植物纤维化学复习总结Word格式.docx

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年轮中靠外圈、颜色较深部分，是每年生长季节的后期，即秋、冬天生长出来的。

木质部中靠边缘的、颜色较浅的部分，称为边材（sapwood）。

树木在生长过程中，木质部靠树心的部分组织逐步被树脂、单宁、色素等物质填充而失去活性变成死细胞，称为心材（heartwood）

6、针叶材的细胞类型、含量及形态（重点）p26~28

针叶材中的细胞最主要是管胞，并有少量的木射线，一般不含导管

（1）管胞：

针叶木的最主要细胞，形似纺锤状；

占针叶木细胞总数的90%-95%，具有输导水分和支撑树木的双重作用。

（2）木薄壁组织：

针叶材中的射线细胞，含量少，壁薄腔大，长度小，呈长方形，径向排列，胞腔内含树脂；

在木质部称为木射线，在韧皮部称为韧皮射线；

一般为单列，且无异型射线，通过纹孔与其他细胞相通，是细胞间横向流通的通道，具有储存营养的作用、

（3）树脂道：

是部分针叶木独有的特征，是由若干个分泌细胞所围成形的一种胞间道。

它不是一个细胞也不是组织而是细胞间隙，中间充满树脂，故称为树脂道。

分为轴向树脂道和径向树脂道，两者互相沟通，形成树脂道网。

7、阔叶材的细胞类型、含量及形态P28~31

阔叶材中细胞的种类较多，包括木纤维、管胞、导管、木射线和薄壁细胞。

（1）木纤维：

阔叶木的纤维细胞，是阔叶木的主要细胞和支持组织。

大部分阔叶材的纤维细胞含量为60～80%。

纤维细胞含量明显低于针叶木纤维细胞含量，造纸价值不如针叶木。

般不用于单独抄造高强度纸张。

（2）管胞：

阔叶材中的管胞短而少，形态与针叶木中的管胞相似，纹孔为具缘纹孔，纹孔缘明显，纹孔直径大于或等于导管细胞侧壁上的纹孔直径。

（3）导管：

由一串具穿孔的管状细胞所构成，是阔叶木中的水分输导组织。

约占阔叶材总体积的20%；

以导管的细胞壁的增厚情况不同，可分为五种类型：

环纹导管、螺旋状导管、梯形导管、网纹导管、纹孔导管；

导管的大小和分布影响制浆过程中药液的浸透。

（4）薄壁细胞：

轴向薄壁组织：

纺锤状薄壁组织细胞、木薄壁组织束；

含量分布变化较大：

从小于1％至24％不等

（5）木射线细胞：

同型木射线：

只有径向排列的木射线细胞；

异型木射线：

既有直立的又有横卧的细胞

注：

此题可能考针叶材阔叶材的细胞类型、含量及形态的比较（重点）

8、植物细胞壁的基本构造P43（填空）

细胞壁可分为胞间层ML（Middlelamella）、初生壁P（primarywall）和次生壁S（secandarywall）。

胞间层M与初生壁P组成复合胞间层CML,次生壁根据形成的先后，可分为外层（S1层），中层（S2层）和内层（S3层）所有植物细胞都具有初生壁，但是并不一定有次生壁、

9、纤维形态及其与纸浆（张）性质的关系P43~46

（1）长宽比：

长宽比大，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高；

反之成纸强度低

（2）壁腔比：

壁腔比小的纤维，成纸时纤维间的接触面积较大，结合力强，成纸强度高；

反之，纤维僵硬，纤维间接触面积小，结合力小。

对耐破度影响最为显著。

壁腔比<

1很好原料、壁腔比=1好原料、壁腔比>

1劣等原料；

值得注意的是，纤维的壁腔比并非越小越好。

壁腔比太小的纤维，其本身的强度太差，成纸的强度仍不高。

虽然其柔软性好，成纸紧度高，但成纸强度不高。

（3）纤维粗度：

纤维粗度大，成纸粗糙，平滑度低，强度下降，但松厚度增加；

纤维粗度小，成纸的平滑度好，纸的裂断长、耐破度、撕裂度和耐折度增加，但松厚度下降

10、纤维细胞壁的微细结构（重点）P50~55（可能做论述题）

（一）纤维细胞壁的层次构成

正常的纤维细胞的胞壁，自外至里是P、S1、S2、S3等层次所组成的；

两个细胞间存在一个共同的胞间层（ML层）；

在3个或4个细胞之间存在一个共同的区域—细胞角隅（CC）胞间层及细胞角隅的体积分数均不大；

P层的厚度极小，紧0.1μm左右，相邻两个细胞的P层及共有的ML层一起形成复合胞间层（CML）。

S1层在P层的内侧，厚度较小，一般占细胞壁厚度的10%~20%,S3层更薄些，一般仅占2%~8%、S2层占70%~90%；

S2层的厚度虽树龄、季节、部位等的不同而产生的变化幅度最大，故S2层是决定细胞壁厚度的最主要层次。

对于大多数原料的多数纤维来说，纤维细胞壁是由P、S1、S2、S3等层次所决定的。

（二）不同层次微细纤维的取向及其对材质的影响

不同材种中相应层次的微细纤维的取向有差异，可作为鉴别材种的重要特征的依据，而且微细纤维取向倾角的大小还影响纤维的收缩及润胀性能、

（三）微细纤维的精细结构

微细纤维是细胞壁骨架物质的最基本结构单位、微细纤维是由比他更小的结构单元组成

（四）微细纤维与半纤维素、木素的微细结构关系

微细纤维是细胞壁骨架物质，而半纤维素、木素则是微细纤维间的“填充物质”。

这三种组分在细胞壁中构成了绕细胞腔排列的相互间断的同心层

半纤维素填充在原细纤维与微细纤维之间。

木素填充在微细纤维之间与胞间层内。

当细胞壁中的半纤维素和木素被除去以后，在电镜下可以看到原细纤维。

11、纤维素、半纤维素、木素的分布（填空）

（一）纤维素的分布（distribution）

胞间层不含纤维素、自外至里，纤维素含量逐步升高，次生壁中，特别是S2和S3中，纤维素的含量最高

（二）半纤维素的分布

所有材种的复合胞间层（CML）中半纤维素含量都是最高的，次生壁中含量较低，尤其是S2层。

半纤维素的浓度分布也是胞间层及细胞外层最高，次生壁尤其是S2层中最低。

（三）木素浓度的分布：

浓度依据从大到小排列CC>

CML>

S3>

S1>

S2；

尽管CC、CML中木素的浓度高，由于其体积分数甚小，故木素总量不多；

相反，S2层中木素浓度虽低，由于其体积占细胞的大部分，故木素总量的大部分存在于S2层之中。

第二章木素

1木素三种基本结构单元：

P69

（G）愈疮木酚基丙烷、（S）紫丁香基丙烷、（H）对羟基苯基丙烷

2、木素三大功能基：

包括甲氧基（-OCH3）、羟基（-OH）和羰基（-CO）（主要为填空题）

一）元素组成及甲氧基（methoxylgroup）

甲氧基是木素最重要的特征基团。

木素中的甲氧基是联接在芳香环上的，而不是联接在脂肪族侧链上。

二）羟基（hydroxylgroup）按其存在的状态，有两种类型

酚羟基（phenolichydroxylgroup）：

存在于木素结构单元苯环上；

脂肪族羟基（aliphatichydroxylgroup）：

存在于木素结构单元侧链上。

三）羰基（carbonylgroup）

存在于木素单元的侧链上，分为共轭羰基和非共轭羰基。

全羰基可以通过硼氢化钠还原来测定。

共轭羰基可以通过还原示差紫外吸收光谱法定量。

木素结构单元：

含有紫丁香基结构单元较多的原料或部位其脱木素速度也快！

3、木素结构单元间的联接和含量P107（填空）

醚键（etherbonds）联接（60％～70％）和碳-碳键联接（30%～40%）

缩合连接属于碳-碳键联接，而不是单独的一类联接。

缩合联接：

β-O-4连接（最重要的木素分子结构单元）、β-5连接、β-1连接、5-5连接、4-O-5连接、β-β连接、β-6连接和β-2连接、其他连接方式

4、贝克曼木素（MWL）又称磨木木素（MilledWoodLignin），纤维素分解酶木素（cellulolyticenzymelignin,CEL）：

主要适用于木素性质、化学结构的研究。

硫酸法（克拉森木素）用于木素的定量。

对于酸溶木素的定量，可用紫外光吸收法在205nm波长处测定。

5、木素的化学反应（本章重中之重）P117-139

反应类型：

游离基反应、亲核反应、亲电取代反应、氧化反应

6、酚型结构单元

木素结构单元苯环上存在游离酚羟基，特点：

能通过诱导效应而使酚羟基对位侧链上的α-碳原子活化

如果在化学反应过程中能在木素大分子上析出更多的酚羟基或尽量保护其游离酚羟基免于缩合，这将会提高木素的反应活性

非酚型结构单元

凡木素结构单元苯环上不具有游离酚羟基，而是以酚醚键联接到相邻的单元上，这类结构单元称之为非酚型结构单元，特点：

苯环的酚羟基上有了取代基，难以像酚型结构单元那样使α-碳原子得到活化

非酚型单元中存在的α-醚键、β-醚键都比较稳定或反应活力较弱

即使α-位置是醇羟基，其反应能力也比酚型结构的醇羟基小得多；

如果α-醇羟基又被醚化，则此位置就难于进行反应

木素结构单元中的酚型结构在碱性介质中形成亚甲基醌结构；

在酸性介质中，无论是酚型结构还是非酚型结构均可形成正碳离子结构。

7不同蒸煮液的亲核试剂剂亲核能力大小P120（填空）

氢氧化钠法蒸煮液：

OH-；

硫酸盐法蒸煮液：

OH-，SH-，S2-；

碱性亚硫酸盐蒸煮液：

SO32-

酸性亚硫酸盐蒸煮液：

HSO3-，SO32-

亲核试剂能力大小：

S2->

SH-（SO32-）>

HSO3->

OH-

8、植物纤维原料在苛性钠法蒸煮过程中，木素与氢氧化钠的反应包括：

P124

（1）通过木素大分子中酚型α-芳基醚键的断裂，酚型α-烷基醚键的断裂，非酚型结构基团在α-原子上连有OH基时的β-芳基醚键的断裂和苯环上芳基甲基醚键的断裂，形成环氧化合物的中间物以及苯环上芳基甲基断裂、导致新的酚羟基的生成。

（2）上述4种醚键断裂的同时，还伴随着脱芳基、脱烷基、脱甲醛等反应，使木素分子逐步降解而溶出，其中以非酚型结构的β-芳基醚键断裂的脱芳基反应为引起木素降解的主要反应。

但此反应只是在α-位置有醇羟基的情况下才出现。

（3）当有蒽醌存在时，蒽醌促进了酚型β-芳基醚键的断裂，加速了木素的溶出，同时保护了碳水化合物。

9、为什么硫酸盐法蒸煮脱木素速率比氢氧化钠法蒸煮快（木素脱除程度）？

P125（★极可能一题论述题）主要从反应液亲核能力和反应类型β-芳基醚键断裂、导致木素完全降解等方面进行比较。

最好列出两种方法的特点，以便进行比较

（1）在硫酸盐法蒸煮中，除了氢氧化钠和木素的反应外，硫化钠和木素的反应是脱木素的主要反应、在Na2S的水溶液中、由于Na2S的离解，溶液同时存在OH-、HS-和S2-等离子、

（2）亲核能力上而言：

虽然NaOH用量比Na2S高，但β-芳基醚键的断裂主要是S2-和SH-在α-碳原子上的亲核进攻形成苯甲硫基结构，导致β-芳基醚键断裂，而不是OH-离子的主要作用，所以木素与硫化钠的反应比氢氧化钠强，所引起的木素降解作用也比氢氧化钠强。

（3）反应键断裂、木素降解等方面而言：

β-芳基醚在木素结构中占有相当大的比例，因此它的断裂对木素大分子降解成碎片而溶出是很有意义的，这一反应在苛性钠法蒸煮中是次要的，而在硫酸盐法蒸煮中则