烟草纤维素的结晶度及晶态结构的测定方法
烟草纤维素，又简称为烟草纤维，是一种用于制造卷烟的纤维性原料，是从烟
草叶中提取出来的牧草类植物成分，是烟草卷烟依赖制作的重要物质。烟草纤维的结晶度和晶态结构与卷烟的发音有关，故其评估晶态结构及结晶度及结构对于烟草制作十分重要。
烟草纤维的结晶度的测定有很多方法，其中最常用的测定方法就是X-射线衍
射（XRD）法。X-射线衍射法属于物理分析方法，主要利用X射线对烟草纤维进行
衍射，并获取其衍射谱，从而计算烟草纤维的结晶度和晶态结构，以及烟草纤维的晶格参数和晶相面积占比，获取的结果可定量的反映烟草纤维的微观结构特征。
另外，烟草纤维晶态结构的分析方法还有电子衍射成像（EDX）法和扫描电镜(SEM)法,这两种测定方法主要是根据放射性X-射线来确定其剖面和微观形状，获
取烟草纤维表面、晶圆、晶体边界等晶态结构信息，更好的了解和控制烟草纤维晶态结构，提高卷烟制作质量。
综上所述，烟草纤维的结晶度及晶态结构的测定方法众多，X-射线衍射（XRD）法、电子衍射成像（EDX）法、扫描电镜(SEM)法等，为卷烟制作和调控提供科学的基础数据及参数，让烟草卷烟的口感更好，更有利于投入市场，同时也能有效改善卷烟干湿均衡。
药物晶型 物质在结晶时由于受各种因素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使分子或原子在晶格空间排列不同，形成不同的晶体结构。同一物质具有两种或两种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象称为多晶现象(polymorphism)。虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程通常非常缓慢，因此许多结晶药物都存在多晶现象。固体多晶型包括构象型多晶型、构型型多晶型、色多晶型和假多晶型。 同一药物的不同晶型在外观、溶解度、熔点、溶出度、生物有效性等方面可能会有显著不同，从而影响了药物的稳定性、生物利用度及疗效,该种现象在口服固体制剂方面表现得尤为明显。药物多晶型现象是影响药品质量与临床疗效的重要因素之一，因此对存在多晶型的药物进行研发以及审评时，应对其晶型分析予以特别的关注。目前鉴别晶型主要是针对不同的晶型具有不同的理化特性及光谱学特征来进行的，现将几种常用且特征性强、区分度高的方法介绍如下，以供参考。 1 X-射线衍射法（X-ray diffraction） X-射线衍射是研究药物晶型的主要手段，该方法可用于区别晶态和非晶态，鉴别晶体的品种，区别混合物和化合物，测定药物晶型结构，测定晶胞参数（如原子间的距离、环平面的距离、双面夹角等），还可用于不同晶型的比较。X-射线衍射法又分为粉末衍射和单晶衍射两种，前者主要用于结晶物质的鉴别及纯度检查，后者主要用于分子量和晶体结构的测定。 1.1 粉末衍射粉末衍射是研究药物多晶型的最常用的方法。粉末法研究的对象不是单晶体，而是众多取向随机的小晶体的总和。每一种晶体的粉末X-射线衍射图谱就如同人的指纹，利用该方法所测得的每一种晶体的衍射线强度和分布都有着特殊的规律，以此利用所测得的图谱，可获得出晶型变化、结晶度、晶构状态、是否有混晶等信息。该方法不必制备单晶，使得实验过程更为简便，但在应用该方法时，应注意粉末的细度，而且在制备样品时需特别注意研磨过筛时不可发生晶型的转变。 1.2 单晶衍射单晶衍射是国际上公认的确证多晶型的最可靠方法，利用该方法可获得对晶体的各晶胞参数，进而确定结晶构型和分子排列，达到对晶型的深度认知。而且该方法还可用于结晶水/溶剂的测定，以及对成盐药物碱基、酸根间成键关系的确认。然而，由于较难得到足够大小和纯度的单晶，因此该方法在实际操作中存在一定困难。 2 红外吸收光谱法 不同晶型药物分子中的某些化学键键长、键角会有所不同，致使其振动-转动跃迁能级不同，与其相应的红外光谱的某些主要特征如吸收带频率、峰形、峰位、峰强度等也会出现
高分子结晶度的分析方法研究进展 ……专业聂荣健学号：……指导老师：…… 摘要：综述聚合物结晶度的测定方法，包括：差示扫描量热法；广角X衍射法；密度法；红外光谱法；反气相色谱法等，并对不同方法测定结晶度进行分析比较 , 同时对结晶度现代分析技术的发展作出展望。 关键词：结晶度；测试方法；分析比较
引言 高分子材料是以聚合物为主体的多组分复杂体系 , 由于具有很好的弹性、塑性及一定的强度，因此有多种加工形式及稳定的使用性能。由于聚合物自身结构的千变万化 , 带来了性能上的千差万别，正是这一特点 , 使得高分子材料应用十分广泛，已成为当今相当重要的一类新型材料[1]。 结晶度是表征聚合物性质的重要参数，聚合物的一些物理性能和机械性能与其有着密切的关系。结晶度愈大，尺寸稳定性愈好，其强度、硬度、刚度愈高；同时耐热性和耐化学性也愈好，但与链运动有关的性能如弹性、断裂伸长、抗冲击强度、溶胀度等降低。因而高分子材料结晶度的准确测定和描述对认识这种材料是很关键的。所以有必要对各种测试结晶度的方法做一总结和对比[2]。 1.结晶度定义 结晶度是高聚物中晶区部分所占的质量分数或体积分数 . ( )%100*W Wc Xc = 式中 : W ———高聚物样品的总质量 ; W c ———高聚物样品结晶部分的质量 结晶度的概念虽然沿用了很久，但是由于高聚物的晶区与非晶区的界限不明确，有时会有很大出入。下表给出了用不同方法测得的结晶度数据，可以看到，不同方法得到的数据的差别超过测量的误差。因此，指出某种聚合物的结晶度时，通常必须具体说明测量方法。 表1.1用不同方法测得的结晶度比较 密度法 60 20 20 77 55 X 射线衍射法 80 29 2 78 57 红外光谱法 -- 61 59 76 53 水解法 93 -- -- -- -- 甲酰化法 87 -- -- -- -- 氘交换法 56 -- -- -- --
纤维素的结晶度名词解释 纤维素的结晶度是一项重要指标，反映了纤维素结晶的程度。结晶度受到多种因素的影响，其中包括纤维素的种类、分子量、温度、湿度和外界胁迫等。结晶度可以用实验法来测量，如X射线粉末衍射（XRD）和拉曼光谱（Raman）等。 纤维素是一种天然多糖，分子构型是一种纤维状结构，具有独特的晶体学性质，易形成结晶物。结晶度反映了某种物质结晶能力的强弱，它是衡量纤维素的一个关键指标，与多种特性有关，如纤维素的抗腐蚀性、透明性、抗紫外线性等。 纤维素的结晶度主要受到温度和湿度的影响。随着温度的升高，结晶度也会增加，因为温度的升高会使纤维素分子的运动加快，导致晶体结构形成的能力增强。另外，也可以通过调节温度来控制结晶度。随着湿度的增加，结晶度也会减小，因为湿度的增加会使纤维素分子之间的作用力增强，使得分子之间的结合力增强，影响晶体结构形成的能力。 纤维素的分子量也会影响其结晶度。分子量越小，结晶度越高，而分子量越大，结晶度越低，因为大分子量会减小纤维素分子之间的作用力，影响晶体结构形成的能力。 外界环境也会影响纤维素的结晶度。如有聚合物胁迫，会使纤维素分子发生变化，影响晶体结构形成的能力。因此，要保持纤维素结晶度较高，最好在室内温度和湿度较低的环境中保存纤维素，以降低外界胁迫的影响。
另外，纤维素的结晶度也受纤维素的种类的影响。不同类型的纤维素具有不同的晶体学性质，因此具有不同的结晶度。结晶度的差异可能是由于纤维素分子结构不同所导致的，因此，在考虑结晶度时，应关注不同类型的纤维素。 综上所述，纤维素的结晶度受到多种因素的影响，如纤维素的种类、分子量、温度、湿度和外界胁迫等。结晶度是衡量纤维素特性的重要指标，可以通过实验法测量。为了保持纤维素的结晶度较高，应选择温度和湿度较低的环境，尽量减小外界胁迫的影响。
纳米纤维素的结晶度 引言 纳米纤维素是一种重要的天然纤维素材料，具有出色的力学性能和生物可降解性。纤维素的结晶度对其性质和应用具有重要影响。本文将深入探讨纳米纤维素的结晶度及其对材料性能的影响。 纳米纤维素的定义 纳米纤维素是由纤维素微晶颗粒组成的纳米级纤维。纤维素是一种主要存在于植物细胞壁中的天然聚合物，具有非常高的结晶度。纳米纤维素通过纳米纤维技术制备而成，具有较大的比表面积和优异的力学性能。 纳米纤维素的结晶度检测方法 X射线衍射 X射线衍射是目前最常用的纳米纤维素结晶度检测方法之一。通过照射纳米纤维素 样品，根据衍射峰的强度和位置可以推断出纤维素的结晶度。这种方法简单可行，但对于细微的结晶度变化可能有所欠缺。 红外光谱 红外光谱也可以用于检测纳米纤维素的结晶度。纤维素的结晶区和非结晶区在红外光谱上具有不同的吸收峰，通过对比吸收峰的强度和形状可以评估纤维素的结晶度。然而，红外光谱无法提供定量的结晶度数值。 核磁共振 核磁共振(NMR)技术可以提供纳米纤维素的结晶度信息。通过测定纤维素样品的NMR信号强度和形状，可以计算出结晶度的数值。NMR技术准确可靠，但设备和操 作较为复杂。
纳米纤维素结晶度的影响因素 植物纤维的来源 不同植物纤维的结晶度存在差异。例如，棉纤维的结晶度较高，而木质纤维的结晶度较低。这是由于纤维素的来源及其微观结构上的差别所导致的。 纳米纤维素制备方法 纳米纤维素的结晶度还受制备方法的影响。例如，通过酸解或氧化等化学处理可以提高纤维素的结晶度。而采用机械剥离等物理方法制备的纳米纤维素结晶度相对较低。 结晶度对纳米纤维素性能的影响 纳米纤维素的结晶度对其性能具有重要影响。较高的结晶度能够提高纳米纤维素的力学性能，如强度和刚度。同时，结晶度还对纳米纤维素的热稳定性和吸湿性等方面起着决定性作用。 提高纳米纤维素结晶度的方法 化学处理 化学处理可以显著提高纳米纤维素的结晶度。例如，利用酸解方法可以去除非结晶区域，提高纤维素结晶度。此外，氧化、硫化和酯化等化学处理也可以改善纤维素的结晶性能。 机械剥离 机械剥离是一种常用的纳米纤维素制备方法，但其得到的纳米纤维素结晶度较低。为了提高结晶度，可以通过调整剥离设备的参数、改变剥离环境的湿度和温度等方式进行优化。
《烟草及烟草制品纤维素、半纤维素、木质素的测定洗涤剂法》 标准编制说明 一、工作简况 1.1任务来源： 《烟草及其制品中纤维素、半纤维素和木质素含量的测定》是国家烟草专卖局国烟科〔2006〕450号文件下达的行业标准项目。 1.2项目承担单位、协作单位及主要分工： 由上海烟草（集团）公司和南京卷烟厂（现属江苏中烟工业公司）两家单位共同承担，项目目标是制定烟草及其制品中纤维素、半纤维素和木质素的测定方法标准。上海烟草（集团）公司主要侧重于洗涤剂法部分的方法研究；南京卷烟厂主要侧重于酶法的方法研究。 1.3主要工作过程（起草、试验验证、征求意见、送审、报批等环节及项目研讨会等内容）： 项目开展至今，项目组开展了如下方面的工作： 1)通过相关国内外标准和参考文献的调研工作，确定了研究的基本方法和总体技术方 案，以洗涤剂法作为标准研究的主体。 2)共同承担单位就研究侧重方向进行了讨论和分工，上海烟草（集团）公司以洗涤剂 法作为主要侧重点，南京卷烟厂（现属江苏中烟公司）侧重于酶法的可行性研究。 3)经过研究对比，由于酶法的难度较大，确定以洗涤剂法作为测定烟草中纤维素、半 纤维素和木质素的主要方法。 4)通过试验对助滤剂、样品脱脂方式等方面进行了研究，解决了过滤速度较慢、重复
性较不理想等问题。 5)对不同烟叶及原料、不同卷烟进行了纤维素、半纤维素和木质素的测定。 6)进行了空白实验、重复性实验和回收率实验，结果均在可接受范围内。 7)完成了测试标准征求意见初稿，并和专家进行了部分内容的讨论。 8)由上海烟草（集团）技术中心牵头，分别与山东大学、上海交通大学农学院、湖南 中烟工业有限责任公司合作，开展了实验室的数据比对工作。 1.4 标准主要起草人员及其所做的工作 本标准起草单位为上海烟草（集团）公司、江苏中烟工业公司。本标准主要起草人：沈轶、佘永桢、杨斌、殷引、石怀彬、刘献军。 二、国内外相关标准研究及制修订情况 对于纤维素、半纤维素和木质素的分析测定工作大致可以分为三个阶段：粗纤维法、纤维洗涤剂法和酶法，当然还有其他一些方法和最新的方法，各国各行业采用的标准主要还是这三大方法。这三类方法有一个共同点，就是它们的基本原理都是基于纤维素、半纤维素和木质素的化学性质，使其与试样中的其他物质分离而进行测定。 100多年前德国科学家Henneberg和Stohmann提出的粗纤维法，是采用稀酸稀碱的一系列浸提、干燥后得到的纤维总量，由于通过这种方法测定出来的粗纤维是一个比较模糊的概念，里面只是包含着大部分的纤维素以及部分的半纤维素和木质素，是一个“粗”的总量。但由于其分析过程较为简单，所以一些行业现在仍然也还在使用粗纤维法。 1963年，美国人Van Soest提出了纤维洗涤剂法，也叫凡氏方法，提出了中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）及酸性洗涤木质素（ADL）的概念，一般认为，用中性洗涤剂洗涤已被有机溶剂提取过的样品，样品中的糖、淀粉、蛋白质、果胶等物质被溶解除去，不能消化的残渣为NDF，主要包括几乎全部的纤维素、半纤维素和木质素和少量的蛋白质。在酸性洗涤剂的作用下，除NDF体系被除去的物质以外，半纤维素亦被出去得到ADF，ADF经过72％硫酸消化得到的不溶物即为ADL。通过以上几个公式就可以分别得出纤维素、半纤维素和木质素的量，这一方法目前已经是较为主流
硝酸乙醇法测定纤维素含量 纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是地球上最为丰富的有机化合物之一。纤维素的含量是评价植物细胞壁结构和功能的重要指标之一，因此纤维素的测定在植物生理学和材料科学等领域具有重要意义。硝酸乙醇法是一种常用的测定纤维素含量的方法，其原理是基于硝酸乙醇溶液可以水解植物细胞壁，释放出游离的纤维素，通过比色法测定纤维素的含量。本文将详细介绍硝酸乙醇法测定纤维素含量的实验过程和数据分析。 硝酸乙醇法测定纤维素含量的基本原理是，在一定浓度的硝酸乙醇溶液中，植物细胞壁中的纤维素被水解为游离的葡萄糖，然后通过DNS （3,5-二硝基水杨酸）试剂与葡萄糖反应生成橙红色的产物，最后通过比色法测定葡萄糖的含量，进而计算出纤维素的含量。 本实验选用棉花茎秆、水稻叶子和杨树皮等三种不同来源的纤维素材料。 实验设备包括粉碎机、电子天平、烘箱、分光光度计、计时器、称量瓶、容量瓶等。 a.样品预处理将不同来源的纤维素材料用粉碎机粉碎，过60目筛，
烘干至恒重。准确称取样品5g，放入称量瓶中备用。 b.硝酸乙醇溶液配制将67%的硝酸和95%的乙醇按1:4的体积比混合均匀，即得到67%硝酸乙醇溶液。 c.实验步骤将称量瓶中的样品放入离心管中，加入20mL 67%硝酸乙醇溶液，摇匀后放入烘箱中，在120℃下保持1小时。然后将离心管放入冰水中迅速冷却，离心分离，取上清液。将上清液用DNS试剂显色，在540nm波长下比色测定葡萄糖的含量。同时设置空白对照组，以消除试剂和设备误差。 d.数据处理根据测得的葡萄糖含量，通过公式计算出纤维素的含量。公式如下： 纤维素含量（%）= (葡萄糖含量/空白对照组葡萄糖含量) ×纤维素换算系数× 100其中，纤维素换算系数为9。 通过实验测得不同来源纤维素材料中的纤维素含量如下表所示： 根据实验结果，我们发现不同来源的纤维素材料中纤维素含量存在差异。棉花茎秆中的纤维素含量最高，其次是杨树皮，最后是水稻叶子。这可能是因为不同植物细胞壁的组成和结构不同，导致了纤维素含量的差异。本实验的方法学也验证了硝酸乙醇法测定纤维素含量的准确
粗纤维素提取及测定方法 一、仪器用具： 粉碎机一台，研钵、水力抽气装置一套，恒温水浴一台，万分之一天平一台，100mL三角瓶两个，150mL容量瓶一只，50mL、100 mL 量筒各一个，10mL吸管一只，可控电烘箱一台，电炉一个，古氏干锅两只（25mL），干燥器，1.0mm圆孔筛，两个1000mL的容量瓶。 二、试剂 1，醋酸和硝酸混合液：取10mL比重1.4的硝酸加到100mL80%的硝酸中，充分混匀，保存于容量瓶中。 2，乙醇、乙醚。 3，酸洗石棉;用1.25%碱洗液至中性，在用乙醇、乙醚先后各洗三次，待乙醚挥发净备用。 4，脱脂棉。 三、原理; 根据纤维素性质较稳定的特点，试样用乙酸和硝酸混合液加热处理，淀粉、多缩戊糖、木质素、半纤维素、色素、单宁和脂肪等其他物质，受到水解而被基本除去，纤维素被保留下来，采用抽滤法滤出纤维，在分别用水、乙醇、乙醚除去水溶性、醇溶性、脂溶性物质，然后把残渣烘干称重，计算粗纤维素含量。 四、操作方法 1、试样处理：取净样50g用40目筛底粉碎，然后用1.0mm圆孔筛筛选，残留下的用研钵研碎，使之通过1.0mm圆孔筛，装入磨口瓶中
备用。 2、准备抽气装置：用胶管连接抽气泵、抽气瓶、连接好水源。用蒸馏水将备用的石棉分成粗细两部分，先去粗的，后用细的石棉铺垫，厚度均匀不透光为宜，用少量的乙醇、乙醚分别倾入坩埚进行抽洗，将坩埚送入105℃箱内烘干至恒重。 3、硝化处理：称取试样1g左右，倒入100mL三角瓶中，加入25mL 醋酸和硝酸的混合液，盖上容量瓶盖，放入98℃水浴中（一般浸入水中1.5cm）。准确加热20分钟，倒是取出用冷水冷却至室温，倾入坩埚中进行抽泣过滤。用热水洗净附着瓶壁上的纤维素（注意不要把泥沙倒入坩埚内）。用水洗去酸液，再用20ml乙醇、乙醚先后各分成两次洗涤，再用脱脂棉擦干净外部，送入105℃的烘箱中烘至恒重。 4、结果计算： 粗纤维%（干基） = % 100 ) 100 ( 1 2⨯ - - M W W W 式中：W~试样重量； W2~粗纤维和坩埚重量； W1~坩埚重量； M~水分百分比。 注：1）用本方法消化时, 对温度较敏感, 应十分注意温度的控制, 一般将水加热沸腾, 去掉离电热管较远的两孔盖子即可达到98℃。 2）坩埚铺垫不宜过薄, 因细小纤维素会漏掉, 过厚过滤困难。 3）三角瓶上加盖子目的是：（a）加强三角瓶在水中的稳定性;(b)
天丝和粘胶纤维的鉴别 摘要：绿色纤维Tencel与粘胶纤维的基本组成、化学溶解性能、外观风格及燃烧特征相近，给2类纤维织物的区分、鉴别带来了困难。文章分析了2类纤维在结构等方面的差异，探讨了其鉴别方法。 一、生产原料和制造方法 生产Tencel纤维和粘胶纤维所用的天然纤维素及生产方法有所不同。 粘胶纤维：粘胶纤维属再生纤维素纤维。以棉短绒、木材、芦苇或甘蔗渣为原料，采用湿法纺丝，其工艺流程为： 浆粕一混粕一切粕一投料一碱化一粉碎老化一黄化一 溶解一熟成一过滤一脱泡一凝固浴中喷丝凝固一后加工。Tencel纤维：以针叶树为原料，采用于喷湿法纺丝，其工艺流程为： 浆粕一预混一溶解于氧化胺一除杂一水中凝固一后加工。 从工艺流程中看Tencel纤维生产有两大特点： 一是工艺过程简单，从投入浆粕到纤维卷曲、切断整个工艺生产时间只需3h左右，而粘胶纤维则需24h左右，相比之下，Tencel纤维产量可提高6倍。但是，Tencel纤维生产设备费用为粘胶纤维的3倍，且研究Tencel纤维的投资费用极大，
因此，目前Tencel纤维较粘胶纤维价格高。二是溶剂氧化胺几乎全部回收，生产污染很小。 二、化学组成 Tencel纤维和粘胶纤维化学组成均为纤维素，因此，Tencel纤维和粘胶纤维燃烧时的特征以及在不同浓度的H2S04、HCI中的溶解性能基本相同，很难用燃烧法和溶解法来区分Tencel纤维和粘胶纤维。 表1和表2所示为Tencel纤维和粘胶纤维的燃烧特征及溶解性能。 三、结构特征及机械性能 由于Tencel纤维、粘胶纤维的原料及生产方法不同，因此纤维的聚合度、结晶度等大分子结构及超分子结构均不相同.普通粘胶纤维在凝固浴中喷丝，而Tencel纤维的生产方法属
纤维素的结构 引言 纤维素（cellulose）是一种天然聚合物，它是植物细胞壁的主要成分，也是地球上最常见的有机化合物之一。纤维素的结构不仅具有重要的生物学功能，而且在工业上有着广泛的应用价值。本文将深入探讨纤维素的结构特点，包括化学组成、分子结构、晶体结构等方面的内容。 化学组成 纤维素的化学式为（C6H10O5）n，其中n代表纤维素分子中重复单元的数量，可以是很大的一个数。纤维素由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成，因此纤维素可以看作是由许多葡萄糖分子组成的长链聚合物。 分子结构 纤维素分子的结构比较复杂，由于葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接，使得纤维素分子呈现出直链的结构。纤维素分子中的葡萄糖单元可以同时在链的不同位置上水解，因此纤维素分子具有较高的反应性。 纤维素分子的分子量较大，通常在几万到几十万之间。纤维素的分子量与纤维素的来源有关，不同的植物纤维素具有不同的分子量分布。 晶体结构 纤维素的晶体结构是纤维素研究的重要内容之一。纤维素在自然界中以纤维素微纤维的形式存在，这些微纤维进一步结合形成纤维素纤锥，最终形成纤维素晶体。 纤维素晶体的晶格结构较为复杂，包含有多种晶体面。其中最具有代表性的是纤维素I和纤维素II晶体。纤维素I晶体是最常见的纤维素晶体形态，其晶体结构由两层纤维素链平行排列而成。纤维素II晶体是较不常见的一种形态，其晶体结构由三层纤维素链交叉排列而成。 纤维素晶体具有很高的结晶度和强度，这使得纤维素在工业上具有广泛的应用。纤维素的晶体结构还影响了纤维素的物理化学性质，如吸水性、热稳定性等。 分子间作用力 纤维素分子之间通过多种分子间作用力相互吸引和排斥。这些分子间作用力包括静电相互作用、范德华力、氢键等。 静电相互作用是纤维素分子间作用力的一种主要形式，纤维素分子中含有大量的羟基，这些羟基带有部分电荷，从而形成静电相互作用。范德华力是一种瞬时极化引
红外光谱在纤维素研究中的应用 摘要：本文介绍了红外光谱及其发展，以纤维素为例，阐述了红外在纤维素制备、接枝和复合材料中的应用。 关键词：红外，纤维素，应用 一、前言 1.红外光谱及其发展 1.1 红外光谱 红外光谱又称为分子振动转动光谱。红外光谱分析仪是根据物质的吸收特性来进行工作的。许多化合物的分子在红外波段都有吸收带，而且因物质的分子不同，吸收带所在的波长和吸收的强弱也不相同。根据吸收带分布的情况和吸收的强弱，可以识别物质分子的类型，从而得出物质的组成及百分比。根据不同的应用和要求，红外光谱分析仪有多种不同的形式，如红外气体分析仪、红外光谱仪等。目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅里叶红外光谱仪。[1]现代红外光谱议是以傅里叶变换为基础的仪器。该类仪器不用棱镜或者光栅分光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅里叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。傅里叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。与传统的仪器相比，傅里叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点。更重要的是傅里叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等。这些新技术大大的拓宽了红外的应用领域，使得红外技术的发展产生了质的飞跃。[2] 红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。因此，它在化学领域中的应用，大体上可以分为两个方面：用于分子结构的基础研究和用于化学组成的分析。前者，应用红外光谱可以测得分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数，等等。但是，红外光谱最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量，加上此法具有快速、高灵敏度、检测试样用量少、能分析各种状态的试样等特点，因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。[3] 1.2红外光谱的发展 红外辐射是18世纪末，19世纪初才被发现的。1800年英国物理学家赫谢尔（Herschel）用棱镜使太阳光色散，研究各部分光的热效应，发现在红色光的外侧具有最大的热效应，说明红色光的外侧还有辐射存在，当时把它称为“红外线”或“热线”。这是红外光谱的萌芽阶段。由于当时没有精密仪器可以检测，所以一直没能得到发展。过了近一个世纪，才有了进一步研究并引起注意。 1892年朱利叶斯（Julius）用岩盐棱镜及测热辐射计（电阻温度计），测得了20几种有机化合物的红外光谱，这是一个具有开拓意义的研究工作，立即引起了人们的注意。1905年库柏伦茨（Coblentz）测得了128种有机和无机化合物的红外光谱，引起了光谱界的极大轰动。这是红外光谱开拓及发展的阶段。
1.3.1 薄膜 潮莫(film)是指戒而软的高分子材料制品，其厚度约为0.25pm以卜，一般由高分子熔体吹塑或挤塑以及高分了浓溶液流延成型。它主要用于包装、地膜以及电了丁业等材料领域。高分子薄般的应用主要取决于它的力学性能，如抗张强度(耳，MPC和断裂伸长率⑥，％)。膜(membrane)则表示能使溶剂和部分溶质通过而其他溶质则不能通过的材料。它具有传质功能，主要用于透析、超滤、分离领域。因此它的孔径尺寸和水流通量是衡量它实用的主要指标。 互穿聚合物网络(IPN) 分子量及结晶度 纤维素的分子量及其分布常用黏度法、光散射法以及尺寸排除色谱等方法测定。最简便的测定分子量方法是将纤维素溶解在金属络合物或其他极性溶剂中，如铜氨溶液(cuoxam)、铜乙一胺(cuen)、镉乙一胺(cadoxen)、酒石酸络铁酸钠溶液(FeTNa)、一甲亚矶 /多聚甲醛(DMSO/ PF)、L1C"二甲基乙酰氨(DMAc)或LiOH/尿素水溶液，采用黏度法测定其黏度。然后，由特性粘数(⑷)按照Maik-Houwiiik 方程计算得到粘均分子量@纽。Maik-Houwiiik方程是表达［切与分子量之间的关系：［^］因此只要已知高分子在一 定溶剂和温度下的K、a常数，即可按该关系式由［“］求取M值。表2.1汇集了几种纤维素溶液 的5卜M方程的&和«(f15411 o天然纤维素的平均聚合度(QP)都很高，例如单球法 表2.1不同洛剂中纤维素溶液的Maik-Houwink方程的K和&值卩“ 溶剂 T (°C)Kx 10- (cm3 g1) 文献 a 范围 方法 Cadoxei)25 3.850.76 1.0-943LS[7] 25 5.510.7522.5-94.5SD⑸ Cuoxain250.700.919.4-149.0SD⑸Cuen25 1.010.919.4-149.0SD[8] FeTNa30 5.310.775 3.3-56.0LS[9] 9%LiCl (®«:百分比)/DMAc300.0128 1.1912.5-70 0LS【3] 6%NaOH 百分比)“味乐素(ffiM百分比) 25 2.450.815 3.2-12,9L$[10] 水涪液 6%L1OH (质虽百分比)水溶液25 2.780.79 3.1-11.5LS⑷ 4.6?oLiOH (质量百分比)M5%尿素(质量百分 25 3.720.77 2.7-41.2LS 比)水洛祓 DMSO/ PF30 4.880.81 6.7-12.0L$[6] 天然纤维素包括细菌纤维素、海藻与髙等植物(如棉花、芒麻、木材等)均属于纤维素I型。纤维素I 分子链在晶胞内就是平行堆砌得,纤维素II就是纤维素I经由溶液中再生(regeneration威经丝光处理(mercerization)得到得结晶变体，就是工业上使用最多得纤维素形式。纤维素II与纤维素I有很大得不同，它就是由两条分子链组成得单斜晶胞,属于反平行链得堆砌。
一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C6H10O5化学结构的实验分子式为（C6H10O5）n早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
项目纤维素木质素半纤维素 结构单元吡喃型D－葡 萄糖基G、S、H D-木糖、苷露糖、L-阿拉伯糖、 半乳糖、葡萄糖醛酸 结构单元间连接键β-1,4-糖苷键多种醚键和C-C 键，主要是 β-O-4型醚键 主链大多为β-1,4-糖苷键、支 链为 β-1,2-糖苷键、β-1,3-糖苷键、 β-1,6-糖苷键 聚合度几百到几万4000 200以下 聚合物β-1,4-葡聚糖G木质素、GS木 质素、 GSH木质素木聚糖类、半乳糖葡萄糖苷露聚糖、葡萄糖甘露聚糖 结构由结晶区和无 定型区两相 组成立体线性 分子α不定型的、非均一 的、非线性 的三维立体聚合 物 有少量结晶区的空间结构不 均一的分子，大多为无定型 三类成分之间的连接氢键与半纤维素之间 有化学健作用 与木质素之间有化学健作用 天然纤维素原料除上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分。天然纤维素原料不溶于水，也不溶于一般有机溶剂，在常温下，也不为稀酸和稀碱所溶解。 三．纤维素的分类 按照聚合度不同将纤维素划分为：α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素，据测α-纤维素的聚合度大于200、β-纤维素的聚合度为10～100、γ-纤维素的聚合度小于10。工业上常用α-纤维素含量表示纤维素的纯度。 综纤维素是指天然纤维素原料中的全部碳水化合物，即纤维素和半纤维素的总和。
微晶纤维素理化性质应用 1微晶纤维素的理化性质 微晶纤维素是一种极细微的白色粉末状物质,在显微镜下观测,呈各向异性的纺锤状聚集体———颗粒束状物,其颗粒大小一般在20~80μm,极限聚合度(LODP)在15~375,它无臭、无味、不溶于水、稀酸、有机溶剂和油脂,具有极强的流动性,在稀碱溶液中局部溶解、润胀。这一特定产物主要有3个根本特性【1】:(1)平均聚合度到达极限聚合度值;(2)具有纤维素I的晶格特征,结晶度高于原纤维素;(3)具有极强的吸水性,并且在水介质中经强剪切力作用后,具有生成凝胶体的能力。由此可知,通常所称水解纤维素是各类降解纤维素混合产物的总称,而微晶纤维素只限于具有上述3个特性的水解纤维素。这3个特性即是衡量与检验微晶纤维素的唯一标准,也是区分其与水解纤维素的主要标准。微晶纤维素的理化性质主要表现在结晶度、聚合度、形态结构、吸水值、比外表积及反响性能等方面。 1·1结晶度 结晶度是指结晶区占纤维素整体的百分率,是微晶纤维素的一个重要指标,说明结晶的结构状态,并决定产品质量与用途。结晶度的大小对纤维素纤维的尺寸稳定性和密度等都有影响,其常规测量方法为X-射线衍射法和红外光谱法。利用X-射线衍射法测定各种微晶纤维素样品可知,微晶纤维素都保存有纤维素I的结晶,且所有微晶纤维素的结晶度与晶体大小均高于原纤维素,有研究说明【2】,不同原料及不同水解方式得到的产品的结晶度差异较大,且不同测定方法也影响结晶度的大小,但通常结晶度在0·68~0·80变动【3】。 1·2聚合度 聚合度是指纤维素中重复的葡萄糖结构单元的数目。纤维素原料在酸解过程中,纤维素分子中的β-1,4葡萄糖苷键断裂,微晶纤维素是当聚合度下降到趋于平衡时所得产品,此时聚合度称为平衡聚合度(LODP)。它反映的是折叠在纤维素微原纤颗粒内部的纤维素分子链的长度。聚合度的测定较常用的是以毛细管黏度计和落球式黏度计为主的黏度法,通常用铜氨,铜乙二胺和镉乙二胺溶液作为溶剂。由表1得知,不同原料水解得到的MCC的聚合度差异较大,但所得微晶纤维素的LODP主要在15~37。微晶纤维素作为纤维素的降解产物,它的聚合度分布也是一项重要的指标。聚合度分布的测定常采用分级溶解、分级沉淀和凝胶渗透色谱等方法。哈丽丹·买买提等【5】采用饱和氢氧化铜乙二胺———乌氏黏度计法来测定植物纤维素的聚合度。 1·3形态结构 微晶纤维素的形态结构主要由粒度与不均匀性2个指标决定;而容重与粒度密切相关那么作为间接指标说明微晶纤维素的形态结构。天然纤维素经水解反响和机械作用后,纤维形态发
纤维素结构 纤维素结构 structure of cellulose 包括纤维素的化学结构和物理结构。 纤维素的化学结构纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基（失水葡萄糖）组成。简单分子式为[kg2](CH10O)；化学结构式可用下二式表示： 霍沃思式是由许多D-葡萄糖基（1-5结环）,藉1-4,β-型联结连接起来的,而且连接在环上碳原子两端的OH和H位置不相同，所以具有不同的性质。式中为聚合度。在天然 纤维素中,聚合度可达10000左右；再生纤维素的聚合度通常为200～800。在一个样品中，各个高分子的聚合度可以不同，具有多分散性。 [1045-05] 椅式由于内旋转作用，使分子中原子的几何排列不断发生变化，产生了各种内旋转 异构体，称为分子链的构象。纤维素高分子中，6位上的碳-氧键绕5和6位之间的碳-碳 键旋转时,相对于5位上的碳-氧键和5位与4位之间的碳-氧键可以有三种不同的构象。 如以g表示旁式,t表示反式，则三种构象为gt、tg、和gg（图1[C(6位)上OH基团的 构象]H基团的构象\ class=image>）。多数人认为,天然纤维素是gt构象，再生纤维素是tg构象。 [1045-06] 在纤维素分子链中，存在着氢键。这种氢键把链中的O(6位上的氧)与O2'以及O与 O5'连接起来使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。在砌入晶格以后, 一个高分子链的O与相邻高分子的O之间也能生成链间氢键（图2[纤维素高分子的链中 和链间氢键]）。 纤维素的物理结构晶胞及其参数具有一定构象的纤维素高分子链按一定的秩序堆砌，便成为纤维素的微晶体，微晶体的组成单元称为晶胞。代表晶胞尺寸的参数可以从纤维素 的宽角X射线图象（图3[纤维素的宽角X射线纤维图