第一章植物纤维原料的化学成分及生物结构

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。

第一章复习思考题名词解释1、a -纤维素2、纹孔3、纤维的粗度4、纤维素5、灰分6、（植物）纤维7、应变组织8、壁腔比9、0-纤维素10、果胶质11、柔性系数12、磨木木素13、综纤维素Y-纤维素15、杂细胞16、木质素17、树脂障碍18、硅干扰19、具缘纹孔20、二次纤维21、半纤维素22、树脂道23、管胞24、复合胞间二、判断题1、心材就是晚材，边材就是早材。

（）2、木材纤维原料可以分为两类：即针叶木和阔叶木。

针叶木有：云杉、冷杉、红松、马尾松、杨木等；阔叶木有柏木、桦木、桜木、樺木等。

（）3、所有的植物细胞都能用于造纸，如管胞、木射线薄壁细胞、木纤维、导管、木薄壁细胞等都是适合于造纸的。

（）4、一般來说，胞间层木素浓度最大，其总最也最多。

（）5、胞间层纤维素浓度最高，仅有少量木素.（）6、壁腔比〈1为劣等原料；壁腔比"为优等原料；壁腔比＞1为屮等原料.（）7、针叶木主要细胞是导管，其含量在95%以上，还有少量石细胞。

阔叶木主要细胞是管胞,其含量约为60%左右，木纤维约占30%左右。

（）8、纤维素是可以溶于水的不均一聚糖。

9、纤维索是由D-葡萄糖基构成的链状高分子芳香族化合物。

（）10、综纤维素是指植物原料中碳水化合物的全部。

理论值与实验测定值是一致的。

（）11、春材就是边材，秋材就是心材，树木由边材转变为心材后对造纸是有利的。

（）12、壁腔比大的纤维，成纸时纤维间的接触曲积较大，故结合力强，成纸的强度高。

（）13、针叶木与阔叶木、草类原料中木素的化学单元结构相同，都是由苯丙烷单元组成的线型大分子。

（）14、半纤维索含量在针叶木中含量最多，其次是阔叶木，含量最少的是草类原料。

（）15、有机溶剂抽出物是指用有机溶剂抽提植物纤维原料，能被有机溶剂抽提出来的那些成分称为有机溶剂抽出物。

（）16、纤维形态主要是指：纤维长度、宽度。

（）17、针叶木以其叶了的形状多为针形、条形或鳞形而得名，又由于此类植物材质大部比较坚驶，故国外多称之为硬木。

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。