《纖維素纖維》PPT課件(I)

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1、2.2纖維素纖維主要知識點：2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識2.2.2棉纖維2.2.3麻纖維2.2.4其他天然纖維素纖維2.2.5再生纖維素纖維2.2.6甲殼胺纖維重點：纖維素的基礎(chǔ)知識，棉、麻、粘膠等纖維素纖維的結(jié)構(gòu)和性能難點：纖維素纖維結(jié)構(gòu)和理化性能2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識纖維素是當(dāng)今世界上最豐富的可再生高聚物。據(jù)估計，通過光合作用每年合成的纖維素達到1011～1012噸。一、D-葡萄糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)1D-葡萄糖的開鏈式結(jié)構(gòu)2D-葡萄糖的環(huán)狀半縮醛式結(jié)構(gòu)3氧環(huán)式和開鏈式的互變異構(gòu)4D-葡萄糖的構(gòu)象—椅式構(gòu)象5葡萄糖的還原性(菲林試劑和多倫試劑)2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知

2、識二、纖維素的結(jié)構(gòu)纖維素是一種由大量葡萄糖殘基（anhydroglucoseunit）彼此按照一定的聯(lián)接原則，即通過第一個、第四個碳原子用β鍵聯(lián)接起來的不溶于水的直鏈狀大分子化合物。其分子通式為(C6H10O5)n，n為聚合度，500~11000。1糖甙鍵的形成葡萄糖分子中的甙羥基比醇羥基活潑，易與其他羥基化合物作用失水成縮醛——糖甙，糖甙對堿穩(wěn)定，對酸較敏感。2從二糖到多糖由兩個單糖分子通過形成糖甙的方式結(jié)合而成的。二糖有蔗糖、乳糖、麥芽糖、纖維二糖等。3纖維素的結(jié)構(gòu)由許多單糖分子互相脫水縮合而成，如淀粉、纖維素、甲殼素等。?-D-葡萄糖4纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)纖維

3、素纖維是由許多纖維素分子組成的，是半結(jié)晶的。纖維素的結(jié)構(gòu)是由許多纖維素大分子形成的連續(xù)結(jié)構(gòu)在大分子分布最緊密的地方它們平行排列，取向度良好，構(gòu)成了纖維的定向部分，大分子間的結(jié)合力隨著分子間距離的縮小而增大，在這些距離最小的地方大分子間的結(jié)合力最大。當(dāng)大分子的密度較小時，大分子之間的結(jié)合程度也減弱，有較多的空隙，大分子的分布不平行，較為混亂，這就形成了纖維素的非結(jié)晶部分或無定形部分。由于纖維素在長度方向具有連續(xù)的結(jié)構(gòu)，因此，一個單獨大分子的一部分可能處于纖維素的結(jié)晶區(qū)域，另一部分則可能處于纖維素的無定形區(qū)域，或者穿過無定形區(qū)進入其他的結(jié)晶區(qū)域。表示纖維素大分子結(jié)晶區(qū)

4、含量大小的指標—結(jié)晶度。2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識所謂結(jié)晶度（crystallinity）就是纖維素中結(jié)晶區(qū)的重量對纖維素總重量的百分比。測定纖維素結(jié)晶度的方法很多，主要有x射線衍射法、密度法、酸水解法等。一般說來，隨著纖維結(jié)晶度的提高，纖維的強度、彈性模量、硬性、脆性及比重也增大，而伸度、勾強、吸水性，膨潤性、染料吸收性等下降。所謂取向度（orientationdegree）是指所選擇的擇優(yōu)取向單元相對于參考單元的平行排列程度。成纖高聚物在外力如拉伸作用下，分子鏈會沿著外力的方向平行排列起來而產(chǎn)生擇優(yōu)取向。因此，纖維素分子產(chǎn)生取向后，分子之間的互相作用力會大大增

5、強，結(jié)果對纖維的物理機械性能如斷裂強度、斷裂伸度、楊氏模量及原纖化過程，都有顯著的影響[4]。測定纖維素取向度的方法有光學(xué)雙折射法、x射線衍射法（X-raydiffraction）等。2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識三、纖維素的物理性質(zhì)1吸濕和溶脹2溶解性能：分為有限溶脹、無限溶脹兩步。纖維素的溶脹劑有：水、堿溶液、弱（?。┧帷⒓状?、乙醇、苯胺、苯甲醚等。溶脹度是指纖維素纖維溶脹時其直徑增大的百分率。銅氨溶液常用于溶解纖維素以測定纖維素的粘度與聚合度。纖維素的銅氨溶液遇酸后又重新析出纖維素，制成纖維成為銅氨纖維。銅乙二胺溶液溶解纖維素，對空氣穩(wěn)

6、定，常用來測定纖維素的聚合度。3剛性：長鏈分子中含許多六元環(huán)，分子內(nèi)分子間有許多的氫鍵和范德華引力，纖維素纖維回彈性差，疲勞性也不良，剛性大。4對熱的穩(wěn)定性：分子間作用力強，內(nèi)聚能密度很高，不能被熔融，140℃以上發(fā)生熱裂解。四、纖維素的化學(xué)性質(zhì)與甙鍵有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)：強無機酸對甙鍵的水解作用。與羥基有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)：氧化、酯化、醚化、脫水、交聯(lián)、接枝等。1水的作用2酸的作用：纖維素的水解程度（損傷程度）可通過測定纖維的銅值和碘值來表示。銅值：醛基能與斐林溶液（硫酸銅氫氧化鈉溶液）作用，生成不溶性的氧化亞銅，100g干燥纖維素與斐林溶液作用，將二價銅還原至一價銅的克數(shù)

7、，稱為纖維素的銅值。碘值：醛基能被碘氧化成酸，因此也可以用碘值來表示纖維素的損傷程度。碘值是指1g干燥纖維素能還原0.1NI2溶液的毫升數(shù)。2.2.1纖維素的基礎(chǔ)知識3堿的作用：對堿穩(wěn)定性好，只發(fā)生溶脹，不發(fā)生水解。堿纖維素的形成：在濃堿溶液中，纖維素中的羥基可與之發(fā)生作用，使纖維素發(fā)生化學(xué)變化（生成堿纖維素）、物理變化（纖維發(fā)生溶脹和溶解，變得富有彈性和絲光效應(yīng)，力學(xué)性能也有所改善）和結(jié)構(gòu)變化（大分子中的葡萄糖?；g的相互位置發(fā)生變化，形成新的結(jié)晶結(jié)構(gòu)）。濃堿與纖維素的反應(yīng)主要是與羥基的作用，參與反應(yīng)的羥基數(shù)的多少用γ值表示。γ值指的是每100個葡萄糖?；鶅?nèi)起

8、反應(yīng)的羥基