第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构
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第一章原料1 第一节植物界的基本类群一、植物的分类原则自然界植物的分类单位:界、门、纲、目、科、属、种种:具有相似性态特征,表现出一定的生物学特征有一定的生存条件,能够产生遗传特性相似的后代,在自然界有一定的分布区域的无数个体的总和。
它是植物分类学中最基本的单位。
2 "我们以马尾松为例说明植物..." 我们以马尾松为例说明植物的分类原则:1、各分类之间的联系是:亲缘关系相近的种归为同属,亲缘关系相近的属归为同科……,依此类推,最后都归属植物界。
2、各分类单位还可以分为更细的单位:比如,可分为亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、变种等。
马尾松-油松组-双维管束松亚属-松属-松亚科-松科-松杉目-松柏纲-裸子植物亚门-种子植物门-植物界3 二、植物的拉丁学名、组成及含义原因:植物的名称因语言不同而异、因不同地区而异,出现了同种异名或同名异种等现象。
由来:瑞典植物学家林奈(Carl von Linne)首创,经国际植物学会确认--“双名法”双名法:以两个词来指给物命名的,第一个词是植物的属名,第二个词是“种名”。
完整的命明还须附上命名者的姓名缩写。
即“属名+种名+命名者的姓名”。
举例说明:柠檬桉--Eucalyptus citriodora Hook.马尾松--Pinus massioniana Lamb.云杉--Picea asperata Mast.火炬松--Pinus taeda Linn.4 三、现代植物的基本类群及其与制浆造纸的关系说明:1、自然界植物物种纷繁复杂,但可用于造纸的植物物种却只有少数种子植物。
2、裸子植物是国际造纸工业的最主要用木材原料。
造纸工作者致力于开发新的速生原料,主要是阔叶木,如桉木、意大利黑杨、三倍体毛白杨以及中林46号杨等。
3、我国裸子植物种类中多--共11科41属238种47变种。
造纸用植物纤维原料分类简图种子植物——1)裸子植物-松柏纲(松科、杉科)2)被子植物-1单子叶植物(禾本科)、2双子叶植物(木本植物(阔叶木))5 四、造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物一)、木材纤维原料针叶木(软木):云杉、冷杉、铁杉、落叶松、红松、马尾松……。
植物纤维化学式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述植物纤维作为一种重要的自然资源,在人类生活和工业生产中发挥着不可替代的作用。
它们具有丰富的化学成分和优良的物理性质,被广泛应用于纺织品、造纸、建筑材料等领域。
本文旨在探讨植物纤维的化学式及其应用,从而加深对植物纤维的了解,并展望其在未来的发展前景。
通过对植物纤维的深入研究,我们可以更好地利用这一天然资源,推动可持续发展的进程。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面展开讨论植物纤维的化学式内容:1. 植物纤维的特点:介绍植物纤维的来源、特性以及与化学结构的关系。
2. 植物纤维的化学成分:详细解析植物纤维中主要的化学组分,包括纤维素、半纤维素、木质素等。
3. 植物纤维的用途:探讨植物纤维在各个领域的广泛应用,如纺织、造纸、生物质能源等。
通过对这些内容的深入探讨,可以更全面地了解植物纤维的化学式及其在各个领域的重要性和发展前景。
1.3 目的本文旨在探讨植物纤维的化学式及其在各个领域的广泛应用。
通过深入了解植物纤维的特点、化学成分和用途,可以更好地认识植物纤维在现代生活中的重要性和意义。
同时,本文也旨在展望植物纤维在未来的发展趋势,以及可能的应用领域,为读者提供新的思路和视角。
通过对植物纤维的研究和应用前景的探讨,希望能够激发更多人对植物纤维的关注和研究,促进其在未来的发展和应用。
2.正文2.1 植物纤维的特点植物纤维是一种重要的天然材料,具有以下几个特点:1. 环保性:植物纤维是基于植物原料制成的,相比于合成纤维,植物纤维更加环保,对环境友好。
2. 透气性:植物纤维具有良好的透气性,能够吸收并释放湿气,保持材料的干燥性和舒适性。
3. 舒适性:植物纤维的特殊结构使得其触感柔软、舒适,适合用于制作衣物、家居用品等。
4. 生物降解性:植物纤维可以在自然环境中被微生物降解,不会对环境造成污染,符合可持续发展的理念。
5. 抗菌性:部分植物纤维具有天然的抑菌作用,可以有效防止细菌滋生,保持物品的清洁卫生。
植物纤维化学实验轻化工程本科实验室目录实验规则 (1)造纸原料和纸浆分析用试样的制备 (2)分析用试样水份的测定 (3)实验一植物纤维原料的生物结构及细胞形态的显微镜观察 (4)实验二植物纤维原料的离析及纤维形态的测定 (7)实验三纸浆纤维类别的鉴定 (10)实验四植物纤维原料苯—醇抽出物含量的测定 (12)实验五硝酸-乙醇纤维素含量的测定 (14)实验六综纤维素含量测定 (16)实验七纸浆α—纤维素的测定 (18)实验八植物纤维原料戊糖含量的测定 (20)实验九植物纤维原料中木素含量的测定 (23)实验十植物纤维原料和纸浆中酸溶木素的含量的测定 (25)实验十化学浆平均聚合度的测定(纸浆的铜乙二胺溶液粘度的测定) (27)实验规则为了搞好实验,学生必须严格做好如下事项:1.实验前,认真预习<制浆造纸分析与检测》课本的有关部分和本讲义的该项实验内容,了解实验目的、原理、所用试剂、仪器装置和操作要点。
并写预习报告后方可进行实验。
2.实验前检验仪器设备是否完备可用,所需试剂是否齐全,要在完全了解仪器、器械的使用方法后方可使用。
3.严格遵守实验操作规程,认真进行实验操作,详细记录实验中所发生的现象和各项实验数据。
4.公用仪器、试剂用完后放回原处,以利他人使用,取用试剂时应看清楚试剂瓶上标签所示试剂名称、规格等是否与所需相符。
5.准时到达实验室,遵守实验室纪律,实验进行时不准在实验室抽烟,高声谈笑,打闹和看小说杂志等。
6.爱护实验仪器设备,节约使用各种化学药剂。
损坏仪器设备应立即报告指导老师。
7.实验过程中使用的废酸、废碱等不要直接倒入水槽,以免腐蚀下水道及污染环境,应倒入污水桶集中处理。
8.实验结束,将所用仪器设备清洗干净,实验台清理整齐,经教师检查后方可离开。
9.认真整理实验记录和数据,按时完成实验报告。
10. 实验报告内容:实验题目、实验目的、实验原理、实验所用仪器和试剂、实验简单操作、实验过程记录、实验结果、实验误差分析、回答思考。
第一章植物纤维原料的结构主要:细胞壁的层状构造;微纤丝;纹孔及其类型;纹孔对及其类型;针叶材的三切面及其细胞组成;阔叶材的三切及其细胞组成。
1、木材纤维原料:针叶材(又称软木,Softwood)如云杉、红松、落叶松、马尾松、思茅松等;阔叶木(又称硬木,Hardwood)如杨木、桦木、桉木、榉木、相思木等。
2、非木材纤维原料:(1)草类纤维原料:即禾本科植物纤维原料。
如稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、竹、龙须草等;(2)韧皮纤维原料:包括各种麻类及某些树种的树皮,如亚麻、黄麻、红麻、桑皮、构皮、檀皮等;(3)种毛纤维原料:如棉短绒纤维。
3、植物细胞学基础:活的细胞腔内充满原生质、成熟后形成空腔。
成熟细胞的构造主要为细胞壁【复合胞间层(胞间层M、初生壁P)、次生壁S】的构造,其中包括细胞壁的层状构造。
4、各层的精细构造:通过电子显微镜研究,可进一步了解纤维细胞壁的层状结构是由不同走向的微纤丝构成。
微纤丝:纤维素分子的聚集体是细胞壁中用电镜能鉴别出的最小天然结构单位,在电镜下呈细丝状。
微纤丝外围是半纤维素,微纤丝相互之间镶嵌着木质素和半纤维素,须脱去木质素才能在电镜下看到微纤丝。
5、S1(外)层微纤维结晶度较高,对化学作用较稳定,与P层结合较紧密,S1紧紧套住S2(中)使S2不易分丝纵裂,打浆时先将P、S1剥离,S1-S2结合较松弛,生产半化学浆时往往在S1-S之间分离,S2层是否易散开,与微纤丝夹角有关,角度越小,越容易分丝量化,P层薄而易碎。
稻草、麦草与木材纤维相似,但分层较厚,S2层角度较大多年生禾本科植物(如竹)次生壁层状构造较为特殊,具有多层结构,每层由厚、薄不一,微纤丝走向不同的两个薄层交替排列而成。
窄层:走向几乎与轴垂直(85-90度),且恒定。
宽层:走向几乎与轴平行(2-20度)。
胞间层——腔缓慢增加。
木质素浓度:窄层>宽度。
禾草类纤维超微结构有四种类型,见“中国造纸原料纤维特性及显微图谱”P33。
第一章纸质档案耐久性——纸张纸张的定义:由悬浮在流体中的纤维(造纸纤维)在网上互相交织,再经过压榨和干燥后生产的薄页物。
纸张纤维交织图档案制成材料的耐久性(durability):是指在保存和使用过程中,档案制成材料抵抗外界理化因素的损坏和保持原来理化性能的能力。
耐久性的好坏是决定物质寿命的重要因素。
第一节造纸植物纤维原料的质量与纸张耐久性一、造纸植物纤维(plant fiber)原料的种类(一)木材纤维原料1.针叶木:杉、松、柏等2. 阔叶木:杨、桦、榉等(二)非木材纤维原料1.种毛纤维:主要是棉花、木棉等2.韧皮纤维:麻纤维,如亚麻、大麻、黄麻等树皮纤维,如檀皮、桑皮、楮皮等3.禾本科纤维:竹子、芦苇、龙须草等二、植物纤维细胞的结构(一)植物纤维细胞植物纤维细胞概念:植物体内的一种两头尖、中间空、细而长、细胞壁厚的死细胞。
这类细胞成纺锤状,富有挠曲性(flexibility)和柔韧性,彼此有交织结合力。
(二)植物纤维细胞壁的结构细胞腔和细胞壁。
细胞壁有一定厚度,又分为初生壁、次生壁(外、中、内三层)两个相邻纤维细胞之间的细胞间隙质,称为胞间层。
胞间层把各个相邻细胞连接起来,使植物有一定机械强度,胞间层与初生壁在一起合称复合胞间层。
植物纤维细胞壁结构示意图(三)细胞壁的化学成分纤维素和半纤维素主要在次生壁的中层和内层,木质素主要在复合胞间层和次生壁外层。
三、造纸植物纤维原料的质量(一)纤维形态长度(mm)、宽度(µm)、长宽比(必须大于30的纤维细胞原料才能造纸)、均一性(homogeneity)、壁腔比长宽比越大、均一性越好、壁腔比小于1,是造纸好原料。
(二)化学成分的含量纤维素含量越高(必须大于40%的纤维细胞原料才能造纸),半纤维素适量(11%),木质素越少,是造纸好原料。
(三)杂细胞的含量造纸原料中非纤维细胞称杂细胞,含量越少越好。
棉纤维(含破布纤维)> 麻纤维> 树皮纤维> 针叶木纤维 > 阔叶木纤维 > 禾本科多年生竹纤维>一年生草类纤维电子显微镜视野下针叶木纤维针叶木管胞加拿大进口干木浆构树皮(潜山汉皮纸的主要原料) 木材纤维原料思考题: 1. 我国造纸原料是否丰富?为什么我国纸质档案保护任务较重? 2. 衡量造纸植物原料质量标准有哪些依据?3. 造纸纤维、植物纤维细胞、纤维素三者之间基本概念有什么区别?4. 造纸植物原料质量与纸张耐久性的关系是什么?名词解释和基本概念纸张 纸张耐久性 植物纤维 植物纤维细胞壁构造 杂细胞 壁腔比。
植物纤维素原料化学成分分析植物纤维素原料化学成分分析摘要: 概述了光谱分析法、色谱分析法和核磁共振等现代仪器分析技术在植物纤维原料化学分析方面的应用。
分析技术在植物纤维原料化学分析方面的应用。
关键词:植物纤维原料:植物纤维原料;;仪器分析技术仪器分析技术植物纤维原料的化学组成复杂植物纤维原料的化学组成复杂,,除了纤维素、半纤维素和木素这三种构成了植物体骨架的主要成分素这三种构成了植物体骨架的主要成分((总质量的总质量的80 %80 %80 %~~95 %) 外,还含有诸如单宁、果胶质、树脂、脂肪、腊以及不可皂化物等少量组分。
等少量组分。
纤维原料成分分析对指导生产有着十分重要的意义,传统的分析方法过程繁杂、时间长时间长,,随着科技的发展随着科技的发展,,现代测试技术的应用范围日益广泛。
仪器分析方法越来越多地应用于物质量的分析仪器分析方法越来越多地应用于物质量的分析,,如光谱分析如光谱分析((紫外光谱、红外光谱、原子吸收与原子发射光谱等) ) 、色谱分析、色谱分析、色谱分析((气相色谱、高压液相色谱、凝胶渗透色谱、离子色谱等子色谱等) ) ) 、质谱、核磁共振、电子自旋共振、、质谱、核磁共振、电子自旋共振、、质谱、核磁共振、电子自旋共振、X2X2X2衍射能谱、电衍射能谱、电子显微镜分析、电化学分析子显微镜分析、电化学分析((电位分析和电导分析电位分析和电导分析) ) ) 等等。
本文等等。
本文就主要的仪器分析技术在植物纤维原料化学分析中的应用进行介绍。
介绍。
1 1 光谱分析法光谱分析法1.11.1紫外光谱法紫外光谱法紫外光谱法1.1.11.1.1木素的测定木素的测定木素的测定木素作为芳香族化合物木素作为芳香族化合物( ( ( 苯基丙烷结构苯基丙烷结构苯基丙烷结构) ) ) 和它的各种发色和它的各种发色基团基团, , , 对紫外光有强烈吸收对紫外光有强烈吸收对紫外光有强烈吸收, , , 而碳水化合物而碳水化合物而碳水化合物UV UV UV 光谱在此波长范光谱在此波长范围内则几乎没有吸收围内则几乎没有吸收,,所以可以在碳水化合物存在的情况下选择适当的条件适当的条件, , , 用紫外光吸收光谱来鉴定木素的结构和性质。
“纤维”在制浆造纸工业中是指长宽比较大,纤细的丝状物。
由于其形态的特征,容易相互交织而形成纤维薄层,即我们通常所说的纸页。
造纸工业纤维主要来源于植物纤维原料。
纤维是构成植物纤维原料的主体,也是制浆中力求得到的成分。
目前应用于制浆造纸的纤维原料种类繁多,以造纸工业原料的传统分类方法,造纸植物纤维原料可分为以下几类:木材纤维原料:针叶木:云杉、冷杉、臭杉、马尾松、落叶松、红松等。
阔叶木:白杨、青杨、桦木、枫木、榉木、按木等。
草类纤维原料:稻草、麦草、芦苇、芦竹、甘蔗渣、高粱秆、玉米秆等。
竹类纤维原料:慈竹、毛竹等。
韧皮纤维原料:大麻、亚麻、黄麻、桑皮、棉秆皮、构树皮等。
叶纤维原料:龙须草、剑麻、菠萝叶等。
种子毛纤维原料:棉花、棉短绒等。
除植物纤维外,有时在生产某些特种纸时,还配用少量其它纤维,如动物纤维:羊毛、蚕丝。
矿物纤维:石棉、玻璃纤维。
合成纤维:尼龙、聚丙烯腈、聚脂。
第二节植物纤维原料的细胞种类一、植物体的结构从植物的结构来看,大多数植物体可分为根、茎、叶三部分。
大部分植物纤维原料都是用它的茎秆制浆(叶纤维类、韧皮纤维、种子毛纤维除外)。
茎秆部分含纤维细胞较多,但由于在收割时不可避免混入植物的叶子等其它部分。
因此,研究植物各部分的结构以及细胞种类,是制浆造纸原料选择的基础。
植物的叶部其功能是为植物体制造营养成分。
叶肉细胞为壁薄、含汁、有生命的细胞,一般较短呈圆形或椭圆形。
除此之外尚有起支承作用的叶脉,由纤维状细胞组成。
叶的表面都有一薄层为了防止水分过分蒸发和起保护作用的表皮细胞,表皮细胞常分泌蜡质使细胞角质化,减少水分蒸发。
有气孔,进行植物的呼吸作用。
有时还有毛刺、刚毛实行植物的生物保护。
图1-1为禾草类植物叶部的表皮组织。
图1-1禾草类植物叶部的表皮组织1—气孔器 2—长细胞 3—栓质细胞 4—硅细胞 5—表皮毛一般来说,植物的叶子含纤维状细胞较少,都不用作造纸,在备料中尽量除去。
但也有个别植物叶部纤维特别丰富。
植物纤维化学复习题(1)一.填空(12X3=36)1. 制浆造纸工业用植物纤维原料大体可分为木材纤维原料和非木材纤维原料两种。
2. 纤维素和半纤维素属于碳水化合物,而木素属于芳香族化合物。
3. 草类原料的有机溶剂抽出物主要为:脂肪和蜡。
4. 针叶材有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和木射线薄壁细胞中。
5. 阔叶材有机溶剂抽出物含量一般比针叶材低,其主要组成为:游离及酯化的脂肪酸。
6. 木材原料的灰分含量一般不超过1%,草类原料的灰分含量一般多在2%以上。
7. 草类纤维原料灰分含量一般比木材高,而且60%以上是SiO2。
8. 木素结构单元间的联结键有醚键和碳-碳键。
9. 植物细胞壁上的纹孔分为:单纹孔和具缘纹孔。
10. 针叶材的纤维细胞为:管胞,阔叶材的纤维细胞为:木纤维。
11. 在细胞壁各层中,木素浓度最大的在胞间层,但木素的大部分存在于次生壁。
12. 针叶材的木素结构单元主要为:愈疮木基丙烷和少量的对-羟苯基丙烷。
13. 阔叶材的木素结构单元主要为:愈疮木基丙烷和紫丁香基丙烷。
14. 木素的结构单元为:苯基丙烷,纤维素的结构单元为:D-葡萄糖基。
15. 木素-碳水化合物联接点上的糖基有:D-木糖和D-半乳糖、L-阿拉伯糖。
16. 木素与碳水化合物之间可能有的联接键为:α-醚键和酯键等形式。
17. 在酸性亚硫酸盐法制浆中、应特别注意防止木素的缩合反应,因为这种反应形成的化学键为不易断开的碳-碳键。
18. 半纤维素是由两种或两种以上的糖基构成的不均一聚糖,它与木素有化学键联接。
二.单项选择(14X3=42)1.聚半乳糖醛酸中的羧基80%以上被甲基化、一部分被中和成盐,所形成的物质称为:。
①果胶物质②果胶酸※③果胶质④半纤维素2.阔叶材中比针叶材含有更多的。
①聚葡萄糖甘露糖※②聚木糖③木素④灰分3.草类原料的含量大多比较低、接近阔叶材的低值。
①纤维素②灰分③半纤维素※④木素4.针叶材的管胞含量约占木质部总容积的。
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第一节植物界的基本类群授课学时:2 学时授课类别:理论课●教学目的及要求让学生了解制浆造纸专业要学习的课程;了解制浆造纸的过程、制浆造纸业在我国经济中的地位以及世界制浆造纸业的发展状况;了解植物的分类,植物的拉丁学名、组成及含义。
要求学生掌握的内容有:现代植物的基本类群及其与制浆造纸的关系;造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物。
●教学内容提要一、绪论部分1、造纸史话2、现代造纸3、造纸的发展趋势4、我国的造纸原料方针二、造纸纤维原料种类1、植物纤维原料2、非植物纤维原料三、植物纤维原料的分类1、木材纤维原料2、非木材纤维原料3、半木材纤维原料●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点:1、制浆造纸在国民经济中的地位2、制浆造纸的过程3、造纸纤维原料种类4、植物纤维原料的分类处理办法:对于本次课涉及到的重点和难点均采用多媒体辅助教学和举例子的方法,使学生掌握这两个知识要点。
●教学组织与设计1、教学过程的组织本次课,重在让学生掌握制浆造纸用的植物纤维原料、制浆造纸的过程,了解植物纤维化学这门课程与制浆造纸的关系,所以在讲这节课时,要先讲制浆造纸的发展历程,现代造纸的过程,国内外发展概况,制浆造纸业在国民经济发展中的地位、意义,纸的功能;再讲植物纤维化学这门课与制浆造纸的关系,让同学们知道这门课的重要性;最后讲第一章第一节的内容造纸用纤维原料以及造纸用植物纤维原料的种类等等。
本门课程采用多媒体教学,在举例子或讲授制浆造纸过程等知识的时候,多给学生展示相关的图片,可以加深学生对知识的理解。
2、讨论、练习、作业的布置与安排讨论:问题1:你们知道纸用什么造出来的吗?问题2:你们知道纸是怎么样造出来的吗?问题3:你知道我们平时生活中用到的纸有哪些种类吗?3、教学手段采用多媒体教学。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第二节植物纤维原料的化学成分授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求本次教学的目的是让学生掌握制浆造纸用纤维原料的化学成分,其中包括主要成分、次要成分以及与制浆造纸的关系。
1.如何将造纸纤维原料进行分类?木材纤维原料: 1 针叶材,叶子多呈针状,材质比较松软,如马尾松、落叶松、云杉、冷杉、火炬松等。
2 阔叶材,叶子多呈宽阔状,材质较坚硬,如杨木、桉木、桦木、相思木等。
非木材纤维原料:1 禾本科纤维原料。
稻草、麦草、芦苇、荻、甘蔗渣、高梁杆、玉米秆、麻杆、竹子等。
2 韧皮纤维原料。
树皮类:棉秆皮、桑皮、构皮、檀皮、雁皮。
麻类:红麻、亚麻、黄麻、青麻、大麻。
3 籽毛纤维原料棉花、棉短绒、棉质破布4 叶部纤维原料。
香蕉叶、龙舌兰麻、龙须草等半木材纤维原料:棉秆,其化学成分、形态结构及物理性质与软阔叶材相近2.植物纤维原料的主要成分和次要成分是什么?主要:木质素,纤维素,半纤维素次要:有机物(有机溶剂抽出物),无机物3.什么是综纤维素,a-纤维素,B-纤维素,r-纤维素和工业半纤维素?综纤维素:又称总纤维素,指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分(即纤维素和半纤维素的总称)a-纤维素:用17.5%NaOH或(24%KOH)溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min,将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出,留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物,分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。
B-纤维素:漂白化学浆经上述处理后所得到的溶解部分,用醋酸中和后沉淀出来的部分r-纤维素:不沉淀的部分工业半纤维素:r-纤维素和B-纤维素之和。
4.木素的基本结构单元是什么?在针叶材、阔叶材以及禾本科植物细胞壁中,木素的含量和结构单元种类有何差异?木素是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键连接构成的具有三度空间结构的天然高分子化合物。
根据—OCH3数量的差别,大致有三种类型,即:愈创木基丙烷、紫丁香基本丙烷和对羟基丙烷。
针叶木木素:14%--16%主要是愈疮木基丙烷结构单元阔叶材木素:19%—23%主要是紫丁香基丙烷和愈疮木基丙烷结构单元禾本科木素:14%—15%主要是紫丁香基丙烷和愈疮木基丙烷结构单元还有对羟基丙烷5.植物纤维细胞壁的结构有何特点?由胞间层,初生壁,次生壁三部分构成。
植物纤维化学植物纤维是从天然植物中提取的一种重要材料,具有丰富的化学成分和多种用途。
植物纤维可以分为天然纤维和人工合成纤维两大类。
天然纤维主要来源于植物的细胞壁,如棉花、麻类、木浆等,含有大量的纤维素和半纤维素等化学成分,具有优良的机械性能和生物降解性。
植物纤维的化学成分植物纤维的主要化学成分是纤维素和半纤维素。
纤维素是植物细胞壁中最主要的成分,由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素具有高度的结晶性和强度,是纺织品、造纸等行业的主要原料。
半纤维素则包括木聚糖、半纤维素酶和甘露聚糖等多种聚合物,具有较好的吸水性和柔软性。
植物纤维的应用领域植物纤维在各个领域均有广泛的应用,如纺织业、造纸业、食品包装、生物医药等。
在纺织业中,棉花纤维被广泛用于生产纺织品,具有舒适透气的特性;麻类纤维则被用于生产高端面料,具有良好的耐磨性。
在造纸业中,木浆纤维被用于生产纸张,具有良好的吸墨性和强度。
此外,植物纤维还可用于生产食品包装材料、草药提取等。
植物纤维的生产与开发植物纤维的生产与开发是一个综合的过程,涉及到植物的种植、采集、提取、加工等多个环节。
随着技术的进步和环境保护意识的增强,越来越多的研究致力于开发新型的植物纤维材料,如竹纤维、苎麻纤维等。
这些新型植物纤维具有绿色环保、生物降解等优点,受到了广泛的关注。
植物纤维的未来发展展望在未来,随着人们对绿色、可持续发展的需求不断增加,植物纤维必将在各个领域展现更加广阔的应用前景。
通过不断深入的研究和开发,我们有望开发出更多种类、更高性能的植物纤维材料,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
总的来说,植物纤维化学是一个富有挑战性和前景广阔的领域,我们期待在这一领域开展更多的研究与创新,推动植物纤维材料的发展与应用。
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第一节植物界的基本类群授课学时:2 学时授课类别:理论课●教学目的及要求让学生了解制浆造纸专业要学习的课程;了解制浆造纸的过程、制浆造纸业在我国经济中的地位以及世界制浆造纸业的发展状况;了解植物的分类,植物的拉丁学名、组成及含义。
要求学生掌握的内容有:现代植物的基本类群及其与制浆造纸的关系;造纸植物纤维原料的分类及其代表性植物。
●教学内容提要一、绪论部分1、造纸史话2、现代造纸3、造纸的发展趋势4、我国的造纸原料方针二、造纸纤维原料种类1、植物纤维原料2、非植物纤维原料三、植物纤维原料的分类1、木材纤维原料2、非木材纤维原料3、半木材纤维原料●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点:1、制浆造纸在国民经济中的地位2、制浆造纸的过程3、造纸纤维原料种类4、植物纤维原料的分类处理办法:对于本次课涉及到的重点和难点均采用多媒体辅助教学和举例子的方法,使学生掌握这两个知识要点。
●教学组织与设计1、教学过程的组织本次课,重在让学生掌握制浆造纸用的植物纤维原料、制浆造纸的过程,了解植物纤维化学这门课程与制浆造纸的关系,所以在讲这节课时,要先讲制浆造纸的发展历程,现代造纸的过程,国内外发展概况,制浆造纸业在国民经济发展中的地位、意义,纸的功能;再讲植物纤维化学这门课与制浆造纸的关系,让同学们知道这门课的重要性;最后讲第一章第一节的内容造纸用纤维原料以及造纸用植物纤维原料的种类等等。
本门课程采用多媒体教学,在举例子或讲授制浆造纸过程等知识的时候,多给学生展示相关的图片,可以加深学生对知识的理解。
2、讨论、练习、作业的布置与安排讨论:问题1:你们知道纸用什么造出来的吗?问题2:你们知道纸是怎么样造出来的吗?问题3:你知道我们平时生活中用到的纸有哪些种类吗?3、教学手段采用多媒体教学。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第二节植物纤维原料的化学成分授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求本次教学的目的是让学生掌握制浆造纸用纤维原料的化学成分,其中包括主要成分、次要成分以及与制浆造纸的关系。
本次课的要求是:牢固掌握植物纤维原料的主要成分,掌握纤维素、半纤维素、木素的定义、特点以及与制浆造纸的关系;掌握综纤维素、α-纤维素、β -纤维素、γ -纤维素、工业半纤维素的概念。
●教学内容提要1、制浆造纸纤维原料的主要成分、少量成分。
2、碳水化合物:纤维素和半纤维素定义与制浆造纸的关系。
3、木素的定义。
4、综纤维素的概念、制备方法以及其他制备纤维素的方法。
5、少量成分的种类,抽出物及抽提剂、抽出物的含量,有机溶剂抽出物与纸浆生产、木材加工的关系。
6、灰分的含量,灰分与制浆造纸的关系。
●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点:1、植物纤维原料的主要成分:纤维素、半纤维素、木素的定义、性质、在原料中的含量以及与制浆造纸的关系。
2、少量组分对制浆造纸的关系。
处理办法:采用举例子、幻灯片展示的方式让学生加深理解。
●教学组织与设计1、教学过程的组织首先回顾前一节的内容,从而引出造纸植物纤维原料的化学成分,然后主要成分的种类,包括碳水化合物、木素以及与纤维素有关的概念,然后简要介绍少量成分及其对制浆造纸生产的影响。
2、讨论、练习、作业的布置与安排讨论:生活中常见的表面活性剂应用实例。
3、教学手段多媒体教学使教学更直观,更易理解。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第二节植物纤维原料的化学成分授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求了解植物纤维原料中的少量成分,少量组分在原料中的作用,少量组分的性质及其对制浆造纸的影响;掌握少量组分对制浆造纸的影响;常用造纸原料的特点、对制浆造纸的影响。
●教学内容提要1、抽出物的组成及在纤维原料中存在的部位。
2、有机溶剂抽出物对纸浆生产的关系。
3、抽出物对木材利用的有利及不利影响。
4、灰分的组成及在原料中的含量。
5、灰分对纸浆造纸生产的影响。
6、常用造纸植物纤维原料比较。
●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点:1、抽出物的组分及存在部位。
2、灰分对造纸的影响。
3、SiO2的存在对制浆造纸的影响。
4、常用原料的比较。
处理办法:采用多媒体举例子的方式让学生加深理解。
●教学组织与设计1、教学过程的组织讲授这节课的内容时,先提问学生上一节课学习的内容,通过对植物纤维原料中主要组分和少量组分的对比,引出本次课要讲的内容。
组织顺序如下:(1)提问(2)接着上次课讲的内容继续讲少量组分的种类,性质,分离剂、分离方法等。
(3)有机溶剂抽出物与纸浆生产、木材加工的关系;(4)灰分在原料中的含量,对制浆造纸生产的影响;(5)果胶质的性质,果胶质对植物纤维原料的影响;(6)常用造纸植物纤维原料的比较;(7)总结本节的全部内容。
2、教学手段多媒体教学,兼有提问、举例子等方式。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结本次课先回顾上次课学的知识,之后,引出少量组分相关的知识,进而介绍少量组分的种类、特点以及分离用的抽提剂等,然后介绍了灰分的存在以及对制浆造纸的影响。
最后,介绍常用植物纤维原料的比较。
通过这次课,使学生对植物纤维原料的组分有了全面的了解和把握。
上课的过程中,学生认真听讲,而且,回答问题很积极,学习的主动性较强,对新知识有很强的渴求欲望。
这要求老师不但要把一些基本的知识讲解透彻,同时,还要广泛查阅资料,把当今的新知识、新技术传授给学生,扩大学生的知识面。
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第三节木材纤维原料的生物结构及细胞形态授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求这节课的主要内容是木材纤维原料的生物结构,要求学生了解木材的解剖术语,包括横切面、弦切面、径切面、树心、树皮、形成层、木质部、年轮等;掌握春材、秋材的定义,春才秋材的特点及比较春材、秋材与制浆造纸的关系;掌握边材和心材的区别及与制浆造纸的关系;掌握环孔材、半孔材、散孔材的定义、区别等;针叶材的生物结构细胞类型含量及形态等。
●教学内容提要1、木材解剖的三个切面2、树心3、树皮4、形成层5、木质部6、年轮、生长轮7、春材、秋材8、边材、心材9、环孔材、散孔材、半孔材10、针叶材的生物结构及细胞类型●教学重点、难点及处理办法教学重点、难点:木材解剖的三个切面;春材、秋材;边材、心材;针叶材的生物结构、细胞类型。
处理办法:采用幻灯片展示各种图片加深学生的理解。
●教学组织与设计1、教学过程的组织开始讲这节课内容前,先联系我们生活中常见的木材原料,通过提问学生对相关知识的了解,逐步进入到要讲的主要内容。
通过提问学生的方式来推进这节课内容的学习,可以引起学生学习、思考的兴趣。
然后依次讲下列内容:1、木材解剖的三个切面2、树心3、树皮4、形成层5、木质部6、年轮、生长轮7、春材、秋材8、边材、心材9、环孔材、散孔材、半孔材10、针叶材的生物结构及细胞类型2、教学手段(1)通过提问、讨论、举例等手段促进学生对新知识的理解;(2)通过搜集大量的图片,把本节涉及的内容形象的展示给学生。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结通过联系实际来讲课,特别是学生们都比较熟悉的事物,讲课效果较好,同学们回答问题也很积极;另外,由于用幻灯片展示了大量的图片,学生们对此有很高的积极性。
所以,在以后的授课中,尽力多以知识点和图片结合的形式来讲重点和难点之处。
第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构第三节木材纤维原料的生物结构及细胞形态授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求讲这部分内容的目的:针叶材、阔叶材是制浆造纸用最重要的植物纤维原料,牢固掌握这部分内容对于制浆造纸专业的学生来说至关重要。
教学要求:要求学生牢固掌握针叶材、阔叶材的生物结构;牢固掌握两种木材原料的纤维细胞、薄壁细胞的类型、特点;掌握针叶材中树脂道结构;针叶材和阔叶材生物结构的区别。
●教学内容提要1针叶材的结构、细胞类型、含量及形态:包括管胞、木薄壁组织、树脂道;2阔叶才的结构、细胞类型、含量及形态:木纤维、管胞、导管、薄壁细胞;3针叶材与阔叶材的生物结构的区别;4针叶材管胞:管胞的形状,排列状况,在针叶材中的作用;5木薄壁组织:特点、形状、排列状况及作用;6树脂道:树脂道的特征,形成时间,及在针叶材中的分布;7木纤维、管胞:木纤维的作用、特点;8导管:导管的概念、类型、分布、作用;9薄壁细胞及木射线薄壁细胞:特征、分布。
●教学重点、难点教学重点、难点:1、针叶材的管胞、阔叶材的木纤维的特点;2、针叶材的树脂道的特点;3、阔叶材导管的特点、类型及作用;4、阔叶木和针叶木中杂细胞的类型、特点以及对造纸的危害;5、针叶材和阔叶材结构的比较。
●教学组织与设计1、教学过程的组织针叶材、阔叶材是制浆造纸用主要原料,因此掌握针叶材和阔叶材的结构、细胞类型、含量及形态以及他们的区别是十分重要的。
在讲授这部分内容时,先分别讲针叶材和阔叶材的结构、细胞类型、含量及形态,然后把它们的结构进行比较。
2、教学手段(1)通过搜集大量针叶材和阔叶材结构的图片,加深学生对新知识的理解;(2)讲完针叶材和阔叶材的结构后,让学生自己对比针叶材和阔叶材的结构特点。
●参考资料1、谢来苏,詹怀宇.制浆原理与工程,中国轻工业出版社.2、卢谦和,造纸原理与工程,中国轻工业出版社.3、邬义明,植物纤维化学,中国轻工业出版社.●教学实施小结这次课给学生展示了大量的针叶材和阔叶材结构的图片,学生们对此非常感兴趣,在课后的提问中发现,结合图片讲课学生理解透彻。
第四节非木材纤维原料的生物结构及细胞形态授课学时:2 学时授课类别:理论●教学目的及要求非木材纤维原料造纸在我国占有重要的地位,我国的纸浆中绝大部分是用非木材原料,特别是禾本科原料生产的,因此我国是一个草浆造纸大国。
禾本科原料的生物结构、纤维形态、化学组成等方面都具有与木材显著不同的特点,了解这些特点是发展我国制浆造纸工业所必备的。
这部分要求学生重点掌握禾本科原料的构造、细胞组成、形态,禾杆的切面构造基本组织等;要了解半木材纤维原料中棉杆的构造、特点;了解韧皮纤维原料的种类、各自的特点。