北京林業(yè)大學 考研 植物纖維化學復(fù)習題

1、1、薄壁細胞對制漿造紙的影響？制漿：蒸煮時吸水量大，液比高。造紙：長度很短，以碎片的形式存在于漿中，使?jié){料的濾水性變差，抄紙時容易粘輥，使紙頁斷頭，使紙頁物理強度下降。2、針葉木、闊葉木、禾本科原料的細胞類型?針葉木細胞類型：管胞、木薄壁組織木射線管胞和木射線薄壁細胞、樹脂道。闊葉木細胞類型：木纖維、管胞、導管、木射線、薄壁細胞。禾本科細胞類型：纖維細胞、薄壁細胞、表皮細胞、導管、篩管、伴胞、石細胞。3、針葉木與闊葉木組織結(jié)構(gòu)特征?4、針葉木、闊葉木和禾本科中雜細胞？針葉木：木射線細胞闊葉木：導管、薄壁細胞、木射線薄壁細胞禾本科：導管、薄壁細胞、表皮細胞、石細胞、 篩管和伴胞5、雜細胞對制漿造

2、紙的影響? 1、雜細胞含量高，纖維細胞含量則少 2、制漿時吸收大量藥液 3、使紙漿濾水性差，影響紙漿洗滌 4、缺乏纖維交織能力，紙張濕強度低、易斷頭、影響車速 5、影響黑液蒸發(fā)和堿回收（結(jié)垢） 6、形成紙病6、選擇造紙原料的標準? 1、形態(tài)學上：細長，壁薄，腔大。 2、化學成分：含較多的纖維素，較少的木素。 3、原料結(jié)構(gòu)：單純，非纖維細胞含量少的原料較好。7、化學組成對制漿造紙的影響？主要組分對制漿造紙的影響纖維素:盡量保留木素：制化學漿時，盡量脫除；制高得率漿時，盡量保留。半纖維素：化學漿應(yīng)盡量多保留半纖維素，可提高制漿得率，節(jié)省打漿動力，提高紙頁，合強度。 生產(chǎn)精制漿、纖維素衍生物用化學漿

3、時，半纖維素應(yīng)盡量除去。少量組分對制漿造紙的影響有機溶劑抽出物：阻礙藥液滲透；堿法制漿-樹脂酸、脂肪酸與堿反應(yīng)生成皂化物塔爾油；酸法制漿-抽出物被加熱、軟化成油狀物，形成樹脂障礙；雙氫櫟精被氧化成黃色的櫟精，使紙漿發(fā)黃，分解蒸煮液，使?jié){難于漂白、白度低、易返黃。灰分：原料（特別是草類）堿法制漿過程中灰分中SiO2形成NaSiO3，使廢液粘度升高，洗漿時黑液提取率低，對黑液的堿回收造成硅干擾。Cu、Fe、Mn等過渡金屬離子對紙漿顏色造成不利影響；影響H2O2、O2、O3等的漂白效果；Ca、Mg等堿土金屬離子可穩(wěn)定漂劑，但是過多也可穩(wěn)定木素，降低漂白白度。果膠質(zhì)：盡量脫除,是灰分的載體。8、禾本科

4、原料細胞類型及其對制漿造紙影響？有纖維細胞、薄壁細胞、表皮細胞、導管、篩管、伴胞、石細胞等六種。纖維細胞：屬韌皮纖維類，腔小壁厚，外形纖細，比較短小，細胞壁上有橫節(jié)紋或單紋孔，也有無紋孔的。薄壁細胞：形態(tài)各異，有球形、枕頭形、圓柱形等等。容易破碎。表皮細胞：有長短兩種，長的是鋸齒細胞；短的是硅細胞和栓質(zhì)細胞，比重較大，在制漿時容易流失。導管 ： 存在于維管組織中，導管有環(huán)狀、螺旋狀、梯形和網(wǎng)紋等形式。篩管、伴胞：直徑小、壁上多孔，在植物干燥過程中就被破壞。其它細胞：石細胞非常小的厚壁細胞，竹類植物含量較大，在洗滌和凈化段容易除掉。9、可以根據(jù)那些組織結(jié)構(gòu)特點鑒別材種？1、細胞大小、尺寸2、紋孔

5、構(gòu)造，特別是交叉場紋孔3、細胞類型，特別是雜細胞種類4、對漿料的鑒定10、纖維形態(tài)學因素有哪些？如何評價原料優(yōu)劣？1.長度、寬度、壁厚、腔徑和非纖維細胞含量等2. 評價指標包括：纖維長度、寬度、長寬比、壁厚、腔徑、壁腔比、非纖維細胞含量纖維長度：短0.5-0.7mm、中等0.9-1.6mm、長2.2-3.0mm長寬比 45壁腔比: R值1 好原料; 1 中等原料; 1 劣等原料非纖維細胞含量11、如何用馮格爾理論解釋纖維素是骨架物質(zhì)、木素和半纖維素是填充物和粘結(jié)物？Fengel理論1. 40條纖維素大分子組成一條原細纖維（elementary fibril、直徑3nm ）；由16根（44）原細

6、纖維構(gòu)成一條微細纖維（Microfibril、直徑12nm ） ；再由4根（22）微細纖維構(gòu)成一條細小纖維（Fibril、直徑25nm）。2. 大分子鏈的作用力：氫鍵、范德華力 原細纖維之間作用力：單分子木聚糖 微細纖維之間作用力：幾分子厚木聚糖 細小纖維之間作用力：木素、半纖維素3. 纖維素是骨架物質(zhì)，木素和半纖維素是填充物和粘結(jié)物12、 細胞壁中各主要成分的分布規(guī)律？試談木素分布對制漿造紙的影響？1 纖維素濃度分布：胞間層中不含微細纖維，即不含纖維素，從CML層開始向腔內(nèi)方向有逐漸增高的趨勢，至S2層的后半部達到最高值（S2、S3）。2 半纖維素濃度分布：ML層最高，細胞外層較高，次生壁特

7、別是S2層濃度最低。3 木素的分布：復(fù)合胞間層(CML)木素的濃度最高，向胞間層的方向濃度逐漸降低，S3層木素濃度稍有升高。木素濃度分布規(guī)律：CC CML S3 S1 S2 ，木素主要存在于次生壁中，木素含量的大部分存在于S2層中。13、論述木材提取物的種類及對化學加工的作用和影響？萜類化合物-單萜、倍半萜、雙萜、四萜、多萜等芳香族化合物-單寧、黃酮類、芪、木質(zhì)酚、醌類、脂肪族化合物-碳水化合物、含氮化合物、多元醇等，無機物-灰分1、可作原料：植物單寧作栲膠，樹脂加工(松香、松節(jié)油,冷杉油、冷杉脂,桃膠,大漆)、色素、芳香油、油脂、蠟、樟腦、香料2、具有天然抗腐性、抗菌性成分如木質(zhì)酚、芪、卓酚

8、酮、單寧類、萜類、黃酮類、生物堿類等3、防腐處理時，滲透性下降4、造紙工業(yè)： 使紙漿帶色著色仿礙漂白。酸性制漿時一些萜烯類、黃酮類、單寧化合物脫氫，發(fā)生聚合或與木素聚合，妨礙脫木素引起樹脂障礙，增加化學藥品消耗。堿回收時硅酸鹽結(jié)垢堵塞管路。14、木素的生物合成途徑?第一步 ：酶作用下的脫氫聚合反應(yīng)通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生共振穩(wěn)定的酚氧游離基。第二步 ：游離基結(jié)合產(chǎn)生各種二聚體和低聚體。第三步 ： 二聚體和低聚體脫氫成為自由基；與其它自由基結(jié)合；反復(fù)進行水和木素單元之間加成反應(yīng)；。木素高分子化。15、 木素結(jié)構(gòu)與反應(yīng)的關(guān)系？木質(zhì)素的利用？存在羰基（氧化反應(yīng)）、乙烯基（加成、取代反應(yīng)）、羥基（氧化，酯化反

9、應(yīng)縮聚）羰基及其共軛體系(易發(fā)生顯色反應(yīng))，大分子降解反應(yīng)。1、在苯環(huán)上有羥基和甲氧基使苯環(huán)活化電子云密度增加易發(fā)生親電反應(yīng)2、木素結(jié)構(gòu)單元之間有C-C鍵和醚鍵其反應(yīng)不同, C-C鍵和芳基-芳基醚穩(wěn)定不易開裂，反應(yīng)性小，而-O-4、-O-4及苯基-甲基醚活潑、反應(yīng)性大。3、木素存在酚型結(jié)構(gòu)和非酚型結(jié)構(gòu)介質(zhì)不同反應(yīng)不同：在堿性介質(zhì)中，酚型結(jié)構(gòu)先形成負氧離子，通過電子云轉(zhuǎn)移到C上，發(fā)生醚鍵斷開，形成正碳離子發(fā)生親核反應(yīng)；在酸性介質(zhì)中，無論酚型非酚型結(jié)構(gòu)，在C醚鍵上形成翁離子，不穩(wěn)定斷開，形成正碳離子發(fā)生親核反應(yīng)。1. 改性反應(yīng)（1）木素與甲醛樹脂化反應(yīng)，用作膠粘劑。（2）與酚類反應(yīng)：在酸催化下，木

10、粉在與酚、對-甲氧甲酚等酚類物質(zhì)反應(yīng)時，木素-碳水化合物的聯(lián)接被打斷，木素生成酚衍生物而溶出。（3） 與氨基磺酸鹽反應(yīng)。（4） 接枝共聚反應(yīng)：反應(yīng) H2O2+Fe2+OH+-OH+Fe3+ 引發(fā)共聚反應(yīng)，主要芳核上。2.生產(chǎn)低分子物質(zhì)：（1）香草醛、苯酚、香草素制取。（2）木素高分子利用 作土壤穩(wěn)定劑、減水劑、貼劑、增強劑，熱固性樹脂、工業(yè)塑料。（3）生成二甲硫醚再氧化成二甲亞砜，木素500熱解為兒茶酚、甲基兒茶酚、丙基兒茶酚。16、論述木素的親電取代反應(yīng)及在漂白中的反應(yīng)？木素的苯環(huán)上含有羥基和甲氧基等供電子基團，苯環(huán)上電子云密度增加，可發(fā)生親電反應(yīng)。1.硝代反應(yīng)（硝酸纖維素中的反應(yīng)）硝酸在硫

11、酸作用下能形成NO2+離子n反應(yīng)位置在酚羥基和甲氧基的對位和鄰位上，即C6、C5、C1，而C2位阻大不易反應(yīng)。n硝代反應(yīng)對酚型結(jié)構(gòu)主要發(fā)生在C5、C1上，可使C-C鍵斷開小分子化，而溶于試劑中。n非酚型結(jié)構(gòu)發(fā)生在C6上。n在硝化時伴隨著縮合反應(yīng)，形成二苯甲基醚，并脫出甲基使苯環(huán)導出新羥基。2. 氯的親電反應(yīng)氯化反應(yīng)是在酸性介質(zhì)中進行的，所以氯存在于氯正離子（Cl+）形式。氯與木素間的反應(yīng)主要有以下4種：親電取代在苯環(huán)的C6或C5上,生成氯化木素。側(cè)鏈置換在C1處，導致苯環(huán)與側(cè)鏈斷開，使木素大分子降解成易溶的碎片。芳烷醚鍵的氧化斷裂及被置換的側(cè)鏈氧化反應(yīng)，使-醚鍵氧化斷開并使脂肪族側(cè)鏈氧化成相應(yīng)

12、的羧酸。芳環(huán)的氧化分解經(jīng)醌生成二元羧酸的衍生物。17、在堿性硫酸鹽制漿中發(fā)生那些反應(yīng)？硫化鈉起什么作用？堿溶木素的特點及用途？1、木素酚型結(jié)構(gòu)的-芳基醚鍵、-烷基醚鍵斷裂，形成亞甲基醌中間物；2、非酚型結(jié)構(gòu)如在-碳原子上連有-OH基的-芳基醚鍵也可以斷裂；3、酚型結(jié)構(gòu)的-芳基醚鍵僅有極少部斷裂；4、苯環(huán)上甲基芳基醚鍵斷裂;5、木素碎片的縮合反應(yīng)，形成碳碳鍵連接。-芳基醚和-烷基醚結(jié)構(gòu)基團的反應(yīng)酚型-芳基醚結(jié)構(gòu)基團的反應(yīng)非酚型-芳基醚結(jié)構(gòu)基團的反應(yīng)甲基芳基醚鍵結(jié)構(gòu)的反應(yīng)木素碎片的縮合反應(yīng)硫化鈉作用：起防縮合 促進-醚鍵斷開；代替部分氫氧化鈉作用。堿溶木素的特點及用途：特點：分子量都較低的木素,

13、熱穩(wěn)定性高、具多種功能基、反應(yīng)性好。用途：制造二甲亞砜；熱解為兒茶酚、甲基兒茶酚、丙基兒茶酚；增強劑，熱固性樹脂、工業(yè)塑料。18、在酸性亞硫酸鹽制漿中發(fā)生那些反應(yīng)？介質(zhì)不同，反應(yīng)有哪些不同？酸溶木素特點及用途？1.酚型或非酚型結(jié)構(gòu)單元-醚鍵的反應(yīng)；2.蒸煮中的縮合反應(yīng)；3.-醚鍵和芳基甲基醚鍵結(jié)構(gòu)在酸性亞硫酸鹽蒸煮條件下是穩(wěn)定的。酚型或非酚型結(jié)構(gòu)單元-醚鍵的反應(yīng)蒸煮中的縮合反應(yīng)介質(zhì)不同，反應(yīng)有哪些不同：當該木素結(jié)構(gòu)單元是游離酚羥基時，在所有的pH范圍內(nèi)磺化都快速進行。即在酸性條件下，木素中最重要的結(jié)構(gòu)單元，不管是游離的還是醚化的都被磺化；然而在中性條件下，導致木素碎片化的磺化和醚鍵裂開基本上只

14、限于酚型單元。酸溶木素特點及用途：特點：分散性、絡(luò)合性、乳化性、粘結(jié)性。用途：基于木素產(chǎn)品的粘合性質(zhì)，用于熱固性樹脂與塑料；代替苯酚用在酚-甲醛粘合劑中；香草醛（俗名香蘭素）的生產(chǎn)。19、木素-碳水化合物之間的化學鍵聯(lián)接有哪些類型？20、 纖維素大分子化學結(jié)構(gòu)特點及化學反應(yīng)關(guān)系？物理結(jié)構(gòu)兩相結(jié)構(gòu)（結(jié)晶區(qū)難反應(yīng)，無定形區(qū)易反應(yīng)）(a)由D-吡喃型葡萄糖基相互以1,4-苷鍵連接成的多糖,基環(huán)之間相互旋轉(zhuǎn)180。可發(fā)生降解、水解、熱解、微生物分解等(b)每個基環(huán)均有三個醇羥基,其 C2 、 C3上為仲醇羥基，而C6上為伯醇羥基，位置不同,反應(yīng)能力不同，仲醇羥基大于伯醇。醚化、酯化、氧化、接枝共聚、氫

15、鍵等反應(yīng)。(c)兩個末端基不同,反應(yīng)能力不同， C4 上是仲醇羥基，而 C1上是苷羥基，具有潛在的還原性，又有隱性醛基之稱。(d)為線型大分子,分子表面沒有與大分子垂直的基團，表面平滑,可以彎曲。(e)纖維素構(gòu)象為六個直立鍵(三上三下),六平伏鍵。(f) - 1-4苷鍵連接在酸作用下降解,但比aa-1-4苷鍵穩(wěn)定,故木材比淀粉穩(wěn)定。21、 纖維素雙電層及其應(yīng)用？纖維素本身含有極性羥基、糖醛酸基等基團，使纖維素纖維在水中表面帶負電，吸附正電荷的能力，形成吸附層和擴散層。應(yīng)用：施膠（染色等）：由于纖維素纖維表面帶負電，而與加入的膠料負離子（松香的皂化物）相排斥，達不到施膠的效果，因此在施膠時加入電

16、解質(zhì) 礬土Al2(SO4)3，其水解出來的Al3+會降低松香粒子的-電位直至為零，這樣松香就會沉積在纖維上了。22、纖維素的剝皮反應(yīng)及剝皮反應(yīng)的抑制方法？在堿性條件下，纖維素具有還原性末端基的葡萄糖基會逐個掉下來，直至產(chǎn)生纖維素末端基轉(zhuǎn)化為偏變糖酸的穩(wěn)定反應(yīng)為止，這一反應(yīng)稱為剝皮反應(yīng)。掉下來的葡萄糖基在溶液中轉(zhuǎn)化為異變糖酸，并以鈉鹽形式存在于堿液中。抑制方法：1、還原性末端基變?yōu)閷A比較穩(wěn)定的基團2、制漿蒸煮條件，使之有利于終止反應(yīng)。23、纖維素的氧化反應(yīng)及其應(yīng)用？氧化反應(yīng)：發(fā)生在纖維素葡萄糖基環(huán)的苷-OH(C1)，伯-OH(C6)，仲-OH(C2C3) -CHO或-C=O -COOH。應(yīng)用：

17、結(jié)構(gòu)變化了：-OH變成了-CHO、-C=O、-COOH聚合度不一定變：可能C6、C2、C3上-OH氧化，也可能苷鍵氧化斷裂。堿溶性增強，對堿穩(wěn)定性下降。24、 纖維素的酯化及其利用？硝酸酯：纖維素與濃硝酸、濃硫酸在20-30下進行硝化生成的酯。硫酸的作用:(1)能幫助纖維素潤脹,加快反應(yīng)進行.(2)吸收反應(yīng)產(chǎn)生的水,使反應(yīng)向右進行.(3)濃硫酸與水放熱,促進酯化反應(yīng).應(yīng)用：炸藥、膠片、膠黏劑、清漆、塑料醋酸酯：用濃硫酸作催化劑，使醋酸酐變成乙酰硫酸。硫酸的作用：催化劑應(yīng)用：熱塑性塑料、香煙濾嘴、眼鏡架、醋酸人造絲、生物降解薄膜、半透膜材料（海水淡化、水處理等）25、纖維素的酶及其降解？26、

18、纖維素的接枝共聚及其應(yīng)用？接枝共聚：在纖維素功能化的分子設(shè)計中 ,通過接枝共聚改性賦予纖維素功能性。纖維素的接枝共聚三個基本類型：游離基聚合、離子型聚合、縮合或加成聚合。射輻接枝的應(yīng)用：1）用輻射引發(fā)將8的丙烯腈接枝到棉纖維上，使纖維的抗霉菌腐爛性大為提高。2）將乙烯基類單體注入木材中，經(jīng)輻射接枝后制成木塑復(fù)合材料WPC。含氮接枝的應(yīng)用：對Cu2、Ni2、Co2、Cr3等金屬離子具有較好的吸附效果，并可重復(fù)使用。將石蠟、脂肪酸酯、異氰酸酯等接枝到纖維素分子上，可提高纖維素與油的親和性，用作吸油材料。用作高吸水性樹脂。27、 比較纖維素和半纖維素的化學結(jié)構(gòu)及對酸性水解和堿性降解的影響？纖維素：（

19、1）纖維素大分子的基本結(jié)構(gòu)單元是D-吡喃式葡糖糖基（即失水葡糖糖）（2）纖維大分子的葡糖糖基間的聯(lián)接都是-苷鍵聯(lián)接（3）纖維素大分子每個基環(huán)均具有3個醇羥基；（4）纖維素大分子的兩個末端基，性質(zhì)是不同的。半纖維素：（1）兩種或兩種以上的單糖組成的不均一聚糖。（2）大多帶有支鏈。（3）構(gòu)成半纖維素線型聚糖主鏈的單糖主要是木糖、甘露糖和葡萄糖。（4）構(gòu)成半纖維素短的側(cè)鏈糖基有：木、葡、阿、半、巖藻、鼠李、葡萄醛酸、半乳糖醛酸等。影響：在酸性環(huán)境下半纖維素遠較纖維素易于水解。堿性環(huán)境中剝皮反應(yīng)：1-4連接同纖維素 1-2連接不反應(yīng) 1-3連接不需烯醇化，直接反應(yīng)。堿性水解一般是：呋喃式多糖吡喃式多糖

20、各成對的配糖化合物中，配糖物C1上的甲氧基與2位碳原子上的羥基反位者順位者。甲基-與-吡喃式葡萄糖尾酸呋喃式糖化合物。28、論述半纖維素在化學紙漿中的行為？（1）兩類制漿法蒸煮過程中碳水化合物溶出順序酸性亞硫酸鹽法：Ara阿、Gal、Xyl木、Man甘、Glu葡硫酸鹽法（堿法）：Man甘、Xyl木、Glu葡、Gal半（2） 聚戊糖變化制漿法 針葉材與禾本科植物 闊葉材 聚阿拉伯糖-4-O-甲基- 聚4-O-甲基-葡萄 葡萄糖醛酸木糖 糖醛酸木糖 亞硫酸鹽 阿拉伯糖基脫掉 損失大，聚合度硫酸鹽法 4-O-Me-GlcA脫掉 枝鏈脫去剩聚木糖（3） 聚己糖變化制漿法 聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚葡萄糖

21、甘露糖亞硫酸鹽 半乳糖出，分離出部分 針:穩(wěn)定聚Xyl 聚Glc-Man 闊:穩(wěn)定硫酸鹽法 苷鍵穩(wěn)定 針:穩(wěn)定聚Xyl 聚糖穩(wěn)定 闊: 相對穩(wěn)定（4）PH值的影響：用不同PH值范圍的各種制漿方法，所得紙漿的化學、物理性質(zhì)也不同，非常明顯的反映在半纖維素上。制漿中半纖維素在纖維素纖維上的吸附？（1）吸附: 硫酸鹽法： 纖維素纖維吸附溶解的聚木糖 亞硫酸鹽法： (針)纖維素纖維吸附溶解的 聚葡萄糖甘露糖 (闊)纖維素纖維吸附溶解的聚木糖（2）吸附的解釋: 聚糖強烈的被纖維素吸附 聚木糖和纖維素之間形成化學連接 29、半纖維素對紙漿及紙張性質(zhì)的影響？（1）打漿：半纖維素多，紙漿易水化、潤脹、帚化易于

22、打漿。（2）對紙張性質(zhì)：適量，紙張性質(zhì)高。太多，不透明度，吸光性，紙質(zhì)發(fā)硬發(fā)脆。太少，紙漿潤脹性，松厚度、撕裂度，可回收性能下降。（3）對溶解漿不利：溶解漿系作人造絲、玻璃紙或纖維素衍生物之用，半纖維素存在對質(zhì)量不利。30、論述半纖維素的化學結(jié)構(gòu)與提取分離的關(guān)系及半纖維素的工業(yè)利用？半纖維素不是均一聚糖，而是一群復(fù)合聚糖的總稱，原料不同，復(fù)合聚糖的組分也不同。它不象纖維素由單一糖基組成的主鏈，只有1-4連接，呈線形。半纖維素是由多種糖基組成，帶有多種短枝鏈，但主鏈還是線狀的，不僅有1-4連接、還有1-3，1-6，1-2，1-3，1-6連接，所以半纖維素是一種混合聚糖。抽提方法：（1）濃堿溶解硼酸絡(luò)合分級抽提法針葉木綜纖維素的半纖維素分離（2）逐步增加堿液濃度