木材的化學(xué)性質(zhì)市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

1、第五章 木材化學(xué)性質(zhì)第1頁 第一節(jié) 木材化學(xué)組成 木材是一個天然材料，由高分子物質(zhì)和低分子物質(zhì)組成。 木材細(xì)胞壁主要由三種高分子物質(zhì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，它們約占木材重量9799%。另外，木材中還有少許低分子物質(zhì)抽提物和灰分。第2頁 木材化學(xué)組成：木 材高分子物質(zhì)低分子物質(zhì)多糖木質(zhì)素有機(jī)物無機(jī)物纖維素半纖維素抽提物灰分第3頁一 高分子物質(zhì) 1 纖維素：是木材主要組分，約占木材重量50%，是由D葡萄糖組成高分子聚合物，在木材細(xì)胞壁中起骨架作用。 2 半纖維素：與纖維素緊密聯(lián)結(jié)，起粘結(jié)作用，主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖五種單糖組成 ，另外，還有少許糖醛酸。闊葉材中半纖維素較

2、針葉材多。 3 木質(zhì)素：屬于芳香族化合物，由苯丙烷單元組成，在細(xì)胞形成過程中，木質(zhì)素最終沉積在細(xì)胞壁中，起強(qiáng)化細(xì)胞壁作用。針葉材中木質(zhì)素較闊葉材多。第4頁二 低分子物質(zhì) 分有機(jī)物和無機(jī)物，有機(jī)物包含芳香族化合物、有機(jī)酸、醇、萜烯化合物；無機(jī)物即木材燃燒后灰分，包含S、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu等各種元素。第5頁 第二節(jié) 木質(zhì)素 木質(zhì)素是天然高分子物質(zhì)，在自然界中不單獨(dú)存在，而是與纖維素、半纖維素共同存在于植物細(xì)胞壁中，它在細(xì)胞壁中起硬固作用，是結(jié)殼物質(zhì)。第6頁 一 木質(zhì)素分離 因為木質(zhì)素在自然界中不是單獨(dú)存在，為了便于研究，必須將其從植物中分離出來。分離方法有兩類： 1 將多糖

3、溶解，木質(zhì)素作為不溶殘渣被分離。 2 將木質(zhì)素溶出而與木材多糖分離。 每一類中又有幾個詳細(xì)分離方法，但用不一樣方法分離出來木質(zhì)素，其組成、性質(zhì)都有差異，而且都與植物中原來木質(zhì)素不完全相同，所以在記述木質(zhì)素時，必須注明植物品種和分離方法。第7頁二 木質(zhì)素結(jié)構(gòu) 木質(zhì)素屬于芳香族高分子化合物，含有三維空間結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)單元為苯基丙烷。（一）木質(zhì)素基本結(jié)構(gòu)單元 有三種：愈創(chuàng)木基丙烷()、紫丁香基丙烷()、對羥苯基丙烷()。第8頁 （二）結(jié)構(gòu)單元間 連接類型 有兩種： 1 醚鍵 2 碳碳鍵。（三）木質(zhì)素官能團(tuán) 主要有： 1 甲氧基(OCH3)、 2 羥基(OH )、 3 羰基(=O)。第9頁 三 木質(zhì)

4、素主要性質(zhì)(一)木質(zhì)素與木材分類 可用木質(zhì)素顯色反應(yīng)莫爾反應(yīng)判別針、闊葉材，這與依據(jù)木材結(jié)構(gòu)特征對樹種進(jìn)行分類是一致。(二)木質(zhì)素與木材顏色(三)木質(zhì)素與木材膠合1 玻璃化轉(zhuǎn)變特征2 木質(zhì)素玻璃化轉(zhuǎn)變特征3 木質(zhì)素自動膠合第10頁第11頁(四)木質(zhì)素與木材強(qiáng)度(五)木質(zhì)素與木材電學(xué)性質(zhì) (六)木質(zhì)素脫除（制漿） 木材制漿也就是木質(zhì)素脫除，在生產(chǎn)上分為兩類： 1 酸法（亞硫酸法） 2 減法：又分為兩種方法： 蘇打法 硫酸鹽法第12頁 第三節(jié) 纖維素 在木材三種細(xì)胞壁成份纖維素、半纖維素和木質(zhì)素中，纖維素占50%左右，是細(xì)胞壁骨架物質(zhì)，在整個植物界中分布非常廣泛。第13頁 一 纖維素分子結(jié)構(gòu) 纖維

5、素是不溶于水均一多糖，是由大量吡喃型 D-葡萄糖基以-1、4糖苷鍵相互聯(lián)結(jié)所組成直鏈大分子化合物，所以其簡單分子式為(C6H10O5 ) n 。第14頁纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)式特點(diǎn)：1 纖維素大分子中葡萄糖基為六環(huán)吡喃式葡萄糖基，構(gòu)型為-D型，相鄰葡萄糖基扭轉(zhuǎn)180度；2 每個葡萄糖基之間以-1、4糖苷鍵相互聯(lián)結(jié)；3 中間每個葡萄糖基含有三個游離羥基；4 兩個末端葡萄糖基結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不一樣；5 除還原性末端基外，其余每個葡萄糖基均為氧環(huán)椅式結(jié)構(gòu)。第15頁第16頁二 纖維素超分子結(jié)構(gòu)（一）纖維素氫鍵第17頁第18頁（二）纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu) 1 纖維素結(jié)晶區(qū)與無定形區(qū) 2 纖維素結(jié)晶度a 結(jié)晶區(qū) b 無定形區(qū)纖

6、維素兩相結(jié)構(gòu)示意圖第19頁第20頁第21頁三 纖維素主要性質(zhì) （一）物理性質(zhì)1 吸濕性： 指纖維素?zé)o定形區(qū)分子鏈上羥基對水分子吸附。第22頁（一）纖維素物理性質(zhì)2 滯后現(xiàn)象：指在同一相對濕度下，吸濕時水分吸著量低于解吸時水吸著量。3 熱效應(yīng)：指木材吸濕過程含有放熱現(xiàn)象。4 濕脹干縮：因為纖維素吸附水分子只存在于無定形區(qū)線形纖維素分子鏈之間與結(jié)晶區(qū)表面上，水分增多或降低必定改變纖維素分子鏈之間距離，從而造成收縮或膨脹。第23頁（二）纖維素電化學(xué)性質(zhì) 纖維素是一個絕緣體，但當(dāng)含有水分時，其導(dǎo)電性隨含水量增加而增大。所以可用來測定纖維素在纖維飽和點(diǎn)以下含水率。（三）纖維素主要化學(xué)性質(zhì) 1 水解作用（

7、與酸作用） 2 堿性降解 3 乙?；セ饔茫?4 氧化作用 5 纖維素?zé)峤?6 纖維素光化學(xué)降解 7 交聯(lián)作用 8 接枝共聚第24頁 第四節(jié) 半纖維素 一 半纖維素組成 組成半纖維素糖基有六種：D-葡萄糖、 D-木糖、 D-半乳糖、 D-甘露糖、 L-阿拉伯糖、 4-氧-甲基- D-葡萄糖醛酸。半纖維素能夠是由一個糖基組成均聚物，也能夠是由兩種或兩種以上糖基組成雜聚物。二 半纖維素命名 組成半纖維素多聚糖基本上都是由兩種或兩種以上糖基組成，在命名時要把主要糖基（主鏈中糖基）放在后面，次要糖基（側(cè)鏈中糖基）放在前面。第25頁 三 針、闊葉樹材中半纖維素 組成闊葉樹材半纖維素多聚糖主要有葡萄糖

8、醛酸基木聚糖和葡萄糖基甘露聚糖兩種，前者在全部闊葉樹材半纖維素中占主要地位。 組成針葉樹材半纖維素多聚糖主要是半乳糖基葡萄糖基甘露聚糖和阿拉伯糖基葡萄糖醛酸基木聚糖兩種。四 半纖維素在細(xì)胞壁中存在形態(tài) 半纖維素與纖維素相同，都是線形結(jié)構(gòu)，它在細(xì)胞壁中平行于纖維素排列，起著偶合劑作用，在纖維素與木質(zhì)素之間起連接作用。第26頁 五 半纖維素與纖維素區(qū)分 纖維素 半纖維素1 組成糖基 一個 兩種或以上2 形狀 線形 線形，但有短側(cè)鏈3 在細(xì)胞壁中 骨架物質(zhì)，以微纖絲 基質(zhì)物質(zhì)，包圍在 存在形態(tài) 形式存在于細(xì)胞壁中 纖維素微纖絲外邊4 吸濕性 高5 潤脹度 高6 降解難易 輕易 第27頁 第五節(jié) 木材抽提物 一 木材中抽提物 二 木材抽提物對材性、加工和利用影響 1 對木材顏色影響 2 對木材氣味、滋味影響 3 對木材強(qiáng)度影響 4 對木材滲透性影響 5 對木材膠合性能影響 6 對木材涂飾性能影響 7 對木材接枝聚合作用影響 8 對木材表面耐候性影響 9 對木材加工工具影響第28頁第六節(jié) 木材酸堿性質(zhì)一 木材中酸性成份二 木材P