生物质材料复习资料全.docx

. . .. . . 生物质材料 一、绪论 环境：指与人类密切相关、影响人类生活和生产活动的各种自然（包括人工干预下形成的）力量或作用的总和。分为自然环境和社会环境。 环境对人类的贡献： 1、它是人类生存与发展的终极物质来源； 2、它承受着人类活动产生的废弃物和各种作用结果。 资源：广义的资源：指人类生存发展和享受所需要的一切物质的和非物质的要素。 狭义的资源：仅指自然资源 材料：指具有一定结构、组分和性能，具有一定用途的物质。 环境材料：具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料。既包括经改造后的现有传统材料也包括新开发的环境材料。 生物质材料：是指由动物、植物及微生物等生命体衍生得到的材料，主要上由有机高分子物质组成，在化学成分上生物质材料主要由碳、氢和氧三种元素组成。 生物质材料的分类： 1、按组分：均质生物质材料、复合生物质材料 2、按所含化学结构单元 ：多糖类、蛋白质类、核酸、脂类、酚类、聚氨基酸、综合类 生物质材料的一般特征： 1）都含有碳、氢和氧三种元素，部分生物质材料还可能含有氮、硫或者 钠等元素，因此生物质材料归属于有机高分子材料，具有有机物和高分子的一般特性特征 种类多、分布广、储量丰富。 与合成高分子材料相比，都具有较好的生物降解性. 可再生 生物质材料能够进行与功能基相关的聚合物化学反应。 水分对生物质材料的性能影响明显 通常是多组分伴生 结构和性能变异大二、纤维素基材料 纤维素：纤维素是构成植物细胞的基本成分，它存在于所有植物当中，是植物界中一种最丰富的可再生的有机资源。 综纤维素：指植物纤维原料中的全部碳水化合物，即纤维素与半纤维素之和。故又称全纤维素。 制备方法： 1、氯化法 无抽提物试料 氯气 木素被氧化 乙醇胺的乙醇溶液 抽提 氯化木素 + 综纤维素（白色） . 2、亚氯酸钠法 无抽提物试料 3、二氧化氯法  NaClO 2 HAc 6% pH=4.5  综纤维素 （白色） 无抽提物试料 4、过醋酸法 ClO 2 NaHCO 3（饱和溶液） 综纤维素 （白色） + 氯化木素 无抽提物试料NaAc + (CH3CH2COO)2O 70 ℃ 实验室常用亚硫酸钠法。纤维素的结构： + H2O2 综纤维素+ 氯化木素（溶出） 纤维素是β-D 葡萄糖基通过 1,4－苷键连接而成的线型高分子化合物。 构象：gt 构象：C -O 在 C -O 同侧而在C -C 反侧 6 6 5 5 5 4 tg 构象：C -O 在 C -O 反侧而在 C -C 同侧 6 6 5 5 5 4 gg 构象：C -O 在 C -O 和 C -C 的中间 6 6 5 5 5 4 氢键对性能的影响： 1、通过氢键的连接，使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。 2、对吸湿性的影响 氢键的形成，使纤维及纸页的吸湿性降低。3、对溶解度的影响 分子间氢键破坏程度大的溶解度大。 干燥过的纤维素的溶解度小于未经干燥的纤维素的溶解度。 4、氢键对纤维素的超分子的形成有重要作用，在结晶区纤维素分子之间形成较多的氢键，大量的氢键可以提高木材和木质材料的强度，减少吸湿性，降低化学反应等。 α、β、γ纤维素：习惯上将 β-与 γ-纤维素之和称为工业半纤维素，以 . . . . .. . . 与天然半纤维素区别 综纤维素 17.5%NaOH 20 ℃ 不 综纤维素的  纤维素和 溶 α-纤维素 抗碱的半 漂白化学浆 或 24%KOH 45min 物 漂白化学浆的 纤维素α-纤维素 溶液 醋酸 沉淀， β-纤维素 溶液，γ-纤维素 吸湿性：在纤维素的无定形区内，游离羟基与极性水分子形成氢键结合， 使纤维素的水分含量增加的过程。（环境湿度很大或将现为浸入水中，纤维素的水分会增加，出现膨胀现象） 解吸：因蒸汽分压下降，无定形区的氢键结合破环，水分子被释放的过程。 （当环境湿度较小或对纤维素进行干燥处理，纤维素会失去部分水，出 a 线缩水现象） 吸湿滞后现象： 同一相对湿度下，纤维素吸附时的吸着水量低于解吸时的吸着水量的现象。即“进得多，出的少”。 纤维素结晶度和性能的关系： 纤维结晶度升高，则：1）纤维的吸湿性下降； 纤维润胀程度下降； 纤维伸长率下降； 纤维的抗张强度上升。 纤维素的化学反应： 酯化反应： Z 可以是 C、S=O、O=S=O、O=P—OH、O=N=O、N=O、Ti (OH) 、B—OH 等；X 可以是 O 或 S； Y 可以是烷基、苯基、烯基或者它们的衍生基2团，或者-OH， 或者 SH，或者为空。 当纤维素与异氰酸酯反应形成纤维素氨基甲酸酯用下式