生物質(zhì)材料復(fù)習(xí)資料

1、生物質(zhì)材料緒論環(huán)境 ：指與人類密切相關(guān)、影響人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的各種自然（包括人工干預(yù)下形成的）力量或作用的總和。分為自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。環(huán)境對(duì)人類的貢獻(xiàn)：1、 它是人類生存與發(fā)展的終極物質(zhì)來(lái)源；2、 它承受著人類活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物和各種作用結(jié)果。資源：廣義的資源：指人類生存發(fā)展和享受所需要的一切物質(zhì)的和非物質(zhì)的要素。狹義的資源：僅指自然資源材料 ：指具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能，具有一定用途的物質(zhì)。環(huán)境材料：具有良好的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。在加工、 制造、使用和再生過(guò)程中具有最低環(huán)境負(fù)荷、最大使用功能的人類所需材料。既包括經(jīng)改造后的現(xiàn)有傳統(tǒng)材料也包括新開(kāi)發(fā)的環(huán)境材料。生物質(zhì)材料：是指由

2、動(dòng)物、植物及微生物等生命體衍生得到的材料，主要上由有機(jī)高分子物質(zhì)組成，在化學(xué)成分上生物質(zhì)材料主要由碳、氫和氧三種元素組成。生物質(zhì)材料的分類：1、 按組分：均質(zhì)生物質(zhì)材料、復(fù)合生物質(zhì)材料2、 按 所含化學(xué)結(jié)構(gòu)單元：多糖類、蛋白質(zhì)類、核酸、脂類、酚類、聚氨基酸、綜合類生物質(zhì)材料的一般特征 ：1 ）都含有碳、氫和氧三種元素，部分生物質(zhì)材料還可能含有氮、硫或者鈉等元素，因此生物質(zhì)材料歸屬于有機(jī)高分子材料，具有有機(jī)物和高分子的一般特性特征2）種類多、分布廣、儲(chǔ)量豐富。3）與合成高分子材料相比，都具有較好的生物降解性.4）可再生5 ）生物質(zhì)材料能夠進(jìn)行與功能基相關(guān)的聚合物化學(xué)反應(yīng)。6）水分對(duì)生物質(zhì)材料的性

3、能影響明顯7）通常是多組分伴生8）結(jié)構(gòu)和性能變異大纖維素基材料纖維素： 纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞的基本成分，它存在于所有植物當(dāng)中，是植物界中一種最豐富的可再生的有機(jī)資源。綜纖維素： 指植物纖維原料中的全部碳水化合物，即纖維素與半纖維素之和。故又稱全纖維素。制備方法：1、 氯化法2、 亞氯酸鈉法3、 二氧化氯法4、 、過(guò)醋酸法實(shí)驗(yàn)室常用亞硫酸鈉法。纖維素的結(jié)構(gòu):纖維素是B -D葡密糖基通過(guò)1d&T甘鍵連接而成跑線型高分礎(chǔ)食物。構(gòu)象-gt4號(hào)：C6-O6在槍%TC-O6在 c-、一、 一、 構(gòu)缸一-。6奇cO<4-C4的中日C5-O5 1Ml 側(cè)的作_C5-C4 & 側(cè)tg gg

4、側(cè)師在c-C4M側(cè)氫鍵對(duì)性能的OHL GtWH1、通過(guò)氫鍵的連接，使用個(gè)高金礴逞成曲般槍從而供它具有較高的剛性。2、對(duì)吸濕性的影響氫鍵的形成，使纖維及紙頁(yè)的吸濕性降低。3、對(duì)溶解度的影響 分子間累串質(zhì)程度大卜勺,干燥過(guò)的;4、氫鍵對(duì)纖維素的CWT白成和重要作用,形成較多他冤猾 大量的氫鍵可也提高木材麗噴材料忸腿,1之問(wèn)0H減少吸濕性，降低化學(xué)反應(yīng)等。a、屋丫纖維素：習(xí)慣上將B-與丫-纖維素之和稱為工業(yè)半纖維素，以與天然半纖維素區(qū)別吸濕性：在纖維素的無(wú)定形區(qū)內(nèi)，游離羥基與極性水分子形成氫鍵結(jié)合， 使纖維素的水分含量增加的過(guò)程。（環(huán)境濕度很大或?qū)F(xiàn)為浸入水中，纖維 素的水分會(huì)增加，出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象）解

5、吸：因蒸汽分壓下降，無(wú)定形區(qū)的氫鍵結(jié)合破環(huán)，水分子被釋放的過(guò)程。（當(dāng)環(huán)境濕度較小或?qū)w維素進(jìn)行干燥處理，纖維素會(huì)失去部分水，出 a 線縮水現(xiàn)象）吸濕滯后現(xiàn)象：同一相對(duì)濕度下，纖維素吸附時(shí)的吸著水量低于解吸時(shí)的 吸著水量的現(xiàn)象。即“進(jìn)得多，出的少”。纖維素結(jié)晶度和性能的關(guān)系： 纖維結(jié)晶度升高，則：1）纖維的吸濕性下降；2）纖維潤(rùn)脹程度下降；3）纖維伸長(zhǎng)率下降；4）纖維的抗張強(qiáng)度上升。纖維素的化學(xué)反應(yīng)：酯化反應(yīng)：Z 可以是 C、S=O、O=S=O、O=POH、O=N=O、N=O、Ti （OH）2、BOH 等；X可以是?；騍; Y可以是烷基、苯基、烯基或者它們的衍生基團(tuán)， 或者-OH,或者SH,或者

6、為空。當(dāng)纖維素與異氟酸酯反應(yīng)形成纖維素氨基甲酸酯用下式表示：醴化反應(yīng)：1、用堿處理纖維素先制備成堿纖維素，再與鹵代姓烷基化得到X是Cl或Br,以Cl使用最多；R是烷基或者烷基衍生基團(tuán)，最常見(jiàn)的是 甲基、乙基竣甲基。2、在有機(jī)稀釋劑（丙酮、四氫吠喃等）存在下，堿纖維素與環(huán)氧烷通過(guò) SN2 親核取代反應(yīng)，制得羥烷基纖維素醴。R是烷基或氫，最常見(jiàn)的是環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷。3、 堿存在下，堿纖維素與丙烯月青發(fā)生 Michael加成反應(yīng)，制得氟乙基纖維素醴兩種脂類：纖維素硝酸酯性質(zhì)：易燃不穩(wěn)定的性質(zhì)和易引起火災(zāi)，甚至有產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)應(yīng)用：含氮量低于10.5%的硝酸纖維素溶解性很差，10.5%-11.2%的

7、較多用于賽璐璐，高于12.3%的易于分解爆炸，12.6%以上者常用于制造炸藥。纖維素醋酸酯性質(zhì)：耐熱性提高，不易燃燒，吸濕性小，電絕緣性提高?？捎脕?lái)生產(chǎn)電絕緣紙。應(yīng)用：最主要的纖維素塑料，P38醚類：乙基纖維素醚（反應(yīng)式自己寫）性質(zhì)：是一種熱塑性塑料，具有低密度、較高力學(xué)強(qiáng)度、低吸濕性、耐酸、耐堿、耐鹽、抗熱性、耐寒性等特點(diǎn)應(yīng)用：主要用作于耐寒涂料和耐寒塑料，多用于航空領(lǐng)域羥乙基纖維素醚性質(zhì)：是一種非離子型水溶性膠體，具有增稠、懸浮、黏合、乳化、成膜、保水、膠體保護(hù)等性質(zhì)應(yīng)用：廣泛用作表面活性劑、膠體保護(hù)劑、分散劑、分散穩(wěn)定劑、黏合劑。淀粉基材料淀粉的結(jié)構(gòu)：淀粉是以顆粒狀存在于植物中，顆粒內(nèi)除

8、含有80%90%的支鏈淀粉外，還含有10%20的直鏈淀粉。均為D-叱喃型葡萄糖基，直鏈淀粉是葡萄糖基之間以a-1,4-甘鍵連接的線性多聚物，支鏈的在分支位置由a-1,6-甘鍵連接.糊化： 在過(guò)量水存在和一定溫度下，整個(gè)顆粒突然大量膨脹、破裂，晶體結(jié)構(gòu)消失，最終變成黏稠的糊，這種現(xiàn)象稱為糊化，發(fā)生糊化所需的溫度稱為糊化溫度。變性淀粉：也稱改性淀粉或淀粉衍生物，是指天然淀粉經(jīng)物理、化學(xué)、生物等方法處理改變了淀粉分子中的某些D-叱喃葡萄糖單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也不同程度地改變天然淀粉的物理和化學(xué)性質(zhì)，經(jīng)過(guò)這種變性處理的淀粉通稱為變性淀粉。三個(gè)衍生物：糊精： 局部或部分淀粉的降解產(chǎn)物稱為糊精，分為白糊精

9、、黃糊精和大不列顛膠三種類型。白糊精是淀粉a-1,4鍵斷裂后的降解產(chǎn)物，相對(duì)分子質(zhì)量較低，在水中有一定的溶解性。黃糊精是水解和重聚反應(yīng)的綜合產(chǎn)物，這兩種反應(yīng)是相繼發(fā)生的大不列顛膠是將淀粉加熱到180200C,彳溫20h,不加催化劑或者加入少量堿性緩沖物，則可減少淀粉的水解，溶液冷卻時(shí)粘度下降較快，具有較好的膠體性質(zhì)。按來(lái)源分類：禾谷類淀粉，薯類淀粉，豆類淀粉，其他淀粉磷酸酯：P86-87接枝淀粉及其應(yīng)用：淀粉在引發(fā)劑的作用下于單體通過(guò)共聚反應(yīng)而得到的產(chǎn)物稱為淀粉接枝共聚物。制備：物理引發(fā)：輻射引發(fā)、機(jī)械方法引發(fā)化學(xué)引發(fā)：氧化還原引發(fā)體系、鈰鹽引發(fā)體系、過(guò)氧化氫引發(fā)體系、高鈕酸鉀引發(fā)體系、過(guò)硫酸

10、鹽引發(fā)體系。應(yīng)用：吸水劑、絮凝劑、可降解塑料、醫(yī)藥制劑（P92）四、甲殼素基材料結(jié)構(gòu)：提取：殼聚糖：甲殼素脫乙酰的產(chǎn)物。采用異相反應(yīng)，在強(qiáng)堿溶液40%勺氫氧化鈉中、135c氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)3h。分類：a、0、丫三種晶型化學(xué)反應(yīng)：1、 堿化：C6-OHff口 C3-OHW濃堿反應(yīng)，生成堿化甲殼素。2、 硫酸酯化）X." &. 'JFJcz0,< >:<T>、3、 格會(huì)©P113-一】一 二低聚殼聚糖的制備方法：J根水解法、氧化法、酶解法廣c酸水解法：殼聚糖在酸催溶液中不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生長(zhǎng)鏈的部分水解，即糖越 鍵的斷裂，形成許多分子量大小不等的

11、片段，完全水解則變成單糖。氧化法：過(guò)氧化氫氧化法最為常見(jiàn)，加入 H2O2進(jìn)行降解反應(yīng)。酶解法：利用專一性或非專一性酶對(duì)甲殼素或殼聚糖進(jìn)行降解。五、木質(zhì)素分類：1、愈瘡木基型木素（G木素）：（針葉木）2、愈瘡木基-紫丁香基木素（GS木素）：（闊葉木）3、愈羥木基-紫丁香基對(duì)羥基苯基木素：（草類）木素的主體和先體：木素的主體結(jié)構(gòu)為苯丙烷，有三種基本結(jié)構(gòu)單元，即愈 瘡木基苯丙烷、紫丁香基苯丙烷和對(duì)羥苯基苯丙烷結(jié)構(gòu)。先體：松伯醇，芥子醇和對(duì)香豆醇（分別將上圖中的丙基換為丙烯醇）官能團(tuán)：甲氧基：甲氧基是木素最有特征的功能基，甲氧基的連接部位可以通過(guò)氫 碘酸甲氧基裂開(kāi)反應(yīng)證實(shí)。羥基：以醇羥基和酚羥基的形式

12、存在。城基：通過(guò)鹽酸胺月虧化法可進(jìn)行定量測(cè)試。木質(zhì)素化學(xué)：木素的改性：胺化改性P207環(huán)氧化改性P20&羥甲基化改性P209 六、木材木材的人居環(huán)境特性：1 .木材的視覺(jué)特性：指木材的顏色、反射、吸收、花紋等對(duì)人類生理 與心理舒適性的影響。2 .木材的觸覺(jué)特性：人們經(jīng)常接觸家具或木制品，木材給人的感覺(jué)包 括冷暖感、粗滑感、干濕感、輕重感、軟硬感、舒適與不舒適感等， 與木材的組織構(gòu)成方式密切相關(guān)，不同樹(shù)種的木材，具觸覺(jué)特性也 不同。3 .木材的調(diào)濕特性：指靠材料自身的吸濕或解吸作用，緩和環(huán)境的濕 度變化，使?jié)穸确€(wěn)定在一定范圍內(nèi)。4 .木材的空間聲學(xué)特性：木材具有良好的聲共振性和音響性質(zhì)，

13、木材 還具有良好的隔音性能。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、易于加工缺點(diǎn)：1、干縮濕漲2、重量輕、強(qiáng)重比高2、各向異性性3、木材是多孔性材料3、木材具有很大的變異性4、調(diào)濕性4、木材易腐、易蟲蝕和易燃5、裝飾性5、木材存在多種天然缺陷一6、療理性7、熱絕緣和電絕緣8、吸收能量特性針、闊葉材的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)比半纖維素對(duì)木材的影響：1 .對(duì)木材強(qiáng)度的影響：半纖維素的變化和損失不但降低了木材的韌性，而 且也使抗彎強(qiáng)度、硬度和耐磨性降低2 .對(duì)木材吸濕性的影響：是木材中吸濕性強(qiáng)的組分，是使木材產(chǎn)生吸濕膨 脹、變形開(kāi)裂的因素之一。3 .對(duì)木材酸度的影響：半纖維素是木材呈現(xiàn)弱酸性的主要原因之一。在潮 濕和濕度高的環(huán)境中，半纖維素分子上的乙酰基易發(fā)生水解而生成醋酸， 這些使木材的酸性增強(qiáng)4 .對(duì)制漿造紙質(zhì)量的影響：半纖維素含量適當(dāng)?shù)募垵{，打漿時(shí)容易吸水潤(rùn) 脹，易于細(xì)纖維化，增加纖維比表面積，有利于纖維間形成氫鍵結(jié)合， 因而可提高紙張強(qiáng)度。5 .對(duì)纖維板生產(chǎn)工藝的影響木材抽提物：分類：無(wú)機(jī)溶劑抽出物：水抽出物，稀堿抽出物有機(jī)溶劑抽出物：用中性有機(jī)溶劑溶抽提植物纖維原料， 溶解在溶劑 中的有機(jī)物稱之。對(duì)性能的影響：抽提物對(duì)木材的顏色的影響、抽提