纤维素的基础知识 _纤维素

纤维素是由葡萄糖单元共价连接的长链所组成的结构多糖。纤维素大分子的基环是D-葡萄糖分子通过β-1 ， 4糖苷键连接而形成的大分子多糖。

由于来源的不同，纤维素分子中葡萄糖残基的数目，即聚合度（DP）在很宽的范围。纤维素的分子式(C6H10O5)n ，通常n含数千个葡萄糖单位，相当于300～15000个葡萄糖基，分子量50000～2500000 。其化学组成含碳44.44%、氢6.17%、氧49.39% 。
纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是维管束植物、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要组成成分，占植物界碳含量的50%以上。
醋酸菌的荚膜，以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在。
棉花的纤维素含量接近100% ，为天然的最纯纤维素来源。
一般木材中，纤维素占40～50% ，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。
麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。
一、纤维素的制法
纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，生产原料来源于木材、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我国由于森林资源不足，纤维素的原料有70%来源于非木材资源。我国针叶材、阔叶材的纤维素平均含量约43-45%；草类茎秆的纤维素平均含量在40%左右。
实验室制法
先用水、有机溶剂处理植物原料，再用氯、亚氯酸盐、二氧化氯、过乙酸去除其中所含的木素，得到纤维素和半纤维素，然后采用各种方法除去半纤维素，制得纯纤维素。
工业制法
方法一:用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮植物原料，主要是除去木素，分别称为亚硫酸盐法和碱法。得到的物料称为亚硫酸盐浆和碱法浆。然后经过漂白进一步除去残留木素，所得漂白浆可用于造纸。再进一步除去半纤维素，就可用作纤维素衍生物的原料。
方法二:用纤维植物原料与无机酸捣成浆状，制成α-纤维素，再经处理使纤维素作部分解聚，然后再除去非结晶部分并提纯而得。
方法三:将选好的工业木浆板疏解，然后送入已加1%～10%的盐酸(用量为5%～10%)的反应釜进行升温水解，温度为90～100℃ ，水解时间0.5～2小时，反应结束后经冷却送入中和槽，用液碱调至中性，过滤后滤饼在80～100℃下干燥，最后经粉碎得产品。
方法四:由木浆或棉花浆制成的纤维素。经漂白处理和机械分散后精制而成。
二、纤维素的性质
1．溶解性
常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此，在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。
纤维素能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2
Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。
2．纤维素的水解
在一定条件下，纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。
纤维素能溶于Schwitzer试剂或浓硫酸。虽然不易用酸水解，但是稀酸或纤维素酶可使纤维素生成D-葡萄糖、纤维二糖和寡糖。与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素。
3．纤维素的氧化
纤维素与氧化剂发生化学反应，生成一系列与原来纤维素结构不同的物质，这样的反应过程，称为纤维素的氧化。与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
4．柔顺性
纤维素柔顺性很差，是刚性的，因为：
（1）纤维素分子有极性，分子链之间相互作用力很强；
（2）纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难；
（3）纤维素分子内和分子间都能形成氢键，特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转，从而使其刚性大大增加。
三、纤维的分类
㈠天然纤维
天然纤维是自然界存在的，可以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维、动物纤维和矿物纤维三类。

纤维素的基础知识

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