氫原子作為一種 S-電子對接受體;在溶劑體系的“活性劑”中存在給予體和接受體中心,兩

31、個中心均在適合于-OH基的氧原子和氫原子相互作用的空間位置上;在一定最優(yōu)距離范圍內(nèi)存在著 EDA目互作用力,改作用力與電子給予體和接受體中心 的空間位置和極性有機(jī)液的作用有關(guān),它引起 -0H基電荷分離達(dá)到最佳位置,從而使纖 維素鏈復(fù)合體溶解。1. 纖維素生物合成的母體是什么?碳水化合物的母體一一糖核苷酸,形成細(xì)胞壁的聚糖。2. 敘述高分子化合物多分散性的基本概念。纖維素是不同聚合度的分子混合物,因此纖維素的分子量是不均一的,這種分子量的 不均一性,稱作多分散性。3寫出數(shù)均分子量、重均分子量、黏均分子量的數(shù)學(xué)表達(dá)式及 Mn Mv和Mq之間的關(guān)系。 數(shù)均分子量:定義:纖維素體系的總質(zhì)量被分子的總個

32、數(shù)所平均。通常用滲透壓、蒸 汽壓方法測定Mn =藝niMi /藝ni=藝NM (即數(shù)均分子量等于數(shù)量分?jǐn)?shù) N與分子量M乘積總 和) 質(zhì)均分子量 定義:按質(zhì)量統(tǒng)計(jì)的平均分子量。通常由光散射法測定Mw =藝 mi Mi/ 藝 mi=2 WMI 粘均分子量定義:用溶液粘度法測得的平均分子量 耳=KM4. 敘述黏度的基本概念并寫出幾種高分子溶液的黏度的定義。P169粘度是液體流動時的內(nèi)摩擦力。內(nèi)摩擦力較大,流動較慢,粘度較大;反之,粘度 較小,流動較快。a、相對粘度?r表示在同溫度下溶液的粘度(?)與純?nèi)軇┱扯龋?0)之比。隨溶液濃度b、增比粘度耳sp表示相對于純?nèi)軇﹣碇v,溶液粘度增加的分?jǐn)?shù)'

33、 -' ,0spr - 1n 0C、比濃粘度耳sp/c 表示增比粘度與濃度之比。n spsp / Cr - 1cd、特性粘度?表示溶液無限稀釋,即溶液濃度趨于零時,比濃粘度值。與濃度無關(guān)11 - limC_0sp5寫出Staud in ger黏度方程并加以說明。Standinger方程一對線狀分子n sp = KmcgnM = KmcPcgm 溶液的濃度,以纖維素葡萄糖基環(huán) mol/L計(jì)算。即cgm =c/162 ; c溶液的濃度(g/L);M P 分別表示線狀高分子的分子量和聚合度;K比例常數(shù),隨溶質(zhì)、溶液體系變化。6. 寫出Mark黏度方程并加以說明??紤]到纖維素大分子在溶液中并非

34、完全線性,為消除 Standinger公式誤差,提出Mark修 正公式:i I - KM :K給定高分子化合物在給定溶劑中的常數(shù)a 大分子溶液中的形狀系數(shù),0.7-1.00特性粘度?的值可用作圖方法得出或由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出,求出?之后,可按公丄KM式KM計(jì)算出相對分子量。7. 分級的基本概念、基本原理及分類?P171按不同聚合度(或分子量)將多分散性的纖維素試樣分成若干級分的纖維素試樣稱之為 分級。常用的分級方法:沉淀分級法、溶解分級法(利用溶解度與M的依賴關(guān)系進(jìn)行分級)和凝膠穿透色譜法(GPC (利用大分子顆粒大小不同進(jìn)行分級)8. 有幾種方法表示纖維素分子量的多分散性?P173纖維素分子量

35、的多分散性的表示方法有表格表示、圖解表示和分布函數(shù)表示,其中最重 要的是圖解法;表示分子量或聚合度分布的分布曲線有3種:即積分重量分布曲線、微分?jǐn)?shù)量分布曲線、微分重量分布曲線9. 敘述Meyer-Misch提出的纖維素I的結(jié)晶結(jié)構(gòu),并指出J.BIackwell (Honjo-Watebe) 提出的纖維素I與 Meyer-Misch提出的纖維素I有何不同?纖維素I是由平行分子鏈有規(guī)則排列組成的,在結(jié)構(gòu)中所有鏈具有相同的方向(例 如鏈都是“向上”的)。鏈分子薄片平行于ac平面。所有-CH2O側(cè)鏈為tg構(gòu)象。中 心鏈在高度上與角上的分子鏈彼此相差半個萄糖基單位。10. 寫出天然纖維素的D-吡喃式葡萄

36、糖基和伯羥基的構(gòu)象。P175纖維素的D-吡喃式葡萄糖基的構(gòu)象為椅式構(gòu)象,B -D-吡喃式葡萄糖環(huán)中的主要取代基 均處于平伏鍵位置,而氫原子是向上或向下的直立鍵。這種模式的構(gòu)象可命名為:4c構(gòu)象。14. 寫出結(jié)晶度和到達(dá)度的基本概念。P179結(jié)晶度(Crystallinity ):指纖維素構(gòu)成的結(jié)晶區(qū)占纖維素整體的百分?jǐn)?shù),反映纖維 素聚集時形成結(jié)晶的程度。結(jié)晶匿樣品含量結(jié)晶度亂=X100%結(jié)晶區(qū)樣品含量+非結(jié)晶區(qū)樣品含量纖維素的可及度(accessibility) :利用某些能進(jìn)入纖維素物料的無定形區(qū)而不能進(jìn)入 結(jié)晶區(qū)的化學(xué)試劑,測定這些試劑可以到達(dá)并起反應(yīng)的部分占全體的百分率稱為纖維素 物料的

37、可及度可及度A和結(jié)晶度a的關(guān)系:A= ca+( 1 a )式中:a纖維素物料的結(jié)晶度(T結(jié)晶區(qū)表面部分的纖維素分?jǐn)?shù)A 纖維素物料的可及度16 解釋纖維素纖維的滯后現(xiàn)象P184滯后現(xiàn)象:同一種纖維素,在同一溫度和同一相對濕度下,吸濕時的吸著水量低于解吸 時的吸著水量的現(xiàn)象。解釋如下:吸附時先要破壞無定形區(qū)的氫鍵才能吸水,分子內(nèi)有一定的應(yīng)力抵抗這種破壞,氫鍵不 可能全部打開;而解吸時,先失去多層水,然后失去氫鍵結(jié)合水。纖維素與水分子之間 的氫鍵不能全部可逆地被打開,故吸著的水較多,產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。17. 結(jié)合水、游離水的概念? P184結(jié)合水:進(jìn)入了纖維素?zé)o定形區(qū)與纖維素的羥基形成氫鍵結(jié)合的水;游離

38、水:纖維素物料吸濕達(dá)到飽和點(diǎn)后,水分子繼續(xù)進(jìn)入纖維的細(xì)胞腔和各孔隙中, 形成的多層吸附水或毛細(xì)管水。18. 潤脹的基本概念? P185潤脹:固體吸收潤脹劑后,其體積變大但不失其表觀均勻性,分子間的內(nèi)聚力減小, 固體變軟的現(xiàn)象。纖維素纖維的潤脹分為:有限潤脹和無限潤脹19. 論述纖維素纖維表面的電化學(xué)性質(zhì)。P189(一) 擴(kuò)散雙電層理論由于纖維素表面上糖醛酸基及極性羥基的存在,使得 纖維在水中其表面帶負(fù)電。纖維在水中吸引外圍的正電子,越靠近纖維表面正電子濃度越小,直至為零。 吸附層a、b層、擴(kuò)散層d層、吸附層與擴(kuò)散層組成 擴(kuò)散雙電層吸附層隨纖維而運(yùn)動;擴(kuò)散層不隨纖維運(yùn)動而運(yùn)動, 當(dāng)液體流動時它是

39、一個可流動層;擴(kuò)散雙電層的正電 荷等于纖維表面的負(fù)電荷。(二) Z - 電位(Zeta-potential )在雙電層中過剩正電子濃度為零處,設(shè)其電位為零, 纖維表面處的電位相對于該處的電位之差稱為電極電位。纖維吸附層b界面相對于該處的電位之差稱為動電電位或 Z-電位(三) The effect of electrolytes on theZ -potential改變電解質(zhì)的濃度,對電極電位無影響,但對動電電位影響很大;電解質(zhì)的濃度增 大,Z -電位下降;pH值升高時,Z -電位增大,pH為2時,Zeta電位接近零;紙漿 越純,Zeta電位越大。(四) 擴(kuò)散雙電子層的應(yīng)用( The effec

40、t of Zeta pote ntial on pulpi ng and papermak ing)施膠:在施膠時加入電解質(zhì)一 磯土 AI2(SO4)3,其水解出來的AI3+會降低松香粒子 的Z -電位直至為零,這樣松香就會沉積在纖維上、染色:在紙漿纖維染色時,可用堿性染料直接染色,因纖維表面帶負(fù)電,堿性染料 帶正電,染料粒子可以被吸附在纖維上。如果用酸性染料染色,必須加入媒染劑明 磯,改變纖維表面的電性,使染料被纖維吸附,達(dá)到染色的目的20 敘述纖維素酸水解機(jī)理及酸水解方法。P194機(jī)理:纖維素大分子中的1,4- B -苷鍵是一種縮醛鍵,對酸特別敏感,在適當(dāng)?shù)臍潆x子 濃度、溫度和時間作用下,

41、苷鍵斷裂。方法:均相酸水解多相酸水解21.纖維素酸水解后其性質(zhì)上有什么變化?P195(1) 纖維素酸水解后聚合度下降,下降的速度決定于酸水解的條件,一般降至200以下 則成粉末;(2) 纖維素酸水解后吸濕能力改變,水解開始階段纖維素的吸濕性有明顯降低,到了 一定值后再逐漸增加;(3) 酸水解纖維素由于聚合度下降,因而在堿液中的溶解度增加;(4) 酸水解纖維素還原能力增加,這是因?yàn)檐真I在水解中斷開,增加了還原性末端基, 故纖維素的碘值或銅價增加;(5) 酸水解纖維素纖維機(jī)械強(qiáng)度下降。22 .敘述纖維素的堿性水解和剝皮反應(yīng)機(jī)理。P194 P198(重要)堿性降解反應(yīng)包括堿性水解(alkaline

42、hydrolysis)和剝皮反應(yīng)(peeling reaction)(1) 堿性水解堿性水解使纖維素的配糖鍵部分?jǐn)嗔?,產(chǎn)生新的還原性末端基,聚合度和紙漿強(qiáng)度下降。 水解程度與蒸煮溫度、時間、用堿量有很大關(guān)系。(2) 剝皮反應(yīng) 剝皮反應(yīng)指在堿的影響下,纖維素具有還原性末端基的葡萄糖基會逐個掉下來,直到 產(chǎn)生纖維素末端基轉(zhuǎn)化為偏變糖酸基的穩(wěn)定反應(yīng)為止,掉下來的葡萄糖基在溶液中最后 轉(zhuǎn)化為異變糖酸,并以其鈉鹽的形式存在于蒸煮液中。 反應(yīng)機(jī)理還原性氧化纖維素:具有羰基結(jié)構(gòu)的纖維素。 酸性氧化纖維素:具有羧基結(jié)構(gòu)的纖維素。兩種氧化纖維素的共同點(diǎn): 氧的含量增加,羧基或羰基含量增加; 糖苷鍵對堿不穩(wěn)定,在

43、堿中溶解度增加; 聚合度和強(qiáng)度降低 兩種氧化纖維素的區(qū)別: 二者對堿的穩(wěn)定性不同,還原性氧化纖維素對堿極不穩(wěn)定,遇堿即轉(zhuǎn)化為酸性纖維素; 還原性氧化纖維素對堿特別不穩(wěn)定,這是因?yàn)椋豪w維素受到氯、氧堿、次氯酸鹽、氧漂處理后,在C2 C3 C6位形成羰基,產(chǎn)生B 烷氧基羰基結(jié)構(gòu),發(fā)生B 烷氧基消除 反應(yīng),促使糖苷鍵在堿性溶液中的斷裂,降低了聚合度,紙的粘度和強(qiáng)度下降,并易于 老化返黃; 消除反應(yīng)的結(jié)果,產(chǎn)生各種分解產(chǎn)物,形成一系列有機(jī)酸、末端羧酸或非末端羧酸; 進(jìn)一步氧化,生成乙醛酸、甘油酸、草酸等。第四章思考題1. 給出半纖維素的概念。P214半纖維素指植物纖維原料中除纖維素以外的全部碳水化合物

44、(少量的果膠質(zhì)和淀粉除 外),即非纖維素的碳水化合物2. 組成半纖維素的單糖有哪些? P214組成半纖維素的結(jié)構(gòu)單兀有D 木糖基、D 甘露糖基、D 葡萄糖基、D 半乳糖基、L 阿拉伯糖基、4O 甲基一D 葡萄糖醛酸基、D 半乳糖醛酸基和D 葡萄糖醛酸基常見的半纖維素:闊葉材:聚-O-乙?;?4-0-甲基匍萄糖醛酸木糖(主)聚葡萄糖甘露糖(少)針葉材:聚-0-乙酰基半乳糖葡萄糖甘露糖(主) 聚阿拉伯糖40-甲基葡萄糖醛酸木糖(少)禾本科:聚阿拉伯糖-4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖(聚木糖類)3. 敘述半纖維素的命名法。P217第一種:列出各種糖基,將含量少的支鏈糖基排前面,含量多的排后面,主鏈糖基列

45、于 最后,若主鏈糖基多于一種,則將含量多的主鏈糖基放在最后,詞首加“聚”字第二種:只寫出主鏈上的糖基而不寫出枝鏈的糖基,在主鏈糖基前冠以“聚”字。A A A牛A A D A DB 占第一種:聚 Ct B糖 Dt A®第二種:聚Df A!4. 解釋半纖維素的分枝度的意義。 表示半纖維素分子結(jié)構(gòu)中枝鏈的多少 枝鏈多則分枝度高 同一溶劑在相同條件下處理同一類半纖維素,分枝度高的半纖維素的溶解度較大。5. 總結(jié)針葉材半纖維素的結(jié)構(gòu)。針葉木(softwood)聚半乳糖葡萄糖甘露糖(60%-70%聚阿拉伯糖4-0-甲基葡萄糖醛酸木糖(7%-12%聚阿拉伯糖半乳糖6. 總結(jié)闊葉材半纖維素的結(jié)構(gòu)。闊葉木(hardwood)聚0-乙酰基

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