植物纤维化学考试复习资料精华版

名词解释：

纤维素:由β-D 葡萄糖基通过1,4-苷键连接而成的线性高分子化合物。是组成纤维的一种化学成分。

纤维：两头尖，长比宽大几十倍的纺锤状的永久厚壁细胞，是一种细胞结构 木素：由苯环丙烷结构单元（C6-C3）通过醚键、碳碳键连接而成的芳香族高分子化合物。木素衍生物：木素大分子中原子或者原子团被其他原子或原子团取代而得到的物质 木素制备物：木素和木素衍生物的总称

果胶物料：果胶质与其他物料半生在一起的复合体。果胶：果胶酸盐以及酯化了的的果胶酸 超结构：超过一般光子显微镜的分辨能力的细节 热塑性：在某一温度下，木素由玻璃态向橡胶态变化的性质

玻璃转化点：木素从玻璃态转化为橡胶态时的温度

聚合度：纤维素大分子中的β-D 葡萄糖基的含量，用DP 表示

降解：高分子化合物受到化学、光照、加热、机械等作用时聚合度下降的现象 综纤维素：又叫总纤维素。指造纸原料中纤维素和半纤维素的总称

克-贝纤维素：无提取试料经湿氯气反复洗，再加H2SO4和2%Na2SO4得到 硝酸乙醇纤维素：提取试料用HNO3(20%)和CH3CH2OH(80%)，加热至沸腾得到 α-纤维素：包括纤维素和抗碱性纤维素

β-纤维素：为高度降解的纤维素和半纤维素

γ-纤维素：全为半纤维素

工业半纤维素：β-纤维素和γ-纤维素的总称

（天然）半纤维素：由多种糖基、糖醛基所组成，并且分子中带有支链的复合聚糖的总成。 助色基团：能使吸收波长向长波方向移动的杂原子团（如：-COOH,-OH,-NH2,-CL ）发色基团：含有π电子的不饱和基团

MWL:磨木木素（贝克曼木素）

CC ：细胞角隅CML:复合胞间层

BNL ：布劳思天然木塑

LCC ：木素—碳水化合物复合体

CEL:纤维素酶木素

硅干扰：在碱法制浆中，原料中的硅形成硅酸钠，溶于碱法废液中，大量的硅酸钠使废液的粘度增加，洗桨时黑夜提取率降低，对黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥的回收等过程都带来麻烦。

树枝障碍：在酸法制浆中，树木的有机抽出物被加热，软化成油状物漂浮在浆水体系中，易粘附在浆池壁、洗浆箱、纸张等地方，给生产过程和纸张质量带来不良影响，称为树脂障碍。

纤维形态：包括纤维的长度、宽度、壁厚、腔径以及由这些指标组成的其他形态指标，如长宽比、壁腔比、纤维粗度等。

纤维粗度：每100m 长度的绝干纤维的重量，用dg 表示

原本木素：木材中原本存在状态的木素

缩合型连接：除苯环酚羟基对位侧链以外的连接

非缩合型连接：指缩合型连接以外的连接

纤维素的结晶度：是指纤维素构成的结晶区占纤维素整体的百分比

纤维素的可及度：利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的的化学试剂，测定这些试剂可以到达并起反应的部分占全体的百分率

剥皮反应：在碱性的影响下，纤维素具有的还原性末端基会逐个掉下来，直到产

生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止

润胀：固体吸收润胀剂后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间内聚力减少，固体变软的现象。

润胀度：离心机离心分离后纸张中存留的水分。对于同种碱液，同一温度下，纤维素的润胀度随浓度的增加而变大，至某一浓度时达到最大值。

动电电位：即zata 电位，纤维吸附层表面相对双电层中过剩正电为零处的电位之差

有限润胀：纤维素吸收润胀剂是有一定限度的

游离水：纤维素物料吸湿达到纤维饱和点后，水分子继续进入纤维的细胞腔和各空隙中，形成多层吸附水和毛细管水

结合水：进入纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键结合的水 吸着热：1g 纤维素完全润湿所放出的热量

1. 针叶木的纤维细胞为管胞，含量约为90%-95%，阔叶木的纤维细胞为木纤维，草类原料的纤维细胞含量较低，但含有较多的薄壁细胞

1. 植物纤维细胞壁可分为复合胞间层和次生壁两层，其中次生壁是细胞的主体

2. 在酸性亚硫酸盐法蒸煮中，木素结构单元的α-醚键容易断裂，并在此引入磺酸基，而木素中占比例很大的β-醚键是稳定的，在蒸煮法中要特别注意防止木素的缩合反应

3. 木素的生物合成中形成二聚体的反应都是通过游离基互相结合，然后经水和木素的加成而稳定

4. 针叶木的有机溶剂抽出物主要成分是松香酸、脂肪酸、萜烯类化合物、不皂化物等；阔叶木的有机溶剂抽出物主要成分是游离的已酯化的脂肪酸、中性物、不含或只含少量的松香酸；而草类的有机溶剂抽出物主要成分是蜡质、伴有少量的高级脂肪酸、高级醇等

5. 木素大分子结构中主要的3种苯丙烷结构单元有：愈创木基丙烷、紫丁香基丙烷、对羟基苯丙烷

6. 目前植物学家广泛采用紫外吸收光谱、红外吸收光谱、质谱、核磁共振吸收波谱、电子显微镜、电子自旋共振吸收波谱等先进技术手段研究木素结构

7. 植物界中能用于制浆造纸的植物纤维原料有部分裸子植物和少数被子植物

8. 木材纤维原料灰分低于1%，禾本科纤维原料灰分在2%-5%

9. 在制浆中木素发生亲电、亲核、游离基反应，而在漂白时木素发生氧化反应

10. 纤维素降解反应有：酸水解降解、氧化降解、碱性降解、微生物降解、热降解、机械降解等

1. 心材：木质部中靠近树中心的组织中，逐步被树脂、色素等物质所填充而失去生理活性变成死细胞

2. 边材：木质部中靠近边缘颜色较浅的部分，边材中纤维较长，由活细胞构成

3. 早材：年轮中靠近树心颜色较浅的部分

4. 晚材：年轮中靠近外圈颜色较深的部分

5. 受压木：木素含量高，管胞少，S3层和S1层比正常的厚

6. 受拉木：木素含量低，纤维素含量高，纤维素结晶区大

纤维素和半纤维素的特点各是什么？

纤维素的特点：不溶于水的均一聚糖，由D-葡萄糖构成的链状高分子化合物，D-葡萄糖之间以纤维二键（β-1,4键）连接，具有特性X 射线衍射图。纤维素的结构单元、连接键型、功能基、聚合度决定了它的功能和性质。半纤维素的特点：有两种或两种以上的的单糖组成的不均一聚糖，大多有支链，构成线性单糖主链的单糖主要有：木糖、甘露糖、葡萄糖，构成短的侧链糖基有：阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖、岩藻糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸 原料树脂含量高对造纸的不良影响如何消除或减轻？

4种方法：1）原料储备一段时间树脂因风化减少2) 在备料车间钻孔去节3）蒸煮是通过大小放气回收松节油4）经过以上处理后，若纸浆中树脂含量还高，可加滑石粉或生物酶，然后在纸机净化系统中一并除去

打浆过程纤维细胞的变化：1）初期，S1层破裂，引起纤维表皮微细纤维变化2）横向切断，纵向分丝帚化3）破坏P 层及S1层，完全打掉或者部分打掉，使S2裸露并使其分丝帚化4）使纤维发生水化润胀，也叫内部微细纤维化

烧碱中添加AQ 的作用：1保护碳水化合物AQ 氧化聚糖末端基合成稳定的糖酸，从而保护聚糖减少剥皮反应2降解木素AQ 本身还原成AHQ ，AHQ 与酚型木素单元反应促进木素碎片化，而本身又被氧化成 AQ

碱处理过程中碱主要消耗在：1) 中和氯化段中残余的氯2) 氯化段后纸浆中没有完全洗涤除去HCL 3)氯化段后纸浆中没有完全洗涤除去的酸化木素4) 氯化后不溶于酸和有色的氯化木素溶解

灰分对制浆造纸的影响：

1):灰分对普通的化学浆的质量没什么影响，只对人造纸浆和电容器浆产生不良影响。2):纸浆中Cu.Fe.Mn 等金属离子对纸浆的颜色以及纸浆过氧化氢. 氧气. 臭氧漂白会产生不良影响，而且会促进漂剂分解。3):纸浆中的Ca.Mg 粒子对稳定漂剂，保护碳水化合物有着一定的作用，但过量的金属离子又会使木素稳定，降低纸浆白度。4):原料中尤其是草类原料灰分中SiO2和Na2O 反应后溶于黑夜（Na2SiO3是粘合剂）给碱回收造成许多困难，如结垢，粘度大，不易蒸煮，苛化液澄清等困难。

说非纤维细胞含量的多少是衡量草类原料优劣的标准之一的原因：

1）非纤维细胞多，则纤维细胞少2）制浆时会吸收大量蒸煮液，增加液比，消耗药品3）滤水性差影响纸浆洗涤4）影响碱回收（硅干扰）5）纸浆湿强度低，影响纸机车速6）成纸强度差

小放汽的作用:（1）排除空气，释放假压（2）产生向上现象（3）回收松节油（4）压迫纹孔膜。

为什么要进行小放汽？

答：对原料抽提原因：木材原料中的松香酸、脂肪酸、萜烯类化合物及不可皂化物等成分，类原料中的蜡质等成分在分离木素时会和木素一起分离出来，有些多酚类物质还可能与木素发生缩合反应成为木素的组成成分，而导致结果偏高为了消除这种影响，故进行抽提。 植物细胞壁的超结构主要研究什么？答：（1）纤维细胞壁的层次构成（2）不同层微细维的取向及其对材质的影响（3）为细纤维的精细结构(4)微细纤维与半纤维素，木素的维系结构关系。

阐述阔叶木原料生物结构的特点？

答：①横切面 a导管b 木纤维成四边形或多边形c 木薄壁细胞d 木射线包薄壁细胞，部分为单列其他为双列或多列；②径切面a 木纤维侧壁及其上纹孔b 导管即其上具缘纹孔c 宽带状的木射线；③a 木纤维导管侧壁b 纺锤状的木射线细胞。

针叶木 阔叶木 草类所含木素的不同？

木素的功能基，他们存在与木素结构单元的什么位置？答（1）针叶木中主要为愈疮木酚基型木素，阔叶木中为愈疮木酚基 –紫丁香基木素；草类为愈疮木酚基 –紫丁香基-对羟基苯基木素。（2）木素的功能基主要有：-OCH3,-OH,-C=O及醚状氧原子等（3）-OCH3联接在芳基环上；-OH 存在于木素结构单元苯环上（酚羟基）和侧链上（脂肪族羟基）；-C=O部分与苯环共轭，部分不共轭；醚态氧部分联接到芳环上，部分联接在侧链上。

木素的主要连接键型：（木素是由对羟基苯基、愈疮木基以及紫丁香基的苯基丙烷构成的高分子聚合物）木素苯基丙烷联接键型：醚键联接和C-C 键联接，醚键联接可分为烷基醚键，芳基醚键和烷基芳基醚键联接及甲基芳基醚键

影响木素结构单元反应性能的因素：

1) 连接键型：木素的苯丙烷结构单元通过醚键c-c 键长不同键型连接，其化学稳定性不同2) 木素结构单元的类型：不同功能基-OCH3 –OH –C-O-等连接在结构单元上，使其具有不同的化学反应性能3) 木素的酚型和非酚型结构，也会影响反应性能

为什么说原料中木素的含量是判定制浆漂白工艺的基本依据？

植物原料的三大主要成分中木素是化学制浆中要脱除的，胞间层木素脱除，原料即可成浆，但要制取漂白剂还必须脱除细胞壁中的木素，残余木素是纸浆颜色的主要来源，原料中针叶木含量高，难蒸煮，禾本科原料木素含量低较易蒸煮，阔叶木介于两者之间，木素含量的高低及性质不同，蒸煮工艺也必然不同，纸浆的残余木素含量不同，所要求的白度不同，漂白工艺也必然不同

简述木素的形成过程？

答：（1）木素母体经酵母素作用脱氢形成游离体（2）游离基间结合形成次级结构（3）由中间产物逐步形成木素大分子

如何证明LCC 的存在？

答：以含水二氯己环处理木粉制取磨木木素后，剩下的残渣用DMF,DMSO(二甲亚砏) 和50%醋酸抽提，得到木素和糖构成的抽提物组分，这个组分即使用50%醋酸，二氯乙烷，乙烷作溶剂抽提，还是不能出去糖的组分。因此认为两者之间存在联接，认为是形成了某种形式的结合体。为此，贝克曼取名为多糖结合体LCC

硫酸盐法比烧碱法脱木素快的原因（KP 法蒸煮的优点）？

答：（1）KP 法蒸煮时，由于Na2S 的解离，溶液中同时存在HS-,S2-,OH-, 它们同时对木素发生反应，而烧碱法中只有OH-一种亲核试剂；（2）木素与HS-,S2-可以发生硫化作用。使酚型β-芳基醚键很快全部断裂（β-醚键联接与所有联接50%以上断裂对大分子成碎片溶出很有意义）而烧碱法中酚型木素的β-醚键只能断裂少（3）KP 法脱木素反应中的硫可析出重新参与反应，保证了反应中亲核试剂的量，从而减少的木素的缩合反应。

试比较木素酚型结构单元和非酚型结构单元的反应性能，并给予分析？

答：（1）酚型结构单元中苯环4位存在游离OH-这种羟基能通过诱导效应使酚羟基对位侧链上的α-C 活化，反应能力增强，若α-C 处于却电子状态，极易引入负电子；若α位存在游离羟基，则直接引入负离子，故酚型结构单元很容易引起反应。（2）非酚型结构单元中苯环4位上的羟基是醚化的，反应能力低，难使α-C 活化，因此非酚型结构单元中存在α醚键，β-醚键都比较稳定或反应发能力较弱，既使α位是醇羟基，其反应能力也比酚型结构的醇羟基小得多，如果α醇羟基被醚化，则此位置就难以进行反应了

纤维素的化学结构特点是什么？影响纤维素化学性质的因素有哪些？

答：（1）纤维素大分子的基本结构单元是D-吡喃式葡糖糖基（即失水葡糖糖）（2）纤维大分子的葡糖糖基间的联接都是β-苷键联接（3）纤维素大分子每个基环均具有3个醇羟基；

（4）纤维素大分子的两个末端基，性质是不同的（一端存在还原性的隐性醛基，另一端没有，故整个大分子具有极性并呈现出方向性）。

剥皮反应的反应机理是什么？

如何采取措施防止剥皮反应？答：机理：（1）醛酮糖互变及β-烷氧基消除反应；（2）互变异构形成二羰基衍生物；（3）加成反应；（4）异构化反应形成异变糖酸；措施：（1）将末端羰基氧化为羧基;(2)将末端羰基还原为伯醇羟基；（3）加入能与羰基反应的化合物，将还原性末端封锁。

根据二相结构理论，结晶区和无定形区各有和特点？

答：结晶区的特点：纤维素分子链取向良好，密度较大，结晶区纤维的密度为1.558g\cm3，分子间的结合力最强，故结晶区对强度的贡献大。非结晶区的特点：纤维分子的链取向较差，分子排列无秩序，分子间距离较大，密度较低且分子间氢键结合数量少，故非结晶区对强度的贡献小。

纤维素表面的电化学性质对制浆造纸的影响。

1抄纸。电位过高过低对其有着不同的影响。2施胶，由于纤维表面带负电，而对加入的胶料负离子想排斥，达不到施胶的目的，因此需要加入矾土。3纤维染色，可用碱性染料直接染色，因为纤维表面带负电，碱性染料带正电，染料粒子可以吸附在纤维上，如果用酸性染料染色，由于其粒子在水中带负电，故不能被纤维吸附，因此要加上媒染剂明矾，改变纤维表面电性，从而到到染色目的，4白水回收，在白水回收装置中合理控制高分子聚合物的量，以及zata 电位即PH ，史白水中的微小纤维，调料等微粒凝聚，可得到最好的澄清效果