生物质材料作业.docx

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1、丝光化纤的制备原理：

答：

所谓“丝光化”是指用一定浓度碱液处理纸浆的过程。

纤维经丝光化处理后将发生不同的物理和化学变化，纸浆在碱液的作用下，纤维得到充分润胀，碱液扩散至纤维细胞壁内部，使纤维素结晶区间的半纤维素、树脂和色素等都能较好地溶解而除去。

经丝光化处理后的纤维变得光滑、圆润和扭曲。

抄成纸业透气度增大，强度有所下降。

2、举例说明偶联剂对天然纤维增强复合材料的作用机理及界面结合的影响。

参考文献：

《偶联剂的种类和特点及应用_郭云亮》、《天然纤维增强复合材料力学性能及其应用》

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的助剂。

偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。

因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。

树脂与纤维的粘结性能很大程度上决定了复合材料的力学性能.天然纤维具有强亲水性,和疏水性的树脂之间界面性能较差,通常需要通过纤维表面处理来改善天然纤维增强复合材料的界面性能。

目前,改性的方法分为物理改性方法和化学改性方法两种。

物理方法不改变纤维的化学组成,改变的是纤维的结构和表面性能.物理改性方法包括机械改性（拉伸、压延、混纺等）、热处理、低温等离子体处理和碱处理。

化学改性方法主要通过引入

第三相‐‐偶联剂,改变纤维表面的化学组成,来达到改善纤维与基体界面粘结性能的目的。

作用机理以及影响有以下几个：

（1）消除弱界面层；

（2）形成柔性界面；

（3）产生高交联界面；

（4）改善树脂浸润能力；

（5）在两相之间生成共价键；

（6）改变纤维表面的酸性。

3、黏胶纤维的制备原理与过程：

答：

①粘胶的制备：

包括浸渍、压榨、粉碎、老化、黄化、溶解、熟成、过滤、脱泡等工序。

浆粕经浓度为18%左右的氢氧化钠水溶液浸渍，使纤维素转化成碱纤维素，半纤维素溶出，聚合度部分下降；再经压榨除去多余的碱液。

块状的碱纤维素在粉碎机上粉碎后变为疏松的絮状体，由于表面积增大使以后的化学反应均匀性提高。

碱纤维素在氧的作用下发生氧化裂解使平均聚合度下降，这个过程称为老化。

聚合度下降的程度与温度、时间有关。

老化后将碱纤维素与二硫化碳反应生成纤维素黄酸酯称黄化，使大分子间的氢键进一步削弱，由于黄酸基团的亲水性，使纤维素黄酸酯在稀碱液中的溶解性能大为提高。

把固体纤维素黄酸酯溶解在稀碱液中，即是粘胶。

刚制成的粘胶因粘度和盐值较高不易成形，必须在一定温度下放置一定时间称为熟成，使粘胶中纤维素黄酸钠逐渐水解和皂化，酯化度降低，粘度和对电解质作用的稳定性也随着改变。

在熟成的同时应进行脱泡和过滤，以除去气泡和杂质。

②纺丝成形：

采用湿法纺丝。

粘胶通过喷丝孔形成细流进入含酸凝固浴，粘胶中碱被中和，细流凝固成丝条，纤维素黄酸酯分解再生成水化纤维素。

凝固和分解可同时发生，也可先后进行。

在同一浴中完成凝固和分解的方法称单浴法纺丝。

粘胶长丝用单浴法纺丝。

在一浴内凝固而在另一浴中分解再生的方法称二浴法纺丝。

强力丝或短纤维一般用二浴法纺丝。

为改善纤维的某些性能，也有采用三浴法、四浴法甚至五浴法的。

凝固浴是硫酸和硫酸锌的水溶液，各组分的含量因纤维品种而不同。

③后处理：

成形后纤维需经过水洗、脱硫、酸洗、上油和干燥等后处理加工。

水洗是除去附在纤维表面的硫酸及其盐类和部分硫。

脱硫可在氢氧化钠、亚硫酸钠或硫化钠的水溶液中进行。

金属离子可用盐酸处理去除。

上油可降低纤维的摩擦系数，减少静电效应，改善纤维手感，提高纤维的可纺性能。

上油后的丝条经过干燥即可包装出厂。

粘胶短纤维的切段工序通常在后处理以前进行。

强力丝主要作为轮胎或运输带的帘子布，对纤维的外观无特殊要求，只需用热水洗去纤维上硫酸及其盐类，经上油、干燥后即可，后处理可在纺丝机上进行。

4、GPC测定纤维素分子量及其分布的原理：

答：

凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的，一个填料的颗料含有许多不同尺寸的小孔，这些小孔对溶剂分子来说是很大的，它们可以自由滴扩散出入。

由于高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，且高分子线团也有一定的存储，当填料上的孔洞尺寸与高分子线团的尺寸相当时，高分子线团就向孔洞内部扩散，显然，尺寸大的高聚物分子，由于智能扩散到尺寸大的孔洞中，在色谱柱中保留的时间就短；而尺寸小的高聚物分子，几乎能够扩散到填料的所有孔洞中，向孔内扩散的较深，在色谱柱中保留的时间就长。

因此，不同分子量的高聚物分子就按分子量从大到小的次序随着淋洗液的流出而得到分离。

用凝胶渗透色谱测定高聚物的分子量及其分布是种相对的测试方法。

首先要制取适合被测样品的logM‐Ve标定线（工作曲线）。

目前人们制定标定线比较常用的方法主要是以下两种：

1、单分散标样制定标定线

所谓单分散标准样品是指高聚物的Mw/Mn值在1.05~1.10以内。

此方法类似于其它化学分析上的工作曲线法。

它的前提是能够获得一系列（不同分子量）被测样品的单分散标样，用这些单分散标样来制得logM‐Ve标定线；然后，以此来测定样品。

2、普适校正法

这种方法是用流体力学体积[η]·M作为通用校正参数，也被称作普适校正法。

不同高聚物在同样实验条件下进行凝胶色谱的实验，若淋洗体积Ve相同，则这两个高聚物的流体力学体积相等。

即：

[η]1∙M1=[η]2∙M2

5、以铜氨溶剂体系和低聚甲醛为例阐明非衍生化和衍生化溶剂体系对纤维素的溶解机理。

答：

铜氨法的溶解机理被认为是溶解过程中形成了纤维素醇化物或是分子化合物。

其溶解度主要取决于纤维素的聚合度、温度以及金属络合物的浓度。

铜氨溶液对氧和空气非常敏感，微量的氧就会使纤维素发生剧烈的氧化降解。

纤维素铜氨化合物可被无机酸分解，产生纤维素沉淀———再生纤维素。

低聚甲醛：

PD受热分解产生甲醛与纤维素的羟基反应生成羟甲基纤维素，溶解在MOSO

中。

6、MF

C.MCC和NCC是近年来纤维素研究中极为关注的热点研究领域，请以上述三种新型纤维素中的一种为例阐述其制备过程、性能结构特点及其潜在的应用前景。

参考文献：

《微晶纤维素的研究进展》《微晶纤维素的研究与应用》

答：

微晶纤维素MCC是天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度（LOOP）的可自由流动的极细微的短棒状或粉末状多孔状颗粒,颜色为白色或近白色,无臭、无味。

它制备方法有很多种，这里只举其中一种方法：

将大豆皮粉碎、过筛（01175mm）,然后用浓度为1%的碳酸氢钠溶液在80e下煮1h。

用水洗至中性;用3%双氧水处理015h进行漂白,并用2%亚硫酸钠和水进行漂洗,然后加入5%的盐酸在100e处理40min,从而得到较好的微晶纤维素产品。

微晶纤维素为白色粉末状产品，在显微镜下观测，呈各向性的纺丝状聚集体——颗粒束状物。

所有的微晶纤维素均保留有纤维素I的结晶形态。

鉴于微晶纤维素独特的结构和性质,其作为崩解剂、稳定乳化剂等被广泛用于医药卫生、食品饮料、轻化工等国民经济部门。

由于纤维素广泛存在于自然界,全球每年可产生数千亿吨的富含纤维素的生物质残渣,如果将这些残渣很好地加以转化利用,将是一种丰富的资源。

国内制革、日化、医药、食品、氯碱工业生产规模的扩大与产品档次的提高,对微晶纤维素需求量在逐年加大,因而微晶纤维素具有广阔的市场前景。

7、淀粉中直链淀粉和直链淀粉结构和物性上有何差异。

答：

结构上，直链淀粉由D‐葡萄糖以α‐1,4糖苷键连接而成的线型聚合物，聚合度在200至980，每留个葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只有氢原子，羟基位于螺旋外侧，流体力学半径为7‐22nm；支链淀粉通过α‐1,4糖苷键连接构成主链，支链通过α‐1,6

糖苷键与主链连接，是一种非常大的，支化度很高的大分子，流体力学半径为21‐75nm，呈现出高密度线团构象，聚合度为600‐6000。

物性上，有以下的差距：

（1）直链淀粉遇碘液呈深蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色。

（2）直链淀粉能溶于热水，支链淀粉不能。

（3）支链淀粉比直链淀粉容易糊化，老化。

（4）直链淀粉有光泽，支链淀粉无光泽。

（5）直链淀粉能被β淀粉酶完全水解，支链淀粉只会水解一部分。

8、氧化淀粉的制备方法有哪些？

参考文献：

《氧化淀粉新工艺制备和应用》

答：

干法制备。

具体流程为：

（1）活化:

NaOH粉末加入质量为原淀粉（绝干）的0.02%～0.04%,。

（2）混合：

30%H2O2

加入质量为原淀粉（绝干）的0.12%～0.14%,体系含水量为20%～22%,反应的各种材料混合均匀。

（3）氧化:

反应温度50～60℃,时间3～4h。

（4）过筛:

筛去一些块状物,筛下物作为成品去包装。

9、如何实施淀粉的交联反应？

参考文献：

《交联淀粉的制备工艺研究》

答：

于淀粉的质量比）三偏磷酸钠，用0.1mol/LNaOH调节pH至9.0～11.0，于40～50℃

下反应1～2h，即得交联淀粉溶液，用0.1mol/L盐酸调节pH6.0～6.8，过滤、洗涤、干燥得到产品。

10、什么是淀粉糊化，它的本质是什么？

答：

淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53℃以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。

淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化。

本质是生淀粉在水中加热至胶束结构全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水所包围而成为溶液状态。

11、何为崩解性聚合物？

答：

指在一定条件下会发生强烈分解的聚合物。

12、举例淀粉接枝共聚物的常见制备方法及其特点。

参考文献：

《淀粉接枝共聚改性研究进展》

答：

制备方法及其特点有以下几种：

（5）氧化还原引发体系：

氧化还原引发体系活化能低,可以降低聚合反应温度,改善聚合物的性能。

氧化剂一般用过硫酸盐、过氧化氢等。

（6）S2O―‐Ce4+引发体系：

引发活性高,且价格低廉。

（7）多元单体与淀粉的接枝共聚：

可与淀粉接枝共聚的乙烯类单体主要有丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等。