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什么是纤维素? 羟乙基纤维素百度百科

发布时间:2023-12-27 15:52:38编辑:温柔的背包来源:

什么是纤维素? 羟乙基纤维素百度百科

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一、什么是纤维素?

一、什么是纤维素?

高等植物细胞壁的“骨架物质”。它是由许多D-吡喃葡萄糖基通过-1-4糖苷键连接而成的线性聚合物。实验公式为(c6h10o5) n。

天然纤维素不溶于水,具有特有的X射线衍射图案。纤维素是自然界中含量最丰富、分布最广的天然有机物。据估计,植物界的纤维素总量约为26.51010吨。在高等植物中,木材含有40-50%的纤维素;稻、麦、竹、苇等禾本科植物的茎秆含40-50%;苎麻、亚麻、大麻等纤维含80 ~ 90%;棉花含95 ~ 97%。微生物(细菌)和动物界也含有纤维素。简史

1838年,法国农学家A.Payen通过硝酸和氢氧化钠的交替处理,首次从木质化植物的细胞壁中分离出一种白色物质,并命名为“纤维素”。纤维素来源于拉丁语cell,意思是细胞糖。中国早期将其翻译成纤维素,沿用至今。

在早期的研究中,用高倍显微镜可以看到植物细胞壁是由许多细丝——组成的。原纤维宽度为0.3至0.5微米。后来在电子显微镜下观察到一种更细的原纤维单元,——微原纤维,直径10 ~ 25纳米,由30到数百个纤维素链分子组成。原纤维单元——的原纤维更细,直径仅2 ~ 4纳米。很多学者认为,原纤是木、棉、麻等天然纤维素纤维的最小丝状结构单元,内部没有木质素和半纤维素。

大多数学者认为,原纤内部具有两相结构,即大分子链几乎平行的结晶区(均相区)和大分子排列不规则的非晶区(均相区)。一个纤维素大分子链可以同时通过几个结晶区和无定形区。

性质和利用

天然纤维素的分子量为1620000 ~ 2430000。聚合度为10000 ~ 15000,链长一致,接近单分散性。纤维素分离时,由于化学试剂的作用,纤维素链分子发生降解,成为不同链长的混合物,具有多分散性。分离的纤维素的平均聚合度(DP)为约1000 ~ 2000,并且可以低于1000。纤维中结晶区的百分含量称为结晶度。结晶度与纤维素纤维的性能密切相关。

在结晶区,羟基被各种分子间力(主要是氢键)束缚,化学反应性能差;在无定形区,游离羟基暴露在巨大的内表面,成为化学反应的活性中心。但伯羟基和仲羟基的活性不同,基环之间的-1-4糖苷键和基环中的C-O-C,C-C,C-H键的化学稳定性不同,所以纤维素的化学反应具有多相、多相产物的特点。

溶胀溶解纤维素纤维吸收水、稀酸、碱、盐等极性液体后,大分子间的内聚力减弱,纤维变软,体积增大,但可见的均匀性仍保持。这种现象叫做肿胀。纤维素在吸收大量极性液体后,无限膨胀,即溶解。能直接溶解纤维素的溶剂主要有:金属/胺溶剂、铁-酒石酸-钠溶剂(EWNN)和一些非水溶剂。氧化

在氧化剂的作用下,纤维素的羟基被氧化成醛基,酮基被氧化成羧基,聚合度降低,形成氧化纤维素等氧化产物。在纸浆、造纸和纺织工业中,纤维素氧化是一种有害的反应,应该受到抑制。而纤维素的选择性氧化是制备纤维素衍生物的一种途径,在工业生产和理论研究上都有一定的意义。酸性水解

纤维素在稀酸中加热,由于H+的催化作用,糖苷键加水分解。水解纤维素是通过纤维素的部分酸水解产生的。其化学结构不变,但其439384低,还原性增加,机械强度降低。纤维素水解是酸法制浆的副反应,但属于植物水解工业的主要反应。水解反应的最终产物——D-葡萄糖,可以通过生化处理制成酒精、酵母等。

在浓酸的作用下,纤维素溶胀生成439384化合物,溶解并部分水解成低聚物。加水稀释加热后,可完全水解成D-葡萄糖。

碱降解在热碱溶液中,纤维素产生剥离反应、终止反应和碱解。结果,纤维素的聚合度降低,并产生多种低分子量有机酸。碱降解是碱法制浆的主要副作用。热解

在加热的作用下,纤维素会产生极其复杂的热解反应。除了糖苷键断裂,基环中的C-C,C-O-C,C-H键也会断裂。热解的初级产物(主要是左旋脱水葡萄糖)进一步反应形成各种次级产物。纤维素的热解反应与木材的干馏、木炭和活性炭的制造以及纸浆、纤维板、防火纤维和耐高温碳纤维的生产密切相关。发酵

在酶的作用下,纤维素可以水解成不同链长的葡萄糖聚合物,直至葡萄糖。纤维素酶是一种多组分酶,包括C1酶、-1-4葡聚糖酶(Cx酶)和-葡萄糖苷酶。酶解过程:天然纤维素439384水合聚合脱水葡萄糖链439384纤维素二糖439384葡萄糖。纤维素酶水解可用于制造糖化饲料和处理城市垃圾。酯化

纤维素能与各种无机酸、有机酸、酸酐、酰氯等反应。可制成各种纤维素酯。其中,纤维素黄原酸酯、醋酸酯和硝酸酯已广泛用于制造人造纤维、薄膜、塑料、清漆和炸药。醚化作用

在碱性条件下,纤维素的羟基与烷基卤和芳基卤反应生成纤维素醚。纤维素醚种类繁多,应用广泛。其中羧甲基纤维素(CMC)和乙基纤维素产量最大。甲基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素等。也有一定的量。此外,纺织工业用纤维织物的抗皱、防缩、防水、防油、阻燃处理,多为纤维素醚化反应。联接

纤维素的交联是纤维素的一种重要改性。交联基本上是形成二醚或二酯的缩合反应。最初使用的交联剂是甲醛、乙二醛和其他醛类。后来又进一步提出了二卤化物、二氰酸酯化合物、二环氧化合物等多种交联试剂。纤维素交联后,即使交联键不多,但对其性能影响显著。如果水和碱的溶胀性降低,则纤维素的弹性、湿稳定性和回弹性增加。

这可用于棉布的抗皱防缩处理、耐洗耐磨处理和耐久熨烫处理。近年来,它还被用于增加纸板的硬度和防潮性。

接枝共聚是一种改性纤维素的方法。丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺等主要用于与纤维素聚合制备改性产品。前景纤维素及其衍生物已广泛应用于制浆、造纸、纺织、印染、火药、清漆、塑料、薄膜、食品、医疗、化妆品等部门。它在制造粘合剂、分散剂、各种功能材料和航空航天材料,以及在石油钻井和海水淡化方面的应用具有广阔的前景。

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