高分子纖維素課件

纖維素

纖維素定義

纖維素是葡萄糖分子通過(guò)β-1,4-糖苷鍵連接而形成的葡聚糖。通式為（C6H10O5）n。纖維素通常含數(shù)千個(gè)葡萄糖單位，是植物細(xì)胞壁的主要成分。木材約一半是纖維素；棉花是自然界中較純粹的纖維素(92-95%)，脫脂棉和無(wú)灰濾紙是純粹的纖維素。含有幾千個(gè)葡萄糖單元，分子量幾十萬(wàn)。纖維素存在于一切植物中。是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的基礎(chǔ)物質(zhì)。其中：棉花含纖維素92％~95％；

亞麻含纖維素約80％；

木材含纖維素約50％。纖維素的物理性質(zhì)

常溫下，纖維素既不溶于水，又不溶于一般的有機(jī)溶劑，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀堿溶液中。因此，在常溫下，它是比較穩(wěn)定的，這是因?yàn)槔w維素分子之間存在氫鍵。纖維素的化學(xué)性質(zhì)

纖維素的水解

在一定條件下，纖維素與水發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)氧橋斷裂，同時(shí)水分子加入，纖維素由長(zhǎng)鏈分子變成短鏈分子，直至氧橋全部斷裂，變成葡萄糖。

(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6

纖維素葡萄糖催化劑(酸)纖維素與硝酸反應(yīng)（C6H7O2）O—NO2O—NO2O—NO2n（C6H7O2）OHOHOHn3nHNO3濃硫酸3nH2O＋＋纖維素硝酸酯或纖維素三硝酸酯（硝酸纖維）纖維素與乙酸反應(yīng)[(C6H7O2)(OH)3]n+3nCH3COOH[(C6H7O2)(O-COCH3)3]n+3nH2O濃硫酸

醋酸纖維纖維素的氧化

纖維素與強(qiáng)氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一系列與原來(lái)纖維素結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，稱(chēng)為氧化纖維。淀粉、纖維素的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)比較淀粉

纖維素（C6H10O5）n（C6H10O5）nn值由幾百—幾千幾千個(gè)葡萄糖單元葡萄糖單元白色無(wú)氣味無(wú)味道白色無(wú)氣味無(wú)味道不溶于冷水，熱水糊化不溶于水也不溶于一般有機(jī)溶劑十幾萬(wàn)→幾十萬(wàn)幾十萬(wàn)→幾百萬(wàn)1不是同分異構(gòu)體2不是同系物

3均屬天然高分子化合物相對(duì)分子量相互關(guān)系物理性質(zhì)通式結(jié)構(gòu)淀粉、纖維素的化學(xué)性質(zhì)比較結(jié)構(gòu)特征化學(xué)性質(zhì)用途淀粉纖維素

無(wú)醛基每個(gè)單元中有三個(gè)羥基無(wú)醛基每個(gè)單元中有三個(gè)羥基1遇碘單質(zhì)呈藍(lán)色2無(wú)還原性3能水解成葡萄糖1無(wú)還原性2能水解成葡萄糖（比淀粉難）3酯化反應(yīng)食用制葡萄糖和酒精制硝酸纖維醋酸纖維粘膠纖維造紙纖維素的制法實(shí)驗(yàn)室制法

先用水、有機(jī)溶劑處理植物原料，再用氯、亞氯酸鹽、二氧化氯、過(guò)乙酸去除其中所含的木素，得到纖維素和半纖維素，然后采用各種方法除去半纖維素，制得純纖維素。膳食纖維

膳食纖維是一種不被消化吸收的物質(zhì)，過(guò)去認(rèn)為是“廢物”，現(xiàn)在認(rèn)為它在保障人類(lèi)健康，延長(zhǎng)生命方面有著重要作用。因此，稱(chēng)它為第七種營(yíng)養(yǎng)素。人類(lèi)膳食中的纖維素主要含于蔬菜和粗加工的谷類(lèi)中，雖然不能被消化吸收，但有促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，利于糞便排出等功能。膳食纖維的作用治療糖尿病預(yù)防和治療冠心病降壓作用抗癌作用減肥治療肥胖癥治療便秘清除外源有害物質(zhì)純棉上衣麻布法國(guó)棉麻(4).棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)(5).木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙(6).食物中的纖維素有利于人的消化。多聚合纖維素

大連醫(yī)科大學(xué)第一臨床學(xué)院與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，歷經(jīng)多年合作完成的“多聚合纖維素預(yù)防組織粘連的基礎(chǔ)與臨床應(yīng)用研究”研制成功一種可用來(lái)預(yù)防創(chuàng)作與手術(shù)后組織粘連的高科技新材料--多聚合纖維素，并在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用研究中證明它具有良好的粘連效果。木質(zhì)素纖維

木材經(jīng)過(guò)化學(xué)處理得到的有機(jī)纖維，外觀為棉絮狀，呈白色或灰白色。由于處理溫度高達(dá)250℃以上，在通常條件下是化學(xué)上非常穩(wěn)定的物質(zhì)，不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，具有無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染、無(wú)放射性的優(yōu)良品質(zhì)，不影響環(huán)境，對(duì)人體無(wú)害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品。纖維微觀結(jié)構(gòu)是帶狀彎曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉處是扁平的，有良好的韌性、分散性和化學(xué)穩(wěn)定性，吸水能力強(qiáng)，有非常優(yōu)秀的增稠抗裂性能。

廣泛用于瀝青道路、混凝土、砂漿、石膏制品、木漿海棉等領(lǐng)域，對(duì)防止涂層開(kāi)裂、提高保水性、提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和施工的合宜性、增加強(qiáng)度、增強(qiáng)對(duì)表面的附著力等有良好的效果。其技術(shù)作用主要是：觸變、防護(hù)、吸收、載體和填充劑。

F1方程式賽車(chē)道；高溫多雨地區(qū)路面、停車(chē)場(chǎng)；高速公路與城市快速路、干線(xiàn)道路的抗滑表層;橋面鋪裝。特別是鋼橋面鋪裝；高寒地區(qū)、防止溫縮裂縫；城市道路的公交車(chē)專(zhuān)用道;公路重交通路段、重載以及超載車(chē)多的路段；城市道路的交叉口、公共汽車(chē)站、貨場(chǎng)、港口碼頭。甲基纖維素白色或類(lèi)白色纖維狀或顆粒狀粉末；無(wú)臭，無(wú)味。本品在水中溶脹成澄清或微渾濁的膠體溶液；在無(wú)水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。將精制棉經(jīng)堿處理后，以氯化甲烷作為醚化劑，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)而制成纖維素醚。一般取代度為1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。屬于非離子型纖維素醚。

廣泛用于建筑施工、建材、分散性涂料、壁紙糊料，聚合助劑，除漆劑、皮革、油墨、造紙等分別用作增稠劑、粘接劑、保水劑、成膜劑、賦形劑等。如在建材上用作粘合劑、增稠劑和保水劑，在涂料工業(yè)上用作成膜劑和增稠劑，另外在石油鉆探和日用化工等領(lǐng)域應(yīng)用也較為廣泛。甲基纖維素（MC）羥丙基甲基纖維素（HPMC）羥乙基纖維素（HEC）羧甲基纖維素（CMC）羥丙基甲基纖維素為非離子型纖維素醚，外觀為白色的粉末，無(wú)嗅無(wú)味。是由精制棉經(jīng)堿化處理后，用環(huán)氧丙烷和氯甲烷作為醚化劑，通過(guò)一系列反應(yīng)而制成的非離子型纖維素混合醚。取代度一般為1.2~2.0。其性質(zhì)受甲氧基含量和羥丙基含量的比例不同，而有差別。

1.建筑業(yè)：作為水泥砂漿的保水劑、緩凝劑使砂漿具有泵送性。在抹灰漿、石膏料、膩?zhàn)臃刍蚱渌慕ú淖鳛轲ず蟿?，提高涂抹性和延長(zhǎng)可操作時(shí)間。用作粘貼瓷磚、大理石、塑料裝飾，粘貼增強(qiáng)劑，還可以減少水泥用量。HPMC的保水性能使?jié){料在涂抹后不會(huì)因干得太快而龜裂，增強(qiáng)硬化后強(qiáng)度。

2.陶瓷制造業(yè)：在陶瓷產(chǎn)品制造中廣泛用作黏合劑。

3.涂料業(yè)：在涂料業(yè)作為增稠劑、分散劑和穩(wěn)定劑，在水或有機(jī)溶劑中都具有良好相溶性。作為脫漆劑。

4.油墨印刷：在油墨業(yè)作為增稠劑、分散劑和穩(wěn)定劑，在水或有機(jī)溶劑中都具有良好相溶性。

5.塑料：作成形脫模劑、軟化劑、潤(rùn)滑劑等。

6.聚氯乙烯：聚氯乙烯生產(chǎn)中做分散劑，系懸浮聚合制備PVC的主要助劑。

7.其它：本品還廣泛用于皮革、紙制品業(yè)、果蔬保鮮和紡織業(yè)等。

8.醫(yī)藥行業(yè)：包衣材料；膜材；緩釋制劑的控速聚合物材料；穩(wěn)定劑；助懸劑；片劑黏合劑；增黏劑甲基纖維素（MC）羥丙基甲基纖維素（HPMC）羥乙基纖維素（HEC）羧甲基纖維素（CMC）羥乙基纖維素(HEC)是一種白色或淡黃色,無(wú)味、無(wú)毒的纖維狀或粉末狀固體,由精制棉經(jīng)堿處理后，在丙酮的存在下，用環(huán)氧乙烷作醚化劑進(jìn)行反應(yīng)而制成。其取代度一般為1.5~2.0。具有較強(qiáng)的親水性，易于吸潮。

一般用作增稠劑、保護(hù)劑、粘合劑、穩(wěn)定劑以及制備乳劑、凍膠、軟膏、洗劑、清眼劑、栓劑和片劑的添加劑,亦用作親水凝膠、骨架材料、制備骨架型緩釋制劑,還可用于食品方面作穩(wěn)定劑等作用。甲基纖維素（MC）羥丙基甲基纖維素（HPMC）羥乙基纖維素（HEC）羧甲基纖維素（CMC）羧甲基纖維素外觀為白色或微黃色絮狀纖維粉末或白色粉末，無(wú)嗅無(wú)味，無(wú)毒；易溶于冷水或熱水，形成具有一定粘度的透明溶液。由天然纖維（棉、等）經(jīng)過(guò)堿處理后，用一氯醋酸鈉作為醚化劑，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)處理而制成離子型纖維素醚。其取代度一般為0.4~1.4，其性能受取代度影響較大。1、用于石油、天然氣的鉆探、掘井等工程

2、用于紡織、印染工業(yè)紡織行業(yè)將CMC作為上漿劑，用于棉、絲毛、化學(xué)纖維、混紡等強(qiáng)物的輕紗上漿；

3、用于造紙工業(yè)CMC在造紙工業(yè)中可作紙面平滑劑、施膠劑。在紙漿中加入0.1%～0.3%的CMC能使紙張?jiān)鰪?qiáng)抗張力40%～50%，抗壓破裂度增加50%，揉性增大4～5倍。

4、CMC加入合成洗滌劑中可作為污垢吸附劑；日用化學(xué)如牙膏工業(yè)CMC的甘油水溶液用作牙膏的膠基；醫(yī)藥工業(yè)用作增稠劑和乳化劑；CMC水溶液增粘后用作浮游選礦等。

5、用于陶瓷工業(yè)中可做毛坯的膠粘劑、可塑劑、釉藥的懸浮劑、固色劑等。

6、用于建筑，提高保水性和強(qiáng)度

7、用于食品工業(yè)，食品工業(yè)采用高置換度CMC作冰淇淋、罐頭、速煮面的增稠劑