纤维素的制备综述
摘要：纤维素（cellulose）是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最为丰富的生物资源，是人类研究最早、资源最丰富的一种天然高分子，与人类关系十分密切。纤维素主要是来自于植物，也是高等植物中最主要的结构材料，是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。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。还有报告称宇宙空间也存在纤维素。中国最早认识到纤维素的重要功能并发明了造纸术，对人类文化起到了强大的推动作用。
一、纤维素的基本介绍
1、纤维素的结构
纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β-（1→4）苷键连接而成的直链多聚体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C6H10O5化学结构的实验分子式为（C6H10O5）n早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。
O O
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1→4）苷键β-D-葡萄糖
纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）2、纤维素的物化性质
名称物理性质化学性质
纤维素1、相对分子量很大，故
还原性和变旋现象不显
著，所以多糖没有还原性
和变旋性。
1、纤维素本身含有极性
羟基、糖醛酸基等基团，
使纤维素纤维在水中表
面带负电。因此，当纤
维素纤维在水中往往引
起一些正电荷由于热运
动的结果在离纤维表面
由近而远有一浓度分
布。
2、纤维素能溶于
Schwitzer试剂或浓硫酸。
2、纤维素的酸水解：纤
维素大分子中的1,4-β-
苷键是一种缩醛键，对
酸特别敏感，在适当的
氢离子浓度、温度和时
间作用下，苷键断裂
3、水可使纤维素发生有
限溶胀[1]，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。
3、纤维素的碱性降解：
碱性水解：纤维素的配
糖键在一般情况下对碱
是比较稳定的，但在高
温条件下，纤维素也会
受到碱性水解。与酸性
水解一样，碱性水解使
纤维素的配糖键部分断
裂。
4、纤维素的溶解性，纤维素做为一种高分子化合物，特点就是分子量大，内聚力也较大，在体系中运动也比较困难，扩散能力差，它不能及时在溶剂中分散的产物。4、纤维素的酯化和醚化：成纤维素大分子的每个葡萄糖基中含有三个醇羟基，从而使纤维素有可能发生各种酯化、醚化反应，通过这些反应能够生成许多有价值的纤维素衍生物。
3、纤维素的具体分类
（1）多聚合纤维素：多聚合纤维素具有良好的生物相容性，是一种理想的防粘连材料。它可杜绝或减少由于粘连引起起的术后并发症，降低手术死亡率和病残率。
（2）木质素纤维：木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，外观为棉絮状，呈白色或灰白色。通过筛选、分裂、高温处理、漂白、化学处理、中和、筛分成不同长度和粗细度的纤维以适应不同应用材料的需要．由于处理温度高达250℃以上，在通常条件下是化学上非常稳定的物质，不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀，具有无毒、无味、无污染、无放射性的优良品质，不影响环境，对人体无害，属绿色环保产品，这是其它矿物质素纤维所不具备的。纤维微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散性和
（3）建筑级纤维素醚：按取代基的种类，纤维素醚可分为单醚（如甲基纤维素）和混合醚（如羟丙基甲基纤维素）。按可溶解性不同，可分为水溶性（如羟乙基纤维素）和有机溶剂溶解性（如乙基纤维素）等，干混砂浆主要用水溶性纤维素，水溶性纤维素又分为速溶型和经过表面处理的延迟溶解型。
（4）甲基纤维素（MC）：其分子式[C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n\]x
制备方法：将精制棉经碱处理后，以氯化甲烷作为醚化剂，经过一系列反应而制成纤维素醚。一般取代度为1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。属于非离子型纤维素醚。
（5）羟丙基甲基纤维素（HPMC）：分子式为
[C6H7O2(OH)3-m-n(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3\]n\]x
羟丙基甲基纤维素是产量、用量都在迅速增加的纤维素品种。是由精制棉经碱化处理后，用环氧丙烷和氯甲烷作为醚化剂，通过一系列反应而制成的非离子型纤维素混合醚。取代度一般为1.2~2.0。其性质受甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同，而有差别。
（6）羟乙基纤维素（HEC）：由精制棉经碱处理后，在丙酮的存在下，用环氧乙烷作醚化剂进行反应而制成。其取代度一般为1.5~2.0。具有较强的亲水性，易于吸潮。
（7）羧甲基纤维素（CMC）：分子式[C6H7O2(OH)2OCH2COONa\]n
由天然纤维（棉、等）经过碱处理后，用一氯醋酸钠作为醚化剂，经过一系列反应处理而制成离子型纤维素醚。其取代度一般为0.4~1.4，其性能受取代度影响较大。
二、纤维素的制备
方法一：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。纤维素的工业制法是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0.5～2h，反应结束后经冷却送人中和槽，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
三、纤维素的应用
1、食品添加剂:食品工业，细菌纤维素可以作为增稠剂、结合剂、成型剂和分散剂，或者作为纤维食品，在日本细菌纤维素被添加到饮料中，具有减肥保健之功效；
2、声音振动膜[2]:细菌纤维素经碱和(或)氧化剂以及热压处理后，提高了杨氏模数，用于制造具有高传播速度和高内耗(产生的声音清晰)的声音振动膜，目前已经有一些相关产品投放市场(如日本SONY公司的部分音响制品)；
3、人造皮肤:用纯化的细菌纤维素生产人造皮肤，用于烧伤、烫伤等，在潮湿条件下具有高的机械强度以及对气体和液体的高渗透性，优于常规皮肤代用品，在巴西已实现商业化；
4、医药新材料:细菌纤维素还可以替代棉、麻等纺织原料或者作为医药新材料，如纱布、绷带和药物载体，特别是利用对人体适应性好的特点，作为人工血管的医疗材料；
5、其他精细化学品:高强度纸添加剂作为化妆品高吸水材料和功能性树脂、哺乳动物细胞的培养载体、生物传感器、用于质量轻及强度高的建筑材料、特殊性能的膜材料等.日本细菌纤维素年产值已超过2亿元人民币。
6、木材：木材不仅是造纸工业的主要原料，也是纤维素化学工业的重要资源.我国是一个木材短缺的国家，根据2005年第六次全国森林资源清查的统计资料，森林覆盖率18.2%，禾草类资源却非常丰富. 木材纤维分为针叶材纤维和阔叶材纤维.前者平均纤维长度在2 mm以上，后者平均纤维长度在1.5 mm以下.针叶材纤维主要来源于冷杉属、云杉属、松属、铁杉属、落叶松属等木材。阔叶材纤维主要来源于杨属、桦木属、按属、锻属等。
7、工业：适用于干粉砂浆建材，内外墙耐水腻子粉（膏），粘结剂，填缝剂，界面剂，水性涂料，自流平剂等新型建材等。
四、纤维素的发展
1、提高原材料的可及性，反应活性以及反应的均一性，从而减少反应时间，
提高产物的利用率和转化率；
2、从多相反应逐渐向拟均相反应过渡[3]，提高改性基团分布的均一性，从而提高产物的综合性；
3、向优化生产工艺方向发展，达到节约能源、降低成本和零污染的目的；
4、从间歇生产到连续化生产的转化，提高生产效率。
五、纤维素的最新进展
纤维素是地球上最丰富的可再生资源，而且是绿色的、环境友好化工原材料。随着石油资源的日益枯竭，研究和开发以天然纤维素为原料的新精细化工产品将是21世纪可持续发展化学工程研究领域的重要课题之一尽管到目前为止，人们对纤维素的研究比较全面、彻底。
下列课题将是纤维素化学家们将来研究的重点和难点:
1、进一步研究纤维素超分子结构，寻找其不同结构本质原因，例如生物合成、氢键以及纤维素分子自组装性。
2、寻找纤维素的新工业级原料，例如国外正在研究的能源植物等。
3、寻找可以完全溶解纤维素并且不降解的绿色溶剂。
4、控制和优化细菌纤维素的合成条件。
5、寻找植物合成纤维素的机制。
6、进一步研究人工合成纤维素的其他途径和化学合成条件，解决室内无需光合作用即可合成纤维素的难题。
7、进一步高效地分离出纤维素纳米级原纤，达到节省能源、减少污染、提高效率的目的。
8、从分子水平上研究控制合成纤维素衍生物、再生纤维素以及纤维素晶体的物理化学结构，研究它们的自组装机理，从而获得特殊性能的新型功能精细化工产品。
9、开拓纤维素在新技术、新材料和新能源中的新应用，如液晶、色谱分离、绿色涂料、高效再生纤维素膜等。
参考文献
[1] 鲍文毅.徐晨.宋飞.纤维素/壳聚糖共混透明膜的制备及阻隔抗菌性能研究[J]高分子学
报.2015.1
[2] 叶代勇.黄洪.傅和青.陈焕钦. 纤维素化学研究进展[J]化工学报.2006.8
[3] 张智峰. 纤维素改性研究进展[J].化工进展.2010.8.5
一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚 体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C 6H 10 O 5 化学结构的实验分子式为 （C 6H 10 O 5 ） n 早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复 单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成
木质纤维素预处理方法的研究进展 摘要:概述了几种比较实用的木质纤维素预处理技术,总结了各种预处理技术的方法?原理以及优缺点,进而对木质纤维素预处理方法的发展前景进行了展望? 关键词:木质纤维素;预处理方法;研究进展 Research Advances of Pretreatment Technology of Lignocellulose Abstract: Some practical pretreatment technologies of lignocellulose were briefly introduced, including the main methods, principles, advantages and disadventages. And the development prospect of pretreatment technology of lignocellulose was put forward. Key words: lignocellulose; pretreatment method; research progress 随着世界经济的不断发展和石油资源的日益消耗,开发更加长久有效的能源是各国面临的一个巨大难题?作为一种可再生能源,生物质能源是中国能源可持续发展的必然战略选择之一?利用木质纤维素生产生物乙醇?丁醇等生物质燃料是生物质能源开发的重要内容?我国天然纤维素原料非常丰富(包括农作物秸秆?林业副产品?城市垃圾和工业废弃物等),利用生物技术分解和转化木质纤维素既是资源利用的有效途径,对于解决环境污染?食品短缺和能源危机又具有重大的现实意义? 1 木质纤维素的结构 木质纤维素是指以纤维素?半纤维素和木质素为主要成分的原料,3种成分在植物原料中的含量分别为35%~50%?15%~25%和15%~30%?纤维素是聚合度在 1 000~10 000的葡萄糖的线性直链聚合物,由结晶相和非结晶相交错形成,结晶相结构致密,阻碍纤维素的分解?半纤维素结构较纤维素简单,主要是由木糖?阿拉伯糖等戊糖及少量的葡萄糖?甘露糖和半乳糖等己糖形成的直链或支链聚合物,在适宜的温度下易于溶解在稀酸溶液中并降解成单糖?木质素是一种由苯丙烷结构单体组成的具有复杂三维结构的芳香族高聚物,在植物结构中发挥胶粘作用,将纤维素和半纤维素紧密结合在一起,增大茎秆的机械强度,起到木质化作用,阻碍微生物对植物细胞的攻击,同时减小了细胞壁的透水性?纤维素和半纤维素作为可酵解糖类,占原料总重的65%~75%[1]? 2 预处理的目的 木质纤维素的转化利用可分为原料预处理?酶水解和糖发酵3个阶段,主要的技
一：纤维素的结构分类及应用： 1）纤维素的结构： 2）纤维素的分类： 根据其在特定条件下的溶解度,可以分级为:α—纤维素，β-纤维素，γ-纤维素，α—纤维素指的是聚合度大于200的纤维素,β-纤维素是指聚合度为10一200的纤维素,γ-纤维素是指聚合度小于10的纤维素。 3）纤维素的应用： 纤维素是一多羟基葡萄糖聚合物,经过特定的物理或化学改性后,具有不同的功能特性,可以粉状，片状，膜，纤维以及溶液等不同形式出现,因此用纤维素开发的功能材料极具灵活性及应用的广泛性。 3.1 高性能纤维材料： 纤维素纤维是现代纺织业的重要原料之一,同时也是纤维素化工和造纸业的重要原料，当前,纸己经成为社会发展的必需品,不仅大量应用于印刷，日用品及包装物,还可以用于绝缘材料，过滤材料以及复合材料等领域,具有广泛而重要的用途。 3.2 可生物降解材料
纤维素能够作为可降解材料的基材使用,因为纤维素具有很多独特的优点:(1)纤维素本身能够被微生物完全降解;(2)维素大分子链上有许多轻基,具有较强的反应性能和相互作用性能,使得材料便于加工,成本低,而且无污染;(3)纤维素具有很强的生物相容性;(4)纤维素本身无毒,可广泛使用，由于纤维素分子间存在很强的氢键,而且取向度和结晶度都很高,使得纤维素不溶于一般溶剂，高温下分解而不融,所以无法直接用来制作生物降解材料,必须对其进行改性，纤维素改性的方法主要有醋化，醚化以及氧化成醛，酮，酸等。纤维素生物降解材料应用广泛,例如园艺品，农，林，水产用品，医药用品，包装材料及光电子化学品等,这里要特别提出的是纤维素在医学，光电子化学，精细化工等高新技术领域应用的更好西川橡胶工业公司研制开发的纤维素，壳聚糖系发泡材料存在很好的应用前景,其特点是重量轻，绝热性好，透气，吸水等,这些特点使其广泛应用于农业，渔业，工业，包装，医疗等各个领域。 3.3 纤维素液晶材料： 天然纤维素及其衍生物液晶是一类新颖的液晶高分子材料，和其它的纤维素衍生物液晶相比,新型的复合型纤维素衍生物液晶在纤维素大分子链中引入了刚性介晶基元,使得控制其液晶性质能够成为现实"这同时就为开发具有特殊性能的液晶高分子提供了新的研究领域,并且其相应的理论基础研究对探索高分子液晶的形成也有十分重要的指导意义，另外,由于天然纤维素是自然界取之不尽，用之不竭的可再生天然高分子,那么在石油及能源日益枯竭的今天,我们就很有必
再生纤维素纤维行业“十三五”发展规划 ——中国化学纤维工业协会纤维素纤维分会 前言 再生纤维素纤维是采用富含纤维素的植物原料，经一系列的化学处理和机械加工而制的的纤维，主要品种包括粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维等传统再生纤维素纤维，以及以天丝为代表的新型溶剂法纤维素纤维等。 再生纤维素纤维是重要的纺织材料之一，具有很好的吸湿性、染色性和舒适性。在人们对产品可回收、可降解、对织物舒适性要求越来越高的条件下，其在纺织原料中凸现出越来越重要的作用，另外，其原料为可再生资源，是循环经济可持续发展的重要化学纤维产品。因此，再生纤维素纤维有着更为重要的意义和广泛的发展空间。 我国再生纤维素纤维工业的整体水平和竞争能力的发展将对世界再生纤维素纤维工业 产生重要影响。“当前纺织行业发展的新常态特征日益凸显，对于企业提出更高的调整转型的要求，企业发展压力和挑战将持续增加，但同时也隐含着外部发展的机遇和行业自身提升的动力”。在当前新常态下如何生存与发展是再生纤维素纤维行业“十三五”面临的迫切任务。 《再生纤维素纤维行业“十三五”发展规划》总结分析了我国再生纤维素纤维制造行业的发展现状及特点，存在主要问题和产业发展趋势，明确了“十三五”期间行业发展由“数量型”向“技术效益型”战略转变的指导思想，明确了发展目标和发展重点，提出了发展高新技术、功能性、差别化纤维的技术方向和主要任务。对贯彻落实《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》精神和《纺织工业“十三五”发展纲要》的具体要求，推动再生纤维素纤维行业的科技进步和自主创新，实现全面、协调和可持续发展，具有重要的指导作用。 一、“十二五”发展规划完成情况及特点 我国是世界最大的再生纤维素纤维生产国，主要生产粘胶纤维、醋酸纤维（用于烟草行业）、NMMO溶剂法纤维素纤维、低温尿素溶解纤维素纤维等。其主要产品是粘胶纤维，约占世界粘胶纤维总量近三分之二。原料采用进口木浆，进口棉短绒生产棉浆，国产木浆、棉浆、竹浆、纸改浆等品种，原料进口依存度约在60%左右。 “十二五”期间，纤维素纤维行业在大宗原料、纤维生产方面基本完成规划目标。在原料利用上发展较慢，木浆发展较快，许多大型纸浆生产企业都在转产溶解浆，溶解木浆产能已达150余万吨。棉浆生产由于资源受限，总量萎缩。竹、麻浆产量较低，秸秆利用进展缓慢。粘胶纤维工业在生产设备、工艺技术、产品质量、节能减排等方面都有了大幅度提高。高湿模量纤维、NMMO溶剂法纤维素纤维、低温尿素溶解纤维素纤维等也有了可喜的进步。 其特点是：企业规模不断增强、产量持续增长，产业集中度进一步加大、产业链配套有
DEAE-纤维素 1 简介 DEAE-纤维素，它采用平均粒径为50μm的颗粒型亲水高分子聚合物，表面又用大分子糖链接枝，使它有更高的比表面积和更好的生物兼容性，保持更高载量，同时又具有更好的分辨率。由于比表面积大，平衡和洗脱的时间也更短。它经过接枝即使是纯化病毒，质粒等超大分子的物质，载量基本保持不变。 本产品物理和化学稳定性好，使用寿命长，操作方便。 2 填料特征： 3 应用的注意事项： 3.1 色谱柱装填 （1）所需要用到的材料的温度要与色谱操作的温度一样，液体最好做脱气处理。填料可直接称量需要的量用缓冲液溶涨一小时装柱即可。 （2）在柱子下端加入20%乙醇，以除去柱子中的空气，关闭柱子出口，在柱内保留少量的20%乙醇。20%乙醇容易产生气泡，可以在里面加1%吐温避免气泡产生。也可以换成纯水装柱子，但是需要把填料中的20%乙醇也换成纯水，具体的方法取需要体积的填料在抽滤漏
斗上进行，也可以小心倾去填料上的20%乙醇，再换成5倍体积的纯水，反复沉淀去上清，5次左右就可以用于装柱子。 （3）此填料颗粒比较细，所以一定要注意柱子要选择合适的筛网，不能漏，也可以取点填料加到筛网上试试，如果没有问题再将填料连续倒入柱子时，要用玻璃棒的紧靠柱子内壁引流，以减少气泡的产生，让填料先自然沉降到填料体积不再变化，而填料和上面的液体很好分层，上层溶液完全澄清，就可以开泵用适当的流速压柱子，填料体积不再变化后，再把转换头紧顶在填料上就可以平衡柱子使用。使用的流速要小于装柱子的流速。 （4）在装柱子前，填料从冰箱中取出至少要室温放置2-3个小时，这样避免装柱子时由于温度变化而使柱子中产生气泡。 3.2 蛋白的结合 样品的盐浓度和pH要尽量和平衡柱子的缓冲液一致，盐浓度过高或者pH带低也许挂不上，所以要根据自己的样品做适当调整。 3.3 蛋白的洗脱 这个填料如果采用线性梯度洗脱，柱子的直径和高度比最好是大于10，数值越大越有利于分离，而且样品最好别上太多，可以按约10mg/ml上样，如果采用阶段洗脱的方法，装短粗柱子就可以，上样量也没有限制。阶段洗脱容易放大，重复性好，如果洗脱条件好完全可以得到和线性梯度一样或者更好。采用什么方法完全根据自己需要。 4 再生清洗 （1）每次用完最好用0.5MNaOH含2M NaCl洗5个床体积，再用水洗5个柱床体积，然后用20%乙醇保存，使用3-5次后在水洗之后再用70%的乙醇或30%异丙醇都含1%吐温洗5个柱床体积，最后20%的乙醇流洗5个柱床体积。 （2）有机溶剂和水混合很容易产生气泡，为了避免这样情况，可以把配好的有机溶剂在室温放置过夜，再使用，这样可以避免气泡进柱子而导致柱子不能正常使用。 5 保存 在20%乙醇中，4℃下长期保存。
DEAE--52纤维素的处理 关于DEAE52纤维素的处理只有简单的几步，如下: 1.先将干粉的纤维素浸泡在蒸馏水中，一段时间大约3小时左右，我偏爱这个时间，去除杂质，最好抽干一下； 2.再用0.5mol/l的HCl溶液浸泡2小时，用去离子水洗净至PH中性，并抽干； 3.将抽干的纤维素再浸泡在0.5mol/l的NaOH溶液中2小时，用去离子水洗至中性，抽干。即可用了 对于用过的纤维素，可以重复利用多次，但需要经过再生处理后才可以使用。再生处理可先用高浓度NaCl (1－2 mol/L)过柱冲洗柱床，以除去DEAE－52阴离子交换纤维所吸附的成份。然后，再用0.5 mol/L的HCl和NaOH处理，处理方法与预处理完全相同。 DEAE－纤维素的处理及装柱 （1）处理 本实验采用的是DEAE－纤维素DE 52 是弱酸型阴离子交换剂，具体处理方法为：先将DE52阴离子交换剂干粉浸泡于蒸馏水中，去除杂质；再在0.5N的HCL溶液中浸泡1－2h,再用无离子水或蒸馏水洗至pH值中性或PH4以上，并将其在抽滤漏斗中抽干；将抽干的离子交换剂浸泡在0.5N的NaOH溶液中1－2h，再用无离子水或蒸馏水将其洗至中性。 （2）装柱 将层析柱清洗干净垂直固定到层析架上，加1/3体积的无离子水，打开下出液口，水流畅通，即刻将小烧杯中装有适宜浓度的柱材，轻轻倒入层析柱中，凝胶自然慢慢沉降再层析柱底部，凝胶沉积直到离层析柱上端1.5－2cm处，停止装柱。层析柱上端进液口连接恒流泵，下出口连接蛋白质监测仪，待层析柱的平衡。 （3）平衡 在柱层析上样前必须对层析柱进行平衡，所谓平衡就是将层析柱中的溶液用层析过程的缓冲液（洗脱液）置换出来，使层析柱中的缓冲系统与柱层析过程中的系统一致。其方法是：利用层析柱上端的恒流泵将平衡缓冲液泵入到层析柱内，打开层析柱下端的出口，平衡液流速在0.5-1ml/min，当下出口流出液的PH值与平衡缓冲液的PH值一致时，层析柱达到了平衡。在本实验中，用0.002M Tris-HCL缓冲液PH7.4(内含0.0001M EDTA)，预先将DE-52柱进行平衡。 DEAE—纤维素的活化 称取IgDEAE32或52，放入5ml量筒中，加蒸馏水浸泡过夜，观察溶胀后DEAE 的体积。根据所需层析柱的柱床体积计算所需DEAE的用量，称取所需DEAE用蒸馏水浸泡过夜，其间换几次水，每次除去细小颗粒。抽干，改用0.5ml/LNaOH溶液浸泡1h以上，抽干（可用布氏漏斗），用无离子水漂洗，使pH至8左右（用pH试纸检查）。再改用0.5ml/LHCl溶液浸泡1h以上，去酸溶液，用无离子水洗至pH6左右。本实验中在用前应以0.0175mol/L，pH6.7磷酸盐缓冲液，浸泡平衡后使用。 DEAE—纤维素的再生
三、纤维素（5个产品，6个专利） （一）粘胶纤维 （1）（王乐军）采用甜高粱杆制备粘胶纤维的方法（200710014608.X） 【专利要点】本发明公开了一种采用甜高粱杆制备粘胶纤维的方法，为采用甜高粱杆为原料制成甜高粱杆纤维素浆粕，再利用甜高粱杆纤维素浆粕生产粘胶纤维，包括备料、蒸煮、放料、洗选、除砂、浓缩、氯碱化、次氯酸钠漂白、洗涤、浓缩、抄造、浸渍和压榨、老成、黄化、研磨、溶解、混合、过滤、脱泡、过滤、纺丝、牵伸、后处理工序等步骤生产粘胶纤维。本发明的方法有效的去除了甜高粱杆内的杂质，从而制得一种纤维素含量高、白度好，而戊糖、灰份等杂质含量较低的优质甜高粱杆粘胶纤维。【技术领域】本发明涉及紡织技术领域，尤其是涉及一种采用甜高梁杆制备粘胶纤维的方法。 【背景技术】随着人们生活水平面的日益发展，人们对紡织纤维的需求量越来越大，而其中粘胶纤维就占有相当大的比例。当前人们用来生产粘胶纤维的原料主要是采用阔叶木、针叶木或是棉短绒，但是由于随着近年来粘胶纤维工业和造纸工业的迅速发展，对阔叶木、针叶木等木材和棉短绒需求量大大增加，导致了粘胶纤维用主要原料空前紧张。而甜高粱是当前的一种重要的经济农作物，种植面积较大，其不仅含有大量的糖份，出糖率较高，多为人们用来生产糖类，而且甜高梁杆还含有大量的纤维素，其含量可达14?18%，是制作生产粘胶纤维浆粕的好原料，甜髙梁杆的产量每公顷可达7.5?15 吨。甜高梁内纤维的结构具有较高的密度，可产生同质片状物，从而非常适应于制作生产粘胶纤维浆粕的原料。但是目前却没有采用甜高粱杆为原料来制作用于生产粘胶纤维的纤维素桨粕和粘胶纤维的成熟方法和工艺，因此研发采用甜髙粱杆为原料来制作用于生产粘胶纤维的纤维素浆粕和粘胶纤维的成熟方法和工艺，将甜高粱杆开发成为一种新的粘胶纤维原料成为人们急需解决的问题。 【发明内容】本发明所要解决的技术问题是提供了一种釆用甜高粱杆制备粘胶纤维的方法，通过本发明中的方法能
DEAE-纤维素DE-52使用说明 DEAE-纤维素(52) 使用说明书 一简介 DEAE-纤维素，它采用平均粒径为50μm的颗粒型亲水高分子聚合物，表面又用大分子糖链接枝，使它有更高的比表面积和更好的生物兼容性，它在高流水下保持更高载量，同时又具有更好的分辨率。由于比表面积大，平衡和洗脱的时间也更短。它经过接枝即使是纯化病毒，质粒等超大分子的物质，载量基本保持不变。 本产品物理和化学稳定性好，使用寿命长，操作方便。 二、填料特征： 特点载量大，分辨率好，流速高，使用方便。 基质高度交联纤维素 配基二乙基氨基乙基 配基密度40μmol /ml 吸附载量180mg HSA/ml 填料的颗粒大小50μm 最大流速300cm/h pH范围3-10，在位清洗时pH范围可到2-11 化学稳定性各种缓冲液及盐，0.5M NaOH及醋酸，8M脲，6M盐酸胍， 乙醇，异丙醇等 物理稳定性0.1M中性缓冲液中，120℃30min 保存温度+4~30℃ 保存干粉,1g=3-4ml 三、应用的注意事项： 1) 色谱柱装填
1、所需要用到的材料的温度要与色谱操作的温度一样，液体最好做脱气处理。填料可直接称量需要的量用缓冲液溶涨一小时装柱即可. 2、在柱子下端加入20%乙醇，以除去柱子中的空气，关闭柱子出口，在柱内保留少量的20%乙醇。20%乙醇容易产生气泡，可以在里面加1%吐温避免气泡产生。也可以换成纯水装柱子，但是需要把填料中的20%乙醇也换成纯水，具体的方法取需要体积的填料在抽滤漏斗上进行，也可以小心倾去填料上的20%乙醇，再换成5倍体积的纯水，反复沉淀去上清，5次左右就可以用于装柱子。 3、此填料颗粒比较细，所以一定要注意柱子要选择合适的筛网，不能漏，也可以取点填料加到筛网上试试，如果没有问题再将填料连续倒入柱子时，要用玻璃棒的紧靠柱子内壁引流，以减少气泡的产生，让填料先自然沉降到填料体积不再变化，而填料和上面的液体很好分层，上层溶液完全澄清，就可以开泵用适当的流速压柱子，填料体积不再变化后，再把转换头紧顶在填料上就可以平衡柱子使用。使用的流速要小于装柱子的流速。 4、在装柱子前，填料从冰箱中取出至少要室温放置2-3个小时，这样避免装柱子时由于温度变化而使柱子中产生气泡。 2) 蛋白的结合 样品的盐浓度和pH要尽量和平衡柱子的缓冲液一致，盐浓度过高或者pH带低也许挂不上，所以要根据自己的样品做适当调整。 3) 蛋白的洗脱 这个填料如果采用线性梯度洗脱，柱子的直径和高度比最好是大于10，数值越大越有利于分离，而且样品最好别上太多，可以按约10mg/ml上样，如果采用阶段洗脱的方法，装短粗柱子就可以，上样量也没有限制。阶段洗脱容易放大，重复性好，如果洗脱条件好完全可以得到和线性梯度一样或者更好。采用什么方法完全根据自己需要。 四、再生清洗 1、每次用完最好用0.5MNaOH含2M NaCl洗5个床体积，再用水洗5个柱床体积，然后用20%乙醇保存，使用3-5次后在水洗之后再用70%的乙醇或30%异丙醇都含1%吐温洗5个柱床体积，最后20%的乙醇流洗5个柱床体积。 2、有机溶剂和水混合很容易产生气泡，为了避免这样情况，可以把配好的有机溶剂在室温放置过夜，再使用，这样可以避免气泡进柱子而导致柱子不能正常使用。
木质纤维素预处理技术 单独某一种预处理方法并非对任何原料都有较好的效果。目前的木质纤维素预处理方法有很多种，可分为物理法、化学法、物理化学法、分步组合法和生物法几大类。 1物理方法 物理方法预处理主要是增大比表面积、孔径，降低纤维素的结晶度和聚合度。常用的物理方法包括机械粉碎、机械挤出、高能辐射等[1]。 1.1机械粉碎 机械粉碎即将物料切碎、碾磨处理成10～30mm或0.2～2mm的颗粒，比表面积增高，结晶度、聚合度降低，可及度增加，有利于提高基质浓度和酶解效率，但不能去除木质素及半纤维素。 粉碎分为干粉碎、湿粉碎，包括球磨、盘磨、辊磨、锤磨、胶体磨、机械挤出等，胶体磨适用湿物料，而球磨对干、湿物料都适合。 由于粒径与能耗相关，经济性不高，效果单一，故粉碎常与其他方法相互补充[2]。研究表明，甘蔗渣、麦秆经球磨与盘磨粉碎后酶解率及乙醇得率均显著提高；经宽角X射线衍射分析，球磨主要通过降低结晶度改善酶解，而盘磨则主要依靠去纤维化。机械挤出是一种应用前景良好的预处理新技术，处理效果受到设备尺寸及参数的影响。物料通过挤出器时在热、混合和剪切作用下引起物理、化学性质的改变，依靠螺旋挤出转速及温度打破木质纤维结构，引发去纤维化、纤维化效应，缩短纤维长度，改善了酶对底物的可及性[1]。 1.2高能辐射 高能辐射是用高能射线如电子射线、γ射线对原料进行预处理，可使纤维素聚合度下降，降解为小纤维片段、寡葡聚糖甚至纤维二糖，使结构松散，打破纤维素晶体结构，增加反应活性。 采用γ射线辐照处理秸秆，可使纤维素酶解转化率提高至88.7%。KIM等[3]证明电子束照射确实能增加纤维素的酶解率：稻秆用80kGy、0.12mA、1MeV的电子束照射后酶解葡萄糖得率达52.1%，比直接酶解的22.6%增加近30%。 2化学方法 2.1酸预处理 酸法是研究得最早、最深入的化学预处理方法，分为低温浓酸法和高温稀酸法。低温浓酸(如72%H2SO4、41%HCl、100%TFA)处理效果通常优于高温稀酸，能溶解大部分纤维素和半纤维素，但是其毒性、腐蚀性及危害大，需要特殊的防腐反应器，酸回收难度较大，后期中和需消耗大量的碱，因此应用受到限制[2]。稀酸法是目前较常用而成熟的方法之一，生物质在较高温度(如140～190℃)和低浓度酸(如0.1%～1%硫酸)作用下，可实现较高的反应速率，半纤维素组分几乎100%除去，纤维素的平均聚合度下降，反应能力增大，酶水解率显著提高，但去除木质素不很有效。稀酸法因其效果好、污染少成为研究的热点并获得了较大进展，如美国国家可再生能源实验室(NREL)开发了比较成熟的稀硫酸预处理—酶解发酵工艺并建成了中试装置。稀酸法最大的缺点是产生副产物如甲酸、乙酸、糠醛、羟甲基糠醛、糖醛酸、己糖酸等，即影响酶解又抑制微生物生长和发酵。稀酸法可在较高温度(180℃)处理较短时间(5min)也可在较低温度(120℃)处理较长时间(30～90min)，温度和酸浓度越剧烈预处理效果越好，但抑制产物会增加。 CHEN等[4]提出“半纤维素/纤维素分离-分步发酵”(XCFSF)工艺路线，玉米芯经稀硫酸预处理后木糖得率为78.4%，纤维素回收率为96.81%，水解木糖和纤维素残渣酶解后的糖液发酵乙醇，酶解残渣同步糖化发酵(SSF)，最终将70.4%的半纤维素和89.77%的纤维素转化为乙醇。酸可以用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、碳酸等无机酸，也可用乙酸、丙酸、草酸等有机酸。将蔗渣在高于160℃条件下经稀磷酸预处理，可有效水解半纤维素为单糖，且副反应少[5]。用80%乙酸、0.92%硝酸在120℃处理麦秆20min，81%的半纤维素和92%的木质素被水解或
主要分为甲基纤维素（MC)，羟丙基甲基纤维素(HPMC），羟乙基纤维素（HEC），羧甲基纤维素（CMC） 附：HPMC与MC、HEC、CMC的应用区别 HPMC和MC是两种不同的产品。 1、甲基纤维素（MC）分子式 将精制棉经碱处理后，以氯化甲烷作为醚化剂，经过一系列反应而制成纤维素醚。一般取代度为 1.6~2.0，取代度不同溶解性也有不同。属于非离子型纤维素醚。 （1）甲基纤维素可溶于冷水，热水溶解会遇到困难，其水溶液在pH=3~12范围内非常稳定。与淀粉、胍尔胶等以及许多表面活性剂相容性较好。当温度达到凝胶化温度时，会出现凝胶现象。 （2）甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度、颗粒细度及溶解速度。一般添加量大，细度小，粘度大，则保水率高。其中添加量对保水率影响最大，粘度的高 低与保水率的高低不成正比关系。溶解速度主要取决于纤维素颗粒表面改性程度和颗粒细度。在以上几种纤维素醚中，甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素保水率较高。 （3）温度的变化会严重影响甲基纤维素的保水率。一般温度越高，保水性越差。如果砂浆温度超过40℃，甲基纤维素的保水性会明显变差，严重影响砂浆的施工性。 （4）甲基纤维素对砂浆的施工性和粘着性有明显影响。这里的“粘着性”是指工人涂抹工具与墙体基材之间感到的粘着力，即砂浆的剪切阻力。粘着性大，砂浆的剪切阻力大，工人在使用过程中所需要的力量也大，砂浆的施工性就差。在纤维素醚产品中甲基纤维素粘着力处于中等水平。 2、羟丙基甲基纤维素（HPMC）分子式为 羟丙基甲基纤维素是近年来产量、用量都在迅速增加的纤维素品种。是由精制棉经碱化处理后，用环氧丙烷和氯甲烷作为醚化剂，通过一系列反应而制成的非离子型纤维素混合醚。取代度一般为 1.2~2.0。其性质受甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同，而有差别。 （1）羟丙基甲基纤维素易溶于冷水，热水溶解会遇到困难。但它在热水中的凝胶化温度要明显高于甲基纤维素。在冷水中的溶解情况，较甲基纤维素也有大的改善。 （2）羟丙基甲基纤维素的粘度与其分子量的大小有关，分子量大则粘度高。温度同样会影响其粘度，温度升高，粘度下降。但其粘度高温度的影响比甲基纤维素低。其溶液在室温下储存是稳定的。 （3）羟丙基甲基纤维素的保水性取决于其添加量、粘度等，其相同添量下的保水率高于甲基纤维素。 （4）羟丙基甲基纤维素对酸、碱具有稳定性，其水溶液在pH=2~12范围内非常稳定。苛性钠和石灰水，对其性能也没有太大影响，但碱能加快其溶解速度，并对粘度销有提高。羟丙基甲基纤维素对一般盐类具有稳定性，但盐溶液浓度高时，羟丙基甲基纤维素溶液粘度有增高的倾向。
纤维素资源 纤维素是世界上最丰富的可再生自然资源。我国每年仅 作物秸秆的纤维产量就达2亿t以上,有效地开发和利用纤维 素作为饲料来源,是解决我国饲料资源紧张、人畜争粮这一突 出矛盾的关键,也是促进我国畜牧业可持续发展的有效途径。 资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主 要的挑战。生物资源是可再生性资源，地球上每年 光合作用的产物高达1.5×10 11~2.0×10 11 t，是人类社会赖以生存的基本物质来源。其中90％以上为木 质纤维素类物质，[1] 其中的纤维素是地球上最丰富 的多糖物质，[2] 这类物质是植物细胞壁的主要成分， 也是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。我国 的纤维素资源极为丰富，每年农作物秸秆的产量 达5.7×10 8t，约相当于我国北方草原年打草量的50 倍。目前这部分资源尚未得到充分的开发利用，主 要用于燃料，畜牧饲料与积肥，不仅利用率低，还 对环境造成一定的污染。 [3]随着世界人口迅速增长、 粮食、矿产资源日渐枯竭，开发高效转化木质纤维 素类可再生资源的微生物技术，利用工农业废弃物 等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品，即 化工原料的“绿色化”，具有极其重大的现实意义和 光明的发展前景。 2010年7月15日 生物质再生纤维素纤维资源丰富 2010年7月15日纺织服装周刊 再生纤维素纤维资源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、可用于生产纤维的植物资源。它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，获取容易，适宜持久地开发利用。 再生纤维素纤维资源种类繁多，主要有甘蔗渣棉短绒、木材、竹子、麻秆、秸秆、棉秆、芦苇、稻草等等。据统计，目前世界上每年木材的循环量达到1.5 亿吨，可
1 废水情况介绍 1.1废水来源 纤维素醚生产过程中加入过量碱液进行醚化，又加入酸液进行中和，酸碱中和产生大量的钠盐类溶液，末端压滤固液分离段将含盐溶液排除，此外由于反应阶段投加一定量的可溶性有机溶剂，会随着压滤液排出，还有一部分纤维素由于压滤滤布的捕集效率不稳定而流失排出。 综上可知，纤维素醚废水污染源主要有盐类、可溶有机溶剂、微细纤维素等物质。 1.2 废水水质 生产初期的废水未经处理，由于蒸发和与其他单位排出的废水稀释后，污染浓度降低。经取样化验分析，水质情况如表1-1所示。 我们知道，氯离子在稀释过程中不会发生降解，院外的废水稀释倍数为34倍，而COD与BOD相应的稀释倍数为71倍和30倍，这就说明COD在盐度稀释之后有一定的生物降解，并且部分转化为BOD。 1.3 废水水量 经与厂家现场沟通，目前日产废水量为15m3,废水间歇排放。 2 工艺选定 2.1 物化试验过程 针对该废水的水质情况，结合高盐难降解的特性，初步选取“混
凝加沙沉淀+生化”的工艺路线。 混凝剂选择聚铁、聚铝、硅藻土和70目石英砂，定性试验发现聚铁混凝沉淀的出水效果感观较为透明，定量试验确定在320mg/L的投药量会出现泥水分离界面，下一步进行“硅藻土+聚铁”混凝试验，出水的COD测试结果见表2-1。 表2-1 纤维素废水物理试验水质情况 2.2 生化试验过程 采用云岗污水处理厂生化污泥，将纤维素废水进行生化试验，出水的COD测试结果见表2-2。 2.3 工艺确定 经上述试验可知，采用“加沙混凝沉淀+厌氧+好氧”可将纤维素废水处理达到出水COD mg/L。 3 工艺设计 3.1
2015年第34卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS?767? 化工进 展 纤维素的改性及应用研究进展 罗成成，王晖，陈勇 （中南大学化学化工学院，湖南长沙410083） 摘要：植物纤维素是天然的可再生资源，对纤维素的改性利用一直是研究的热点。本文简要介绍了纤维素的结构与性质，综述了纤维素的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等，其中化学改性是最主要的方法，包括酯化、磺化、醚化、醚酯化、交联和接枝共聚等，通常涉及其结构中羟基的一系列反应。通过改性，引进了一系列离子型基团，有利于增强纤维素的亲水性。经改性后的纤维素与之前相比，结晶度和聚合度明显降低，可及度明显提高，无论物理性质还是化学性质都表现出更大的优越性。其后回顾了纤维素衍生物在食品、造纸以及建筑行业中的一些研究应用成果，阐述了其在医药及废水处理等方面的研究进展，并展望了纤维素衍生物的发展前景。 关键词：纤维素；纤维素衍生物；化学改性 中图分类号：TQ072文献标志码：A文章编号：1000–6613（2015）03–0767–07 DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.03.028 Progress in modification of cellulose and application LUO Chengcheng，WANG Hui，CHEN Yong （School of Chemistry and Chemical Engineering，Central South University，Changsha410083，Hunan，China）Abstract：Plant cellulose is a natural renewable resource，and application of the modified cellulose has been a research focus.The structure and properties of cellulose are described，and cellulose modification methods are reviewed，including physical，chemical and biological methods.The main method is chemical modification，including esterification，sulfonation，etherification，ether esterification，crosslinking and graft copolymerization，which involve the reactions of hydroxyl groups in the cellulose.Hydrophilcity of cellulose could be enhanced by introduction of ionic groups. Compared with non-modified cellulose，crystallinity and degree of polymerization of modified cellulose decrease significantly，whereas accessibility is improved remarkably，with superior physical and chemical properties.Finally，the research achievements of cellulose derivatives in food，paper and construction industries are reviewed.Research progresses in pharmaceuticals，wastewater treatment and other areas are presented.Future applications of cellulose derivatives are prospected. Key words：cellulose;cellulose derivatives;chemical modification 纤维素是植物细胞壁的主要成分，在自然界中分布甚广，是取之不尽、用之不竭的天然高分子化合物。由于纤维素具有无毒无害、可生物降解、相容性好、价格低廉且可再生等优点，人类对纤维素的利用一直在不断推陈致新，广泛用于食品、医药、建筑、造纸、废水处理、印刷、电子、日化等各个方面，纤维素的消耗一直呈递增趋势。随着人类环保意识的不断加深，纤维素及其衍生物的推广应用还将继续成为热点。 1纤维素的结构与性质 纤维素环状结构是由D-吡喃葡萄糖环以β-1,4 收稿日期：2014-08-20；修改稿日期：2014-10-15。 第一作者：罗成成（1990—），女，硕士研究生。联系人：王晖，教授，博士生导师。E-mail huiwang1968@https://www.doczj.com/doc/f48670772.html,。
纤维素纤维基本知识 一、概述 纤维素纤维如棉、苎麻、黄麻、大麻、蕉麻、剑麻、木棉及粘胶纤维、TENCEL纤维、铜氨纤维的主要组成物质为纤维素。除纤维素之外，还有各种伴生物质。 纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基联结起来的线型大分子，分子式可写成（C6H10O5）n。通常认为纤维素是β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4苷键联结而成的大分子，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧。纤维素的结构式中有以下几个特点： （1）纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端的）上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是两个仲醇基，6位上是一个伯醇基，它们具有一般醇基的特性； （2）在左端的葡萄糖剩基上都含有四个自由存在的羟基，但实际上在右端的剩基中含有一个潜在的醛基。按理纤维素也应具有还原性质，但是由于醛基数量甚少，所以还原性就不显著，然而会随着纤维素分子量的变小而逐渐明显起来。 二、纤维素的主要化学性质 人们在对纤维素分子结构有正确认识之前，由于广大劳动人民的实践，对纤维素的化学性质早已有了一定的了解，并能利用这些性能进行一些有关的加工。随着对纤维素分子结构，纤维的形态和超分子结构认识的不断加深，就更有利于人们自觉地去利用这些性能和掌握有关的加工过程。纤维的结构决定了纤维的性能，而纤维的性能则必然是纤维结构的反映，两者是紧密相联的。 1. 纤维素纤维进行化学反应的特征 从纤维素的分子结构来看，它至少可能进行下列两类化学反应：一类是与纤维素分子结构中联结葡萄糖剩基的苷键有关的化学反应。例如：强无机酸对纤维素的作用就属此类；另一类则是纤维素分子结构中葡萄糖剩基上的三个自由羟基有关的化学反应。例如对染料和水分的吸附、氧化、酯化、醚化、交链和接枝等。 从纤维素纤维的形态和超分子结构来看，在保持纤维状态下进行化学反应时，具有不均一的特征，染整加工中所进行的化学反应往往多属此类。产生这种反应不均一性的原因，除了由于纤维表面和内部与反应溶液接触先后不同以及试剂的扩散有关外，从根本上来说则是与纤维的形态和超分子结构的不均一性有关；其次则与反应介质的性能、试剂分子的大小和性能有关。纤维素分子在纤维中组成层、原纤、晶区和无定形区，或者说组成了侧序度高低不同区域，形成了特定的形态和超分子结构。不同的试剂在不同的介质中只能深入到纤维中某种侧序度以下的区域（称为可及区），而不能到达侧序度更高的区域（称为非可及区），以致造成各部分所发生的化学反应程度的不均一。 2. 吸湿和溶胀 在大气中，所谓干燥的纤维素纤维实际上并非绝对干燥的，而是吸附着一定的水分。纤维中水分的含量通常是采用吸湿率或回潮率以及含水率这两项指标表示的。若以D表示试样的绝对干燥重量，W为试样吸收水分的重量，则回潮率或吸湿率（R）和含水率（M）分别是纤维在大气中吸湿的多少，除了与纤维种类有关外，还与大气相对湿度和温度有关。例如棉纤维在相对湿度为65%，温度为20℃的标准状态下的吸湿率大约为7~8%。如果把比较干燥的纤维放置到比较潮湿的环境中去，经过一定时间后则纤维的吸湿率回增加到一定值，建立起动态平衡，这种现象称之为增湿；相反，把比较潮湿的纤维放置在比较干燥的环境中，则纤维的吸湿率会逐渐减小，直到建立起动态平衡，这种情况称之为脱湿滞后现象。纤维的增湿与脱湿的吸湿率并不相等，该现象称为吸湿滞后现象。 纤维的吸湿主要是发生在纤维的无定型区和晶区的表面。关于纤维的吸湿机理，通过研究，
纤维素的制备综述 摘要：纤维素（cellulose）是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最为丰富的生物资源，是人类研究最早、资源最丰富的一种天然高分子，与人类关系十分密切。纤维素主要是来自于植物，也是高等植物中最主要的结构材料，是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。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。还有报告称宇宙空间也存在纤维素。中国最早认识到纤维素的重要功能并发明了造纸术，对人类文化起到了强大的推动作用。 一、纤维素的基本介绍 1、纤维素的结构 纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β-（1→4）苷键连接而成的直链多聚体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C6H10O5化学结构的实验分子式为（C6H10O5）n早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）2、纤维素的物化性质
名称物理性质化学性质 纤维素1、相对分子量很大，故 还原性和变旋现象不显 著，所以多糖没有还原性 和变旋性。 1、纤维素本身含有极性 羟基、糖醛酸基等基团， 使纤维素纤维在水中表 面带负电。因此，当纤 维素纤维在水中往往引 起一些正电荷由于热运 动的结果在离纤维表面 由近而远有一浓度分 布。 2、纤维素能溶于 Schwitzer试剂或浓硫酸。 2、纤维素的酸水解：纤 维素大分子中的1,4-β- 苷键是一种缩醛键，对 酸特别敏感，在适当的 氢离子浓度、温度和时 间作用下，苷键断裂 3、水可使纤维素发生有 限溶胀[1]，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。 3、纤维素的碱性降解： 碱性水解：纤维素的配 糖键在一般情况下对碱 是比较稳定的，但在高 温条件下，纤维素也会 受到碱性水解。与酸性 水解一样，碱性水解使 纤维素的配糖键部分断 裂。
微晶纤维素是一种白色、无臭、无味、多孔、易流动粉末，不溶于水、烯酸、氢氧化钠溶液及一般有机溶剂。聚合度约220，结晶度高。为高度多孔颗粒或粉末。 一、微晶纤维素主要有三大特性： 1、吸附性：为多孔性微细粉末，可以吸附其他物质如水、油及药物等。比表面积随无定形 区比例的增大而增大。 2、分散性：微晶纤维素在水中经剧烈搅拌，易于分散生成奶油般的凝胶体。胶态微晶纤维 素因含有亲水性分散剂，在水中能形成稳定的悬浮液，程不透明的“奶油”状或凝胶状。 3、反应性能：在稀碱液中少部分溶解，大部分膨化，表现出较高的反应性能。 二、微晶纤维素在国内应用领域： 1、医药卫生：①微晶纤维素分子之间存在氢键，受压时氢键缔合，故具有高度的可压性， 常被用作于粘合剂；压制的片剂遇到液体后，水分迅速进入含有微晶纤维素的片剂内部，氢键即刻断裂，因此可做为崩解剂。此外微晶纤维素的密度较低，比溶剂较大，粒度分布较宽，又常被用作稀释剂。②医药行业中MCC主要被用在两个方面，一是利用他在水中强搅拌下易于形成凝胶的特性，用于制备膏状或悬浮状类药物；二是利用其成型作用，而用于医用压片的赋形剂。目前医药行业中压片赋形剂可分为两类，一是传统方法使用淀粉赋形剂；第二类是利用新型的纤维素赋形剂。使用淀粉的工艺必须经过造粒阶段，而使用MCC则因为其流动性好，本身具有一定的粘合性直接压片，因此能工艺简化，生产效率得以提高，例外使用MCC还有服用后崩解效果好、药效快、分散好等优点，因此使用MCC在压片赋形剂上得以广泛推广应用。 2、微晶纤维素在食品工业领域的应用：
微晶纤维素作为食品添加剂的主要作用有：泡沫稳定性；高温稳定性；液体的胶化剂； 悬浮剂；乳化稳定性等。其中乳化稳定性是微晶纤维素在食品工业领域最主要的功能。 3、微晶纤维素在轻工化工领域的应用： ①陶瓷业：陶瓷厂在陶土中添加微晶纤维素，不仅能增湿坯强度，提高半成品率，而 且焙烧时烧除微晶纤维质使陶瓷具有质轻透明的特色。 ②玻璃业：微晶纤维素胶液能在玻璃表面形成极黏的膜涂层，能为玻璃纤维提供纤维 素的表层，使其能用一般的纺织机器加工。 ③涂料业：在涂料中添加微晶纤维素，能使涂料具有触变性，以控制涂料的粘度、流 动性及涂刷性能。 4、微晶纤维素在日常化学工业中的应用： ①某些等级的微晶纤维素用于化妆及皮肤护理品的制造，甚至包含尿素这样难以掺和 的配料，同起耐热稳定剂的作用。 ②微晶纤维素与细砂、高岭土等混合，可制成含磨料的卫浴、厨房及手部皮肤的清洁 剂。 ③将微晶纤维素与羧甲基纤维素钠盐、有机物及水混合，可制成服装洗涤过程的保护 性胶体。 三、医药行业中微晶纤维素用于粉末直接压片的特点： ①可以使易吸潮的药物（土霉素、食母生、酵母片等）避免湿热的阴影，克服粘冲、 劣片的现象，有利于提高片剂的质量。