北京林業(yè)大學(xué)考研植物纖維化學(xué)復(fù)習(xí)題.pdf

1、 薄 壁 細(xì) 胞 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響 ？制 漿 ： 蒸 煮 時(shí) 吸 水 量 大 ， 液 比 高 。造 紙 ： 長(zhǎng) 度 很 短 ， 以 碎 片 的 形 式 存 在 于 漿 中 ， 使 漿 料 的 濾 水 性 變 差 ， 抄 紙 時(shí) 容 易 粘 輥 ， 使 紙頁(yè) 斷 頭 ， 使 紙 頁(yè) 物 理 強(qiáng) 度 下 降 。 2、 針 葉 木 、 闊 葉 木 、 禾 本 科 原 料 的 細(xì) 胞 類 型 ?針 葉 木 細(xì) 胞 類 型 ： 管 胞 、 木 薄 壁 組 織 木 射 線 管 胞 和 木 射 線 薄 壁 細(xì) 胞 、 樹 脂 道 。闊 葉 木 細(xì) 胞 類 型 ： 木 纖 維 、 管 胞 、 導(dǎo) 管 、 木 射 線 、 薄 壁 細(xì) 胞 。禾 本 科 細(xì) 胞 類 型 ： 纖 維 細(xì) 胞 、 薄 壁 細(xì) 胞 、 表 皮 細(xì) 胞 、 導(dǎo) 管 、 篩 管 、 伴 胞 、 石 細(xì) 胞 。3、 針 葉 木 與 闊 葉 木 組 織 結(jié) 構(gòu) 特 征 ? 4、 針 葉 木 、 闊 葉 木 和 禾 本 科 中 雜 細(xì) 胞 ？針 葉 木 ： 木 射 線 細(xì) 胞闊 葉 木 ： 導(dǎo) 管 、 薄 壁 細(xì) 胞 、 木 射 線 薄 壁 細(xì) 胞禾 本 科 ： 導(dǎo) 管 、 薄 壁 細(xì) 胞 、 表 皮 細(xì) 胞 、 石 細(xì) 胞 、 篩 管 和 伴 胞 5、 雜 細(xì) 胞 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響 ?1、 雜 細(xì) 胞 含 量 高 ， 纖 維 細(xì) 胞 含 量 則 少2、 制 漿 時(shí) 吸 收 大 量 藥 液3、 使 紙 漿 濾 水 性 差 ， 影 響 紙 漿 洗 滌4、 缺 乏 纖 維 交 織 能 力 ， 紙 張 濕 強(qiáng) 度 低 、 易 斷 頭 、 影 響 車 速5、 影 響 黑 液 蒸 發(fā) 和 堿 回 收 （ 結(jié) 垢 ）6、 形 成 紙 病6、 選 擇 造 紙 原 料 的 標(biāo) 準(zhǔn) ?1、 形 態(tài) 學(xué) 上 ： 細(xì) 長(zhǎng) ， 壁 薄 ， 腔 大 。2、 化 學(xué) 成 分 ： 含 較 多 的 纖 維 素 ， 較 少 的 木 素 。3、 原 料 結(jié) 構(gòu) ： 單 純 ， 非 纖 維 細(xì) 胞 含 量 少 的 原 料 較 好 。7、 化 學(xué) 組 成 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響 ？主 要 組 分 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響 纖 維 素 :盡 量 保 留木 素 ： 制 化 學(xué) 漿 時(shí) ， 盡 量 脫 除 ； 制 高 得 率 漿 時(shí) ， 盡 量 保 留 。半 纖 維 素 ： 化 學(xué) 漿 應(yīng) 盡 量 多 保 留 半 纖 維 素 ， 可 提 高 制 漿 得 率 ， 節(jié) 省 打 漿 動(dòng) 力 ， 提 高 紙 頁(yè) ， 合強(qiáng) 度 。 生 產(chǎn) 精 制 漿 、 纖 維 素 衍 生 物 用 化 學(xué) 漿 時(shí) ， 半 纖 維 素 應(yīng) 盡 量 除 去 。少 量 組 分 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響有 機(jī) 溶 劑 抽 出 物 ：阻 礙 藥 液 滲 透 ； 堿 法 制 漿 -樹 脂 酸 、 脂 肪 酸 與 堿 反 應(yīng) 生 成 皂 化 物 塔 爾 油 ； 酸 法 制 漿 -抽 出 物 被加 熱 、 軟 化 成 油 狀 物 ， 形 成 樹 脂 障 礙 ； 雙 氫 櫟 精 被 氧 化 成 黃 色 的 櫟 精 ， 使 紙 漿 發(fā) 黃 ， 分 解 蒸煮 液 ， 使 漿 難 于 漂 白 、 白 度 低 、 易 返 黃 ?；?分 ：原 料 （ 特 別 是 草 類 ） 堿 法 制 漿 過(guò) 程 中 灰 分 中 SiO2 形 成 NaSiO3， 使 廢 液 粘 度 升 高 ， 洗 漿 時(shí) 黑液 提 取 率 低 ， 對(duì) 黑 液 的 堿 回 收 造 成 硅 干 擾 。 Cu、 Fe、 Mn 等 過(guò) 渡 金 屬 離 子 對(duì) 紙 漿 顏 色 造 成 不利 影 響 ； 影 響 H2O2、 O2、 O3 等 的 漂 白 效 果 ； Ca、 Mg 等 堿 土 金 屬 離 子 可 穩(wěn) 定 漂 劑 ， 但 是 過(guò) 多 也 可 穩(wěn) 定 木 素 ， 降 低 漂 白 白 度 。果 膠 質(zhì) ：盡 量 脫 除 ,是 灰 分 的 載 體 。8、 禾 本 科 原 料 細(xì) 胞 類 型 及 其 對(duì) 制 漿 造 紙 影 響 ？有 纖 維 細(xì) 胞 、 薄 壁 細(xì) 胞 、 表 皮 細(xì) 胞 、 導(dǎo) 管 、 篩 管 、 伴 胞 、 石 細(xì) 胞 等 六 種 。 纖 維 細(xì) 胞 ： 屬 韌 皮 纖 維 類 ， 腔 小 壁 厚 ， 外 形 纖 細(xì) ， 比 較 短 小 ， 細(xì) 胞 壁 上 有 橫 節(jié) 紋 或 單 紋 孔 ，也 有 無(wú) 紋 孔 的 。 薄 壁 細(xì) 胞 ： 形 態(tài) 各 異 ， 有 球 形 、 枕 頭 形 、 圓 柱 形 等 等 。 容 易 破 碎 。 表 皮細(xì) 胞 ： 有 長(zhǎng) 短 兩 種 ， 長(zhǎng) 的 是 鋸 齒 細(xì) 胞 ； 短 的 是 硅 細(xì) 胞 和 栓 質(zhì) 細(xì) 胞 ， 比 重 較 大 ， 在 制 漿 時(shí) 容 易流 失 。 導(dǎo) 管 ： 存 在 于 維 管 組 織 中 ， 導(dǎo) 管 有 環(huán) 狀 、 螺 旋 狀 、 梯 形 和 網(wǎng) 紋 等 形 式 。 篩 管 、伴 胞 ： 直 徑 小 、 壁 上 多 孔 ， 在 植 物 干 燥 過(guò) 程 中 就 被 破 壞 。 其 它 細(xì) 胞 ： 石 細(xì) 胞 非 常 小 的 厚 壁細(xì) 胞 ， 竹 類 植 物 含 量 較 大 ， 在 洗 滌 和 凈 化 段 容 易 除 掉 。9、 可 以 根 據(jù) 那 些 組 織 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 鑒 別 材 種 ？1、 細(xì) 胞 大 小 、 尺 寸 2、 紋 孔 構(gòu) 造 ， 特 別 是 交 叉 場(chǎng) 紋 孔3、 細(xì) 胞 類 型 ， 特 別 是 雜 細(xì) 胞 種 類4、 對(duì) 漿 料 的 鑒 定10、 纖 維 形 態(tài) 學(xué) 因 素 有 哪 些 ？ 如 何 評(píng) 價(jià) 原 料 優(yōu) 劣 ？1.長(zhǎng) 度 、 寬 度 、 壁 厚 、 腔 徑 和 非 纖 維 細(xì) 胞 含 量 等 2. 評(píng) 價(jià) 指 標(biāo) 包 括 ：纖 維 長(zhǎng) 度 、 寬 度 、 長(zhǎng) 寬 比 、 壁 厚 、 腔 徑 、 壁 腔 比 、 非 纖 維 細(xì) 胞 含 量纖 維 長(zhǎng) 度 ： 短 0.5-0.7mm、 中 等 0.9-1.6mm、 長(zhǎng) 2.2-3.0mm長(zhǎng) 寬 比 >45壁 腔 比 :R 值 1 好 原 料 ; 1 中 等 原 料 ; 1 劣 等 原 料非 纖 維 細(xì) 胞 含 量11、 如 何 用 馮 格 爾 理 論 解 釋 纖 維 素 是 骨 架 物 質(zhì) 、 木 素 和 半 纖 維 素 是 填 充 物 和 粘 結(jié) 物 ？Fengel 理 論1.40 條 纖 維 素 大 分 子 組 成 一 條 原 細(xì) 纖 維 （ elementaryfibril、 直 徑 3nm ） ； 由 16 根 （ 4 4）原 細(xì) 纖 維 構(gòu) 成 一 條 微 細(xì) 纖 維 （ Microfibril、 直 徑 12nm ） ； 再 由 4 根 （ 2 2） 微 細(xì) 纖 維 構(gòu) 成一 條 細(xì) 小 纖 維 （ Fibril、 直 徑 25nm） 。2. 大 分 子 鏈 的 作 用 力 ： 氫 鍵 、 范 德 華 力原 細(xì) 纖 維 之 間 作 用 力 ： 單 分 子 木 聚 糖 微 細(xì) 纖 維 之 間 作 用 力 ： 幾 分 子 厚 木 聚 糖細(xì) 小 纖 維 之 間 作 用 力 ： 木 素 、 半 纖 維 素3. 纖 維 素 是 骨 架 物 質(zhì) ， 木 素 和 半 纖 維 素 是 填 充 物 和 粘 結(jié) 物12、 細(xì) 胞 壁 中 各 主 要 成 分 的 分 布 規(guī) 律 ？ 試 談 木 素 分 布 對(duì) 制 漿 造 紙 的 影 響 ？1 纖 維 素 濃 度 分 布 ： 胞 間 層 中 不 含 微 細(xì) 纖 維 ， 即 不 含 纖 維 素 ， 從 CML 層 開 始 向 腔 內(nèi) 方 向 有逐 漸 增 高 的 趨 勢(shì) ， 至 S2 層 的 后 半 部 達(dá) 到 最 高 值 （ S2、 S3） 。2 半 纖 維 素 濃 度 分 布 ： ML 層 最 高 ， 細(xì) 胞 外 層 較 高 ， 次 生 壁 特 別 是 S2 層 濃 度 最 低 。3 木 素 的 分 布 ： 復(fù) 合 胞 間 層 (CML)木 素 的 濃 度 最 高 ， 向 胞 間 層 的 方 向 濃 度 逐 漸 降 低 ， S3 層木 素 濃 度 稍 有 升 高 。 木 素 濃 度 分 布 規(guī) 律 ： CC CML S3 S1 S2 ， 木 素 主 要 存 在 于次 生 壁 中 ， 木 素 含 量 的 大 部 分 存 在 于 S2 層 中 。13、 論 述 木 材 提 取 物 的 種 類 及 對(duì) 化 學(xué) 加 工 的 作 用 和 影 響 ？萜 類 化 合 物 -單 萜 、 倍 半 萜 、 雙 萜 、 四 萜 、 多 萜 等芳 香 族 化 合 物 -單 寧 、 黃 酮 類 、 芪 、 木 質(zhì) 酚 、 醌 類 、 脂 肪 族 化 合 物 -碳 水 化 合 物 、 含 氮 化 合 物 、 多 元 醇 等 ， 無(wú) 機(jī) 物 -灰 分1、 可 作 原 料 ： 植 物 單 寧 作 栲 膠 ， 樹 脂 加 工 (松 香 、 松 節(jié) 油 ,冷 杉 油 、 冷 杉 脂 ,桃 膠 ,大 漆 )、 色 素 、芳 香 油 、 油 脂 、 蠟 、 樟 腦 、 香 料2、 具 有 天 然 抗 腐 性 、 抗 菌 性 成 分 如 木 質(zhì) 酚 、 芪 、 卓 酚 酮 、 單 寧 類 、 萜 類 、 黃 酮 類 、 生 物 堿類 等3、 防 腐 處 理 時(shí) ， 滲 透 性 下 降4、 造 紙 工 業(yè) ： 使 紙 漿 帶 色 著 色 仿 礙 漂 白 。 酸 性 制 漿 時(shí) 一 些 萜 烯 類 、 黃 酮 類 、 單 寧 化 合 物 脫氫 ， 發(fā) 生 聚 合 或 與 木 素 聚 合 ， 妨 礙 脫 木 素 引 起 樹 脂 障 礙 ， 增 加 化 學(xué) 藥 品 消 耗 。 堿 回 收 時(shí) 硅 酸鹽 結(jié) 垢 堵 塞 管 路 。14、 木 素 的 生 物 合 成 途 徑 ? 第 一 步 ： 酶 作 用 下 的 脫 氫 聚 合 反 應(yīng) 通 過(guò) 電 子 轉(zhuǎn) 移 產(chǎn) 生 共 振 穩(wěn) 定 的 酚 氧 游 離 基 。第 二 步 ： 游 離 基 結(jié) 合 產(chǎn) 生 各 種 二 聚 體 和 低 聚 體 。第 三 步 ： 二 聚 體 和 低 聚 體 脫 氫 成 為 自 由 基 ； 與 其 它 自 由 基 結(jié) 合 ； 反 復(fù) 進(jìn) 行 水 和 木 素 單 元 之間 加 成 反 應(yīng) ； 。 木 素 高 分 子 化 。15、 木 素 結(jié) 構(gòu) 與 反 應(yīng) 的 關(guān) 系 ？ 木 質(zhì) 素 的 利 用 ？ 存 在 羰 基 （ 氧 化 反 應(yīng) ） 、 乙 烯 基 （ 加 成 、 取 代 反 應(yīng) ） 、 羥 基 （ 氧 化 ， 酯 化 反 應(yīng) 縮 聚 ） 羰 基 及其 共 軛 體 系 (易 發(fā) 生 顯 色 反 應(yīng) )， 大 分 子 降 解 反 應(yīng) 。1、 在 苯 環(huán) 上 有 羥 基 和 甲 氧 基 使 苯 環(huán) 活 化 電 子 云 密 度 增 加 易 發(fā) 生 親 電 反 應(yīng)2、 木 素 結(jié) 構(gòu) 單 元 之 間 有 C-C 鍵 和 醚 鍵 其 反 應(yīng) 不 同 ,C-C 鍵 和 芳 基 -芳 基 醚 穩(wěn) 定 不 易 開 裂 ， 反應(yīng) 性 小 ， 而 -O-4、 -O-4 及 苯 基 -甲 基 醚 活 潑 、 反 應(yīng) 性 大 。3、 木 素 存 在 酚 型 結(jié) 構(gòu) 和 非 酚 型 結(jié) 構(gòu) 介 質(zhì) 不 同 反 應(yīng) 不 同 ： 在 堿 性 介 質(zhì) 中 ， 酚 型 結(jié) 構(gòu) 先 形 成 負(fù)氧 離 子 ， 通 過(guò) 電 子 云 轉(zhuǎn) 移 到 C 上 ， 發(fā) 生 醚 鍵 斷 開 ， 形 成 正 碳 離 子 發(fā) 生 親 核 反 應(yīng) ； 在 酸 性 介質(zhì) 中 ， 無(wú) 論 酚 型 非 酚 型 結(jié) 構(gòu) ， 在 C 醚 鍵 上 形 成 翁 離 子 ， 不 穩(wěn) 定 斷 開 ， 形 成 正 碳 離 子 發(fā) 生 親核 反 應(yīng) 。1. 改 性 反 應(yīng)（ 1） 木 素 與 甲 醛 樹 脂 化 反 應(yīng) ， 用 作 膠 粘 劑 。（ 2） 與 酚 類 反 應(yīng) ： 在 酸 催 化 下 ， 木 粉 在 與 酚 、 對(duì) -甲 氧 甲 酚 等 酚 類 物 質(zhì) 反 應(yīng) 時(shí) ， 木 素 -碳 水化 合 物 的 聯(lián) 接 被 打 斷 ， 木 素 生 成 酚 衍 生 物 而 溶 出 。 （ 3） 與 氨 基 磺 酸 鹽 反 應(yīng) 。（ 4） 接 枝 共 聚 反 應(yīng) ： 反 應(yīng) H2O2+Fe2+ OH+-OH+Fe3+ 引 發(fā) 共 聚 反 應(yīng) ， 主 要 芳 核 上 。2.生 產(chǎn) 低 分 子 物 質(zhì) ：（ 1） 香 草 醛 、 苯 酚 、 香 草 素 制 取 。（ 2） 木 素 高 分 子 利 用 作 土 壤 穩(wěn) 定 劑 、 減 水 劑 、 貼 劑 、 增 強(qiáng) 劑 ， 熱 固 性 樹 脂 、 工 業(yè) 塑 料 。（ 3） 生 成 二 甲 硫 醚 再 氧 化 成 二 甲 亞 砜 ， 木 素 500 熱 解 為 兒 茶 酚 、 甲 基 兒 茶 酚 、 丙 基 兒茶 酚 。16、 論 述 木 素 的 親 電 取 代 反 應(yīng) 及 在 漂 白 中 的 反 應(yīng) ？木 素 的 苯 環(huán) 上 含 有 羥 基 和 甲 氧 基 等 供 電 子 基 團(tuán) ， 苯 環(huán) 上 電 子 云 密 度 增 加 ， 可 發(fā) 生 親 電 反 應(yīng) 。1.硝 代 反 應(yīng) （ 硝 酸 纖 維 素 中 的 反 應(yīng) ） 硝 酸 在 硫 酸 作 用 下 能 形 成 NO2+離 子反 應(yīng) 位 置 在 酚 羥 基 和 甲 氧 基 的 對(duì) 位 和 鄰 位 上 ， 即 C6、 C5、 C1， 而 C2 位 阻 大 不 易 反 應(yīng) 。硝 代 反 應(yīng) 對(duì) 酚 型 結(jié) 構(gòu) 主 要 發(fā) 生 在 C5、 C1 上 ， 可 使 C-C 鍵 斷 開 小 分 子 化 ， 而 溶 于 試 劑 中 。非 酚 型 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 在 C6 上 。 在 硝 化 時(shí) 伴 隨 著 縮 合 反 應(yīng) ， 形 成 二 苯 甲 基 醚 ， 并 脫 出 甲 基 使 苯 環(huán) 導(dǎo) 出 新 羥 基 。2.氯 的 親 電 反 應(yīng)氯 化 反 應(yīng) 是 在 酸 性 介 質(zhì) 中 進(jìn) 行 的 ， 所 以 氯 存 在 于 氯 正 離 子 （ Cl+） 形 式 。氯 與 木 素 間 的 反 應(yīng) 主 要 有 以 下 4 種 ：親 電 取 代 在 苯 環(huán) 的 C6 或 C5 上 ,生 成 氯 化 木 素 。側(cè) 鏈 置 換 在 C1 處 ， 導(dǎo) 致 苯 環(huán) 與 側(cè) 鏈 斷 開 ， 使 木 素 大 分 子 降 解 成 易 溶 的 碎 片 。芳 烷 醚 鍵 的 氧 化 斷 裂 及 被 置 換 的 側(cè) 鏈 氧 化 反 應(yīng) ， 使 -醚 鍵 氧 化 斷 開 并 使 脂 肪 族 側(cè) 鏈 氧 化 成相 應(yīng) 的 羧 酸 。芳 環(huán) 的 氧 化 分 解 經(jīng) 醌 生 成 二 元 羧 酸 的 衍 生 物 。17、 在 堿 性 硫 酸 鹽 制 漿 中 發(fā) 生 那 些 反 應(yīng) ？ 硫 化 鈉 起 什 么 作 用 ？ 堿 溶 木 素 的 特 點(diǎn) 及 用 途 ？ 1、 木 素 酚 型 結(jié) 構(gòu) 的 -芳 基 醚 鍵 、 -烷 基 醚 鍵 斷 裂 ， 形 成 亞 甲 基 醌 中 間 物 ；2、 非 酚 型 結(jié) 構(gòu) 如 在 -碳 原 子 上 連 有 -OH 基 的 -芳 基 醚 鍵 也 可 以 斷 裂 ；3、 酚 型 結(jié) 構(gòu) 的 -芳 基 醚 鍵 僅 有 極 少 部 斷 裂 ；4、 苯 環(huán) 上 甲 基 芳 基 醚 鍵 斷 裂 ;5、 木 素 碎 片 的 縮 合 反 應(yīng) ， 形 成 碳 碳 鍵 連 接 。 -芳 基 醚 和 -烷 基 醚 結(jié) 構(gòu) 基 團(tuán) 的 反 應(yīng)酚 型 -芳 基 醚 結(jié) 構(gòu) 基 團(tuán) 的 反 應(yīng) 非 酚 型 -芳 基 醚 結(jié) 構(gòu) 基 團(tuán) 的 反 應(yīng) 甲 基 芳 基 醚 鍵 結(jié) 構(gòu) 的 反 應(yīng) 木 素 碎 片 的 縮 合 反 應(yīng)硫 化 鈉 作 用 ： 起 防 縮 合 促 進(jìn) -醚 鍵 斷 開 ； 代 替 部 分 氫 氧 化 鈉 作 用 。堿 溶 木 素 的 特 點(diǎn) 及 用 途 ： 特 點(diǎn) ： 分 子 量 都 較 低 的 木 素 , 熱 穩(wěn) 定 性 高 、 具 多 種 功 能 基 、 反 應(yīng) 性好 。 用 途 ： 制 造 二 甲 亞 砜 ； 熱 解 為 兒 茶 酚 、 甲 基 兒 茶 酚 、 丙 基 兒 茶 酚 ； 增 強(qiáng) 劑 ， 熱 固 性 樹 脂 、 工 業(yè) 塑 料 。18、 在 酸 性 亞 硫 酸 鹽 制 漿 中 發(fā) 生 那 些 反 應(yīng) ？ 介 質(zhì) 不 同 ， 反 應(yīng) 有 哪 些 不 同 ？ 酸 溶 木 素 特 點(diǎn) 及用 途 ？1.酚 型 或 非 酚 型 結(jié) 構(gòu) 單 元 -醚 鍵 的 反 應(yīng) ；2.蒸 煮 中 的 縮 合 反 應(yīng) ；3. -醚 鍵 和 芳 基 甲 基 醚 鍵 結(jié) 構(gòu) 在 酸 性 亞 硫 酸 鹽 蒸 煮 條 件 下 是 穩(wěn) 定 的 。酚 型 或 非 酚 型 結(jié) 構(gòu) 單 元 -醚 鍵 的 反 應(yīng) 蒸 煮 中 的 縮 合 反 應(yīng) 介 質(zhì) 不 同 ， 反 應(yīng) 有 哪 些 不 同 ： 當(dāng) 該 木 素 結(jié) 構(gòu) 單 元 是 游 離 酚 羥 基 時(shí) ， 在 所 有 的 pH 范 圍 內(nèi) 磺 化都 快 速 進(jìn) 行 。 即 在 酸 性 條 件 下 ， 木 素 中 最 重 要 的 結(jié) 構(gòu) 單 元 ， 不 管 是 游 離 的 還 是 醚 化 的 都 被 磺化 ； 然 而 在 中 性 條 件 下 ， 導(dǎo) 致 木 素 碎 片 化 的 磺 化 和 醚 鍵 裂 開 基 本 上 只 限 于 酚 型 單 元 。酸 溶 木 素 特 點(diǎn) 及 用 途 ： 特 點(diǎn) ： 分 散 性 、 絡(luò) 合 性 、 乳 化 性 、 粘 結(jié) 性 。 用 途 ： 基 于 木 素 產(chǎn) 品 的 粘合 性 質(zhì) ， 用 于 熱 固 性 樹 脂 與 塑 料 ； 代 替 苯 酚 用 在 酚 -甲 醛 粘 合 劑 中 ； 香 草 醛 （ 俗 名 香 蘭 素 ）的 生 產(chǎn) 。19、 木 素 -碳 水 化 合 物 之 間 的 化 學(xué) 鍵 聯(lián) 接 有 哪 些 類 型 ？ 20、 纖 維 素 大 分 子 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 及 化 學(xué) 反 應(yīng) 關(guān) 系 ？物 理 結(jié) 構(gòu) 兩 相 結(jié) 構(gòu) （ 結(jié) 晶 區(qū) 難 反 應(yīng) ， 無(wú) 定 形 區(qū) 易 反 應(yīng) ）(a)由 D-吡 喃 型 葡 萄 糖 基 相 互 以 1,4-苷 鍵 連 接 成 的 多 糖 ,基 環(huán) 之 間 相 互 旋 轉(zhuǎn) 180。 可 發(fā) 生 降解 、 水 解 、 熱 解 、 微 生 物 分 解 等(b)每 個(gè) 基 環(huán) 均 有 三 個(gè) 醇 羥 基 ,其 C2 、 C3 上 為 仲 醇 羥 基 ， 而 C6 上 為 伯 醇 羥 基 ， 位 置 不 同 ,反 應(yīng) 能 力 不 同 ， 仲 醇 羥 基 大 于 伯 醇 。 醚 化 、 酯 化 、 氧 化 、 接 枝 共 聚 、 氫 鍵 等 反 應(yīng) 。(c)兩 個(gè) 末 端 基 不 同 ,反 應(yīng) 能 力 不 同 ， C4 上 是 仲 醇 羥 基 ， 而 C1 上 是 苷 羥 基 ， 具 有 潛 在 的 還原 性 ， 又 有 隱 性 醛 基 之 稱 。(d)為 線 型 大 分 子 ,分 子 表 面 沒 有 與 大 分 子 垂 直 的 基 團(tuán) ， 表 面 平 滑 ,可 以 彎 曲 。(e)纖 維 素 構(gòu) 象 為 六 個(gè) 直 立 鍵 (三 上 三 下 ),六 平 伏 鍵 。(f)-1-4 苷 鍵 連 接 在 酸 作 用 下 降 解 ,但 比 a-1-4 苷 鍵 穩(wěn) 定 ,故 木 材 比 淀 粉 穩(wěn) 定 。21、 纖 維 素 雙 電 層 及 其 應(yīng) 用 ？纖 維 素 本 身 含 有 極 性 羥 基 、 糖 醛 酸 基 等 基 團(tuán) ， 使 纖 維 素 纖 維 在 水 中 表 面 帶 負(fù) 電 ， 吸 附 正 電 荷 的 能 力 ， 形 成 吸 附 層 和 擴(kuò) 散 層 。應(yīng) 用 ： 施 膠 （ 染 色 等 ） ： 由 于 纖 維 素 纖 維 表 面 帶 負(fù) 電 ， 而 與 加 入 的 膠 料 負(fù) 離 子 （ 松 香 的 皂 化物 ） 相 排 斥 ， 達(dá) 不 到 施 膠 的 效 果 ， 因 此 在 施 膠 時(shí) 加 入 電 解 質(zhì) 礬 土 Al2(SO4)3， 其 水 解 出來(lái) 的 Al3+會(huì) 降 低 松 香 粒 子 的 -電 位 直 至 為 零 ， 這 樣 松 香 就 會(huì) 沉 積 在 纖 維 上 了 。22、 纖 維 素 的 剝 皮 反 應(yīng) 及 剝 皮 反 應(yīng) 的 抑 制 方 法 ？ 在 堿 性 條 件 下 ， 纖 維 素 具 有 還 原 性 末 端 基 的 葡 萄 糖 基 會(huì) 逐 個(gè) 掉 下 來(lái) ， 直 至 產(chǎn) 生 纖 維 素 末 端 基轉(zhuǎn) 化 為 偏 變 糖 酸 的 穩(wěn) 定 反 應(yīng) 為 止 ， 這 一 反 應(yīng) 稱 為 剝 皮 反 應(yīng) 。 掉 下 來(lái) 的 葡 萄 糖 基 在 溶 液 中 轉(zhuǎn) 化為 異 變 糖 酸 ， 并 以 鈉 鹽 形 式 存 在 于 堿 液 中 。抑 制 方 法 ： 1、 還 原 性 末 端 基 變 為 對(duì) 堿 比 較 穩(wěn) 定 的 基 團(tuán) 2、 制 漿 蒸 煮 條 件 ， 使 之 有 利 于 終 止反 應(yīng) 。23、 纖 維 素 的 氧 化 反 應(yīng) 及 其 應(yīng) 用 ？氧 化 反 應(yīng) ： 發(fā) 生 在 纖 維 素 葡 萄 糖 基 環(huán) 的 苷 -OH(C1)， 伯 -OH(C6)， 仲 -OH(C2C3) -CHO 或-C=O-COOH。應(yīng) 用 ： 結(jié) 構(gòu) 變 化 了 ： -OH 變 成 了 -CHO、 -C=O、 -COOH聚 合 度 不 一 定 變 ： 可 能 C6、 C2、 C3 上 -OH 氧 化 ， 也 可 能 苷 鍵 氧 化 斷 裂 。堿 溶 性 增 強(qiáng) ， 對(duì) 堿 穩(wěn) 定 性 下 降 。24、 纖 維 素 的 酯 化 及 其 利 用 ？硝 酸 酯 ： 纖 維 素 與 濃 硝 酸 、 濃 硫 酸 在 20-30 下 進(jìn) 行 硝 化 生 成 的 酯 。 硫 酸 的 作 用 :(1)能 幫 助 纖 維 素 潤(rùn) 脹 ,加 快 反 應(yīng) 進(jìn) 行 .(2)吸 收 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 的 水 ,使 反 應(yīng) 向 右 進(jìn) 行 .(3)濃 硫 酸 與 水 放 熱 ,促 進(jìn) 酯 化 反 應(yīng) .應(yīng) 用 ： 炸 藥 、 膠 片 、 膠 黏 劑 、 清 漆 、 塑 料醋 酸 酯 ： 用 濃 硫 酸 作 催 化 劑 ， 使 醋 酸 酐 變 成 乙 酰 硫 酸 。硫 酸 的 作 用 ： 催 化 劑應(yīng) 用 ： 熱 塑 性 塑 料 、 香 煙 濾 嘴 、 眼 鏡 架 、 醋 酸 人 造 絲 、 生 物 降 解 薄 膜 、 半 透 膜 材 料 （ 海 水 淡化 、 水 處 理 等 ）25、 纖 維 素 的 酶 及 其 降 解 ？ 26、 纖 維 素 的 接 枝 共 聚 及 其 應(yīng) 用 ？接 枝 共 聚 ： 在 纖 維 素 功 能 化 的 分 子 設(shè) 計(jì) 中 ,通 過(guò) 接 枝 共 聚 改 性 賦 予 纖 維 素 功 能 性 。纖 維 素 的 接 枝 共 聚 三 個(gè) 基 本 類 型 ： 游 離 基 聚 合 、 離 子 型 聚 合 、 縮 合 或 加 成 聚 合 。射 輻 接 枝 的 應(yīng) 用 ： 1） 用 輻 射 引 發(fā) 將 8 的 丙 烯 腈 接 枝 到 棉 纖 維 上 ， 使 纖 維 的 抗 霉 菌 腐 爛 性大 為 提 高 。 2） 將 乙 烯 基 類 單 體 注 入 木 材 中 ， 經(jīng) 輻 射 接 枝 后 制 成 木 塑 復(fù) 合 材 料 WPC。含 氮 接 枝 的 應(yīng) 用 ： 對(duì) Cu2 、 Ni2 、 Co2 、 Cr3 等 金 屬 離 子 具 有 較 好 的 吸 附 效 果 ， 并 可重 復(fù) 使 用 。 將 石 蠟 、 脂 肪 酸 酯 、 異 氰 酸 酯 等 接 枝 到 纖 維 素 分 子 上 ， 可 提 高 纖 維 素 與 油 的 親 和性 ， 用 作 吸 油 材 料 。 用 作 高 吸 水 性 樹 脂 。27、 比 較 纖 維 素 和 半 纖 維 素 的 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 及 對(duì) 酸 性 水 解 和 堿 性 降 解 的 影 響 ？纖 維 素 ： （ 1） 纖 維 素 大 分 子 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 單 元 是 D-吡 喃 式 葡 糖 糖 基 （ 即 失 水 葡 糖 糖 ） （ 2）纖 維 大 分 子 的 葡 糖 糖 基 間 的 聯(lián) 接 都 是 -苷 鍵 聯(lián) 接 （ 3） 纖 維 素 大 分 子 每 個(gè) 基 環(huán) 均 具 有 3 個(gè) 醇羥 基 ； （ 4） 纖 維 素 大 分 子 的 兩 個(gè) 末 端 基 ， 性 質(zhì) 是 不 同 的 。 半 纖 維 素 ： （ 1） 兩 種 或 兩 種 以 上 的 單 糖 組 成 的 不 均 一 聚 糖 。 （ 2） 大 多 帶 有 支 鏈 。 （ 3） 構(gòu)成 半 纖 維 素 線 型 聚 糖 主 鏈 的 單 糖 主 要 是 木 糖 、 甘 露 糖 和 葡 萄 糖 。 （ 4） 構(gòu) 成 半 纖 維 素 短 的 側(cè)鏈 糖 基 有 ： 木 、 葡 、 阿 、 半 、 巖 藻 、 鼠 李 、 葡 萄 醛 酸 、 半 乳 糖 醛 酸 等 。影 響 ： 在 酸 性 環(huán) 境 下 半 纖 維 素 遠(yuǎn) 較 纖 維 素 易 于 水 解 。 堿 性 環(huán) 境 中 剝 皮 反 應(yīng) ： 1-4 連 接 同 纖 維素 1-2 連 接 不 反 應(yīng) 1-3 連 接 不 需 烯 醇 化 ， 直 接 反 應(yīng) 。 堿 性 水 解 一 般 是 ： 呋 喃 式 多 糖 吡 喃式 多 糖 各 成 對(duì) 的 配 糖 化 合 物 中 ， 配 糖 物 C1 上 的 甲 氧 基 與 2 位 碳 原 子 上 的 羥 基 反 位 者 順 位者 。 甲 基 -與 -吡 喃 式 葡 萄 糖 尾 酸 呋 喃 式 糖 化 合 物 。28、 論 述 半 纖 維 素 在 化 學(xué) 紙 漿 中 的 行 為 ？（ 1） 兩 類 制 漿 法 蒸 煮 過(guò) 程 中 碳 水 化 合 物 溶 出 順 序酸 性 亞 硫 酸 鹽 法 ： Ara 阿 、 Gal、 Xyl 木 、 Man 甘 、 Glu 葡硫 酸 鹽 法 （ 堿 法 ） ： Man 甘 、 Xyl 木 、 Glu 葡 、 Gal 半（ 2） 聚 戊 糖 變 化制 漿 法 針 葉 材 與 禾 本 科 植 物 闊 葉 材 聚 阿 拉 伯 糖 -4-O-甲 基 - 聚 4-O-甲 基 -葡 萄葡 萄 糖 醛 酸 木 糖 糖 醛 酸 木 糖亞 硫 酸 鹽 阿 拉 伯 糖 基 脫 掉 損 失 大 ， 聚 合 度硫 酸 鹽 法 4-O-Me-GlcA 脫 掉 枝 鏈 脫 去 剩 聚 木 糖（ 3） 聚 己 糖 變 化制 漿 法 聚 半 乳 糖 葡 萄 糖 甘 露 糖 聚 葡 萄 糖 甘 露 糖亞 硫 酸 鹽 半 乳 糖 出 ， 分 離 出 部 分 針 :穩(wěn) 定 >聚 Xyl聚 Glc-Man 闊 :穩(wěn) 定硫 酸 鹽 法 苷 鍵 穩(wěn) 定 針 :穩(wěn) 定 <聚 Xyl聚 糖 穩(wěn) 定 闊 : 相 對(duì) 穩(wěn) 定（ 4） PH 值 的 影 響 ： 用 不 同 PH 值 范 圍 的 各 種 制 漿 方 法 ， 所 得 紙 漿 的 化 學(xué) 、 物 理 性 質(zhì) 也 不 同 ，非 常 明 顯 的 反 映 在 半 纖 維 素 上 。制 漿 中 半 纖 維 素 在 纖 維 素 纖 維 上 的 吸 附 ？ （ 1） 吸 附 :硫 酸 鹽 法 ： 纖 維 素 纖 維 吸 附 溶 解 的 聚 木 糖亞 硫 酸 鹽 法 ： (針 )纖 維 素 纖 維 吸 附 溶 解 的聚 葡 萄 糖 甘 露 糖(闊 )纖 維 素 纖 維 吸 附 溶 解 的 聚 木 糖（ 2） 吸 附 的 解 釋 : 聚 糖 強(qiáng) 烈 的 被 纖 維 素 吸 附聚 木 糖 和 纖 維 素 之 間 形 成 化 學(xué) 連 接29、 半 纖 維 素 對(duì) 紙 漿 及 紙 張 性 質(zhì) 的 影 響 ？（ 1） 打 漿 ： 半 纖 維 素 多 ， 紙 漿 易 水 化 、 潤(rùn) 脹 、 帚 化 易 于 打 漿 。（ 2） 對(duì) 紙 張 性 質(zhì) ： 適 量 ， 紙 張 性 質(zhì) 高 。 太 多 ， 不 透 明 度 ， 吸 光 性 ， 紙 質(zhì) 發(fā) 硬 發(fā) 脆 。 太少 ， 紙 漿 潤(rùn) 脹 性 ， 松 厚 度 、 撕 裂 度 ， 可 回 收 性 能 下 降 。（ 3） 對(duì) 溶 解 漿 不 利 ： 溶 解 漿 系 作 人 造 絲 、 玻 璃 紙 或 纖 維 素 衍 生 物 之 用 ， 半 纖 維 素 存 在 對(duì) 質(zhì)量 不 利 。 30、 論 述 半 纖 維 素 的 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 與 提 取 分 離 的 關(guān) 系 及 半 纖 維 素 的 工 業(yè) 利 用 ？半 纖 維 素 不 是 均 一 聚 糖 ， 而 是 一 群 復(fù) 合 聚 糖 的 總 稱 ， 原 料 不 同 ， 復(fù) 合 聚 糖 的 組 分 也 不 同 。 它不 象 纖 維 素 由 單 一 糖 基 組 成 的 主 鏈 ， 只 有 1-4 連 接 ， 呈 線 形 。 半 纖 維 素 是 由 多 種 糖 基 組 成 ，帶 有 多 種 短 枝 鏈 ， 但 主 鏈 還 是 線 狀 的 ， 不 僅 有 1-4 連 接 、 還 有 1-3， 1-6， 1-2， 1-3， 1-6 連 接 ， 所 以 半 纖 維 素 是 一 種 混 合 聚 糖 。 抽 提 方 法 ： （ 1） 濃 堿 溶 解 硼 酸 絡(luò) 合 分 級(jí) 抽 提 法 針 葉 木 綜 纖 維 素 的 半 纖 維 素 分 離 （ 2） 逐 步增 加 堿 液 濃 度 分 級(jí) 抽 提 法 -針 葉 木 綜 纖 維 素 的 半 纖 維 素 分 離 （ 3） 單 純 堿 抽 提 法 -主 要 用 于 闊葉 材 和 草 類 原 料 的 提 取 （ 4） 二 甲 亞 砜 抽 提 法 保 護(hù) 乙 酰 基 。工 業(yè) 利 用 ： （ 1） 己 糖 ： 發(fā) 酵 生 產(chǎn) 酒 精 ， 還 原 成 山 梨 糖 醇 。（ 2） 戊 糖 利 用 ： 制 飼 料 酵 母 、 制 糠 醛 、 木 糖 與 木 糖 醇 。 半 纖 維 素 和 木 素 連 接 的 主 要 鍵 型 ： 苯 甲 基 醚 鍵 苯 甲 基 脂 鍵 苯 甲 基 苷 鍵敘 述 針 葉 材 、 闊 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 ？針 葉 材 ： 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 ： 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(zhǎng) 度 小 ， 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(wú)異 型 射 線 ， 通 過(guò) 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(chǔ) 存 營(yíng) 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(gè) 分 泌 細(xì) 胞 所 圍 成 形 的 一 種 胞 間 道 。 它 不 是 一個(gè) 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) 。闊 葉 材 ： (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 60 80%。 纖 維 細(xì) 胞 含 量 明 顯 低 于 針 葉 木 纖 維 細(xì) 胞 含 量 ， 造 紙 價(jià) 值 不 如 針 葉 木 。 （ 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 。 （ 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%；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(guò) 程 中 藥 液 的 浸 透 。 （ 4） 薄 壁 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