第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构

Chapter1TheCompositionandStructureofWood1TianjinUniversityofScience&Technology序论一、植物纤维化学主要研究的内容重点研究制浆造纸植物纤维原料的生物结构、化学组成、化学结构及它们的物理和化学性质。Chapter1TheCompositionandStructureofWood2TianjinUniversityofScience&Technology生物结构方面：主要研究植物细胞形态和微细结构。化学特性方面：主要研究植物纤维原料的三种主要组成，既：纤维素、半纤维素和木素。另外也对植物纤维原料的少量组成进行了解。如：有机溶剂抽出物、果胶质、灰分等等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood3TianjinUniversityofScience&Technology二、本课程与其它学科的关系•生物结构方面：植物纤维化学与植物解剖学、植物分类学等有密切相关。•化学性质方面：植物纤维原料中的纤维素、半纤维素和木素都属于高分子化合物。Chapter1TheCompositionandStructureofWood4TianjinUniversityofScience&Technology三、本课程与造纸工业的关系•植物纤维原料化学浆漂白化学浆打浆抄纸纸张；•漂白化学浆精制浆人造丝、人造毛、电影胶片、喷漆、食品添加剂等；•木素、半纤维素已应用于建筑、医药、食品、橡胶等工业。Chapter1TheCompositionandStructureofWood5TianjinUniversityofScience&Technology第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构Chapter1TheCompositionandStructureofWood6TianjinUniversityofScience&Technology第一节植物界的基本类群一、植物的分类原则分类学的主要等级为：界(Kingdom)、门(Division)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Gerus)、种(Species)，“种”是最基本的单位。Chapter1TheCompositionandStructureofWood7TianjinUniversityofScience&Technology裸藻门绿藻门轮藻门金藻门甲藻门藻类植物褐藻门孢子植物红藻门（隐花植物）蓝藻门低等植物细菌门粘菌门菌类植物植物界真菌门地衣门……………….苔鲜植物门蕨类植物门种子植物裸子植物门高等植物（显花植物）被子植物门Chapter1TheCompositionandStructureofWood8TianjinUniversityofScience&Technology苏铁纲(Gycadinae)银杏纲(Ginkgoinae)裸子植物门松柏纲(Coniferae)(Gymnospermae)红豆杉纲(Taxinae)买麻藤纲(Gnetinae)松柏纲松、杉、柏及南洋杉科Chapter1TheCompositionandStructureofWood9TianjinUniversityofScience&Technology双子叶植物纲被子植物门单子叶植物纲双子叶植物纲阔叶材单子叶植物纲禾本科Chapter1TheCompositionandStructureofWood10TianjinUniversityofScience&Technology二、植物的命名国际通用的学名，基本采用了1753年瑞典植物学家林奈(CarlvonLinne)所倡用的“双名法”作为统一的植物命名法。Chapter1TheCompositionandStructureofWood11TianjinUniversityofScience&Technology第一个词是属名，相当于“姓”，词性：名词；第二个词是种加词，相当于“名”，词性：形容词；学名后面加上最早给这个植物命名的作者名的缩写；学名是用拉丁文来命名的，如采用其他文字语言时也必须用拉丁字母拼音，即所谓的拉丁化。Chapter1TheCompositionandStructureofWood12TianjinUniversityofScience&Technology完整学名：属名+种加词+命名人名缩写如:马尾松：PinusmassonnianaLamb.云杉：CunninghamialanceolataHook.三名法：属名+种加词+亚种或变种加词+命名人名缩写如：大叶相思：AcaciaauriculiformisA.cunn.ex.BenthChapter1TheCompositionandStructureofWood13TianjinUniversityofScience&Technology三、造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物（一）木材纤维原料1、针叶材(NeedleleavedwoodorSoftwoodorConiferous)2、阔叶材(LeafwoodorHardwoodorDicotyledon)Chapter1TheCompositionandStructureofWood14TianjinUniversityofScience&Technology1．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。Chapter1TheCompositionandStructureofWood15TianjinUniversityofScience&Technology2、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。Chapter1TheCompositionandStructureofWood16TianjinUniversityofScience&Technology（二）非木材纤维原料1．禾本科纤维原料2．韧皮纤维原料3．籽毛纤维原料4．叶部纤维原料Chapter1TheCompositionandStructureofWood17TianjinUniversityofScience&Technology1．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。Chapter1TheCompositionandStructureofWood18TianjinUniversityofScience&Technology2．韧皮纤维原料红麻、亚麻、黄麻、苎麻、大麻、棉杆皮、桑皮、构皮、檀皮、雁皮等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood19TianjinUniversityofScience&Technology3．籽毛纤维原料棉花、棉短绒、古棉。4．叶部纤维原料香蕉叶、龙舌兰麻、甘蔗叶、龙须草等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood20TianjinUniversityofScience&Technology（三）半木材纤维原料这类原料主要指棉秆。棉秆的形态、结构介于木材和禾本科原料之间；分类学上属于棉葵科、棉属。其化学成分、形态结构及物理性质与阔叶材相近。Chapter1TheCompositionandStructureofWood21TianjinUniversityofScience&Technology（四）合成纤维、合成浆人造丝、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等。合成纤维可用于生产无纺布、过滤纸及一些特种纸等。Chapter1TheCompositionandStructureofWood22TianjinUniversityofScience&Technology（五）回收纤维（Recovered/RecycledFiber-RCP）旧报纸（ONP）、旧杂志纸（OMG）、旧瓦楞箱纸板（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。Chapter1TheCompositionandStructureofWood23TianjinUniversityofScience&TechnologyGlobaldevelopmentofpaperproduction,chemicalpulp,andrecoveredpaperconsumption.Chapter1TheCompositionandStructureofWood24TianjinUniversityofScience&Technology第二节植物纤维原料的化学成分一．主要化学成分纤维素、半纤维素和木素。纤维素和半纤维素皆由碳水化合物组成，木素则为芳香族化合物。Chapter1TheCompositionandStructureofWood25TianjinUniversityofScience&Technology1．纤维素（Cellulose）纤维素是不溶于水的均一聚糖。它是由D-葡萄糖基构成的线状高分子化合物。纤维素大分子中的D-葡萄糖基之间按照纤维素二糖联接的方式联接（1,4-β-苷键）。纤维素具有特性的X-射线图。Chapter1TheCompositionandStructureofWood26TianjinUniversityofScience&Technology高分子形状线型（链状）高分子；枝链型高分子；网状结构高分子；体型高分子。Chapter1TheCompositionandStructureofWood27TianjinUniversityofScience&Technology纤维素的化学结构式（Haworth）HHHHHHHHHHHHHHOHoOHOHCH2OoCH2OHOHOHOHOOHOHOHOHCH2oOOCH2OHOHon-22Chapter1TheCompositionandStructureofWood28TianjinUniversityofScience&TechnologyStereochemicalStructureChapter1TheCompositionandStructureofWood29TianjinUniversityofScience&Technology•天然状态下棉花纤维素平均聚合度（DP）约为15000、木材纤维素约为10000、草类约为8000。•但（木材）经过蒸煮与漂白制成的化学浆，其纤维素的聚合度只有1000~1300左右。Chapter1TheCompositionandStructureofWood30TianjinUniversityofScience&Technology2．半纤维素(Hemicellulose)•半纤维素一词是由E.Sehulze于1891年提出的；•1939年由H.Staudinger改名为木聚糖（Woodpolyoses）；•半纤维素又称之为非纤维素的碳水化合物（Noncellulosecarbohydrate）。Chapter1TheCompositionandStructureofWood31TianjinUniversityofScience&Technology1．G.B.Aspinall的概念1962年Aspinall提出：半纤维素是从植物来源的聚糖类：它含有D-木糖基、D-甘露糖基与D-葡萄糖基或D-半乳糖基的主链，其它糖基可成枝链联接在主链上。Chapter1TheCompositionandStructureofWood32TianjinUniversityofScience&Technology2．T.E.Timell的概念1964年Timell提出：半纤维素是低分子量的聚糖类（其平均聚合度近200），它和纤维素一起正常地产生在组织中，它们可以从