植物纤维期末复习要点.doc

润胀度：纤维素纤维润胀时，直径增大的百分率，即：润胀后直径增值/原纤维直径
第一章思考题
1．如何将造纸植物纤维原料进行分类？
根据原料的形态特征、来源及我国的习惯，可大体上分类如下：
一、 木材纤维原料（针叶材原料、阔叶材原料）
二、 非木材纤维原料（禾本科纤维原料、韧皮纤维原料、籽毛纤维原料、叶部纤维原料）
三、 半木材纤维原料（棉秆）
2．造纸植物纤维原料中、主要化学组成是什么？写出定义或概念。
主要化学组成是木素和碳水化合物（):纤维素和半纤维素
纤维素是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4-β苷键联结而成的均一的线状高分子化合物。
半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等）组成的非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的支链。
木素是由苯基丙烷结构单元(即C63单元)通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物
****3．比较纤维素与半纤维素的异同。
①纤维素与半纤维素共同存在于大多数植物细胞壁中。
②纤维素全部由葡萄糖单位聚合而成，而半纤维素是一种杂聚多糖，常含有木糖，甘露糖，半乳糖，鼠李糖，阿拉伯糖等单糖单位。
③在酸性环境下半纤维素远较纤维素易于水解。
④半纤维素比纤维素的分子要小，大约含有500到3000个单糖单位，后者大约含有7000到15000个。
⑤半纤维素是分支的聚糖，而纤维素是不分支的。半纤维素具有亲水性能，可以造成细胞壁的润胀，赋予纤维弹性。
⑥一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。
4．写出综纤维素的定义及四种制备方法、并指出哪种方法比较好？P7
（1）定义
又称总纤维素，指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分（即纤维素和半纤维素的总称）。
（2）制备方法(P7)
氯化法、亚氯酸钠法、二氧化氯法、过醋酸法
以上方法得到的综纤维素都含有少量的木素，而且制备过程中往往使得少量碳水化合物被溶出。
5．如何自综纤维素制备α-纤维素？并指出其化学组成。P8
(1)用17.5或（24）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。
(2)α-纤维素包括纤维素和抗碱的半纤维素
6．如何自漂白化学浆制备α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素？并指出各自的化学组成。
（1） α-纤维素
用17.5或（24）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。 （用英文翻译）
包括纤维素和抗碱的半纤维素
（2） β-纤维素和γ-纤维素
用漂白化学木浆制备α-纤维素时，处理中所得到溶解部分，用醋酸中和沉淀出来的那部分为β-纤维素，不沉淀部分为γ-纤维素。
β-纤维素包括高度降解的纤维素和半纤维素，γ-纤维素全为半纤维素。
7．如何制备 纤维素？P8
采用氯气处理湿润的无抽提物试料，使木素转化为氯化木素，然后用亚硫酸及约含2%亚硫酸钠溶液洗涤、以溶出木素。重复以上处理、直至加入亚硫酸钠后仅显淡红色为止。半纤维素的溶出较多，残留少量木素。
8．如何制备硝酸乙醇纤维素？P8
用20%的硝酸和80%乙醇的混合液，在加热至沸腾的条件下处理无抽提物的试样，使其中的木素变为硝化木素、溶于乙醇中而被除去，所得残渣既为硝酸乙醇法纤维素。
此法结果最差，部分纤维素和大部分半纤维素被降解，含量更低。
9．写出有机溶剂抽出物的定义、并指出常用的有机溶剂有哪些？P9
有机溶剂抽出物：用中性有机溶剂抽提植物纤维原料，溶解在溶剂中的有机物。
常用的有机溶剂：水、稀碱、苯、乙醇、苯－醇混合液、乙醚、丙酮、石油醚
10．写出针叶材、阔叶材和草类原料、各自的有机溶剂抽出物的化学组成及存在的位置？
针叶材：主要组成：松脂 松香：树脂酸（松香酸）、脂肪酸、中性物等。 松节油：萜烯类的混合物 α-蒎烯（生物制药的重要成分）、β- 蒎烯等。存在位置：树脂道和射线薄壁细胞中。
阔叶才：组成：游离的及酯化的脂肪酸，中性物；不含或只含少量松香酸。 存在位置：木射线薄壁细胞与薄壁细胞中。
禾本科：主要成分：蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等。
存在位置：禾本科表皮层的外表面
11．写出果胶质的分子结构式、并说明果胶质存在于哪些植物中？P20
Ø 主要存在于胞间层（M）和初生壁(P)
Ø 果胶质含量：
Ø 针叶木及草类的果胶质含量很少（阔叶木>针叶木和草类）。
Ø 麻、棉杆皮、桑皮、檀皮含果胶质较多。所以韧皮纤维原料制浆中所要解决的主要矛盾（脱胶）与木材和草类不同（脱木素）。
12．写出植物纤维的定义。
植物纤维（）是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长，两端尖锐，具有较厚的次生壁，壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维在植物体中主要起机械支持作用。
****14．叙述木材的粗视结构。P22
1、木材解剖的三个切面2、树心3、树皮4、形成层5、木质部6、年轮、生长轮7、春材、秋材8、边材、心材9、环孔材、散孔材
15．植物细胞壁上纹孔的功能及种类？P63—64
单纹孔和具缘纹孔 半具缘纹孔
作用 ——在活立木中是相邻细胞间水分和养料的通道。
制浆造纸过程中药液渗透的主要通道。
在木材工业中木材的干燥、防腐和阻燃浸注、化学反应、提取物浸出都与纹孔的渗透性有关。
17．叙述针叶材的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P17
生物结构看书本上的图P17
针叶材中的细胞最主要是管胞，并有少量的木射线，一般不含导管
（1）管胞：针叶木的最主要细胞，形似纺锤状；占针叶木细胞总数的9095%，具有输导水分和支撑树木的双重作用。
（2）木薄壁组织：针叶材中的射线细胞，含量少，壁薄腔大，长度小，呈长方形，径向排列，胞腔内含树脂；在木质部称为木射线，在韧皮部称为韧皮射线；一般为单列，且无异型射线，通过纹孔与其他细胞相通，是细胞间横向流通的通道，具有储存营养的作用、
（3）树脂道：是部分针叶木独有的特征，是由若干个分泌细胞所围成形的一种胞间道。它不是一个细胞也不是组织而是细胞间隙，中间充满树脂，故称为树脂道。分为轴向树脂道和径向树脂道，两者互相沟通，形成树脂道网。
18．叙述阔叶材的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P18
(1) 木纤维：阔叶木的纤维细胞，是阔叶木的主要细胞和支持组织。大部分阔叶材的纤维细胞含量为60～80%。纤维细胞含量明显低于针叶木纤维细胞含量，造纸价值不如针叶木。
般不用于单独抄造高强度纸张。
（2）管胞：阔叶材中的管胞短而少，形态与针叶木中的管胞相似，纹孔为具缘纹孔，纹孔缘明显，纹孔直径大于或等于导管细胞侧壁上的纹孔直径。
（3）导管：由一串具穿孔的管状细胞所构成，是阔叶木中的水分输导组织。约占阔叶材总体积的20%；以导管的细胞壁的增厚情况不同，可分为五种类型：环纹导管、螺旋状导管、梯形导管、网纹导管、纹孔导管；导管的大小和分布影响制浆过程中药液的浸透。
（4）薄壁细胞：轴向薄壁组织：纺锤状薄壁组织细胞、木薄壁组织束；含量分布变化较大：从小于1％至24％不等
（5）木射线细胞：同型木射线：只有径向排列的木射线细胞；异型木射线：既有直立的又有横卧的细胞
19．叙述草类原料的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P33
① 纤维细胞
i 是禾本科植物纤维原料的最主要细胞，禾秆的支持组织。
i 形态：两端尖削，腔小。纤维长度1.0~1.5(一般<2)，宽一般10~20µm。
i 纤维含量低，40～70％
② 薄壁细胞（）
◈ 壁薄腔大，形状多样（杆状、长方形、正方形、球形、枕头形等），长度较短
◈ 含量高，草类达46％。又称为基本组织（禾本科原料的一大缺点）
③ 表皮细胞
长细胞和短细胞（硅细胞、栓质细胞）
④ 导管和筛管
Ü 导管细胞含量高，直径大
⑤ 石细胞
细胞壁极度增厚，细胞腔极小，常木质化、栓质化或角质化。
非纤维状，尺寸小，洗涤过程易随水流失。
主要存在于竹子中
20．从细胞形态的角度分析、哪种植物纤维原料为造纸的优质原料？
植物体内管状或长纺锤状的细胞，在造纸技术上称做纤维。
植物纤维形态 ①针叶木：含有管胞、射线细胞和射线管胞等，管胞占木材容积90％以上，长1.5～5.6，宽30～75µm，是造纸的优质纤维；②阔叶木：木纤维长0.7～1.7，宽20～40µm，占木材容积的25～35％，其中以韧型木纤维最多。③禾本科植物：含有的纤维细胞约占细胞总量的50～60％,纤维一般长1～1.5,宽10～20µm，禾本科植物及阔叶木所制纸浆，因其纤维较短和所含非纤维状细胞较高，质量不如针叶木。
****21．解释下列名词概念并写出数学表达式：长宽比、壁腔比、纤维数量平均长、纤维重量平均长、纤维长度分布频率。P44—P48
长宽比：纤维长度与纤维宽度的比值
壁腔比：细胞壁厚度与细胞腔直径的比值。柔软性！
曾经指出：
Ø 壁腔比<1 很好原料
Ø 壁腔比=1 好原料
Ø 壁腔比>1 劣等原料

****22．叙述这些纤维形态学指标与纸张性能之间的关系。P43
（1）长宽比：长宽比大，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高；反之成纸强度低
（2）壁腔比：壁腔比小的纤维，成纸时纤维间的接触面积较大，结合力强，成纸强度高；反之，纤维僵硬，纤维间接触面积小，结合力小。对耐破度影响最为显著。
壁腔比<1 很好原料、 壁腔比=1 好原料、 壁腔比>1 劣等原料；值得注意的是，纤维的壁腔比并非越小越好。壁腔比太小的纤维，其本身的强度太差，成纸的强度仍不高。虽然其柔软性好，成纸紧度高，但成纸强度不高。
（3）纤维粗度：纤维粗度大，成纸粗糙，平滑度低，强度下降，但松厚度增加；纤维粗度小，成纸的平滑度好，纸的裂断长、耐破度、撕裂度和耐折度增加，但松厚度下降
****23．简述针叶材管胞的超结构。图参照课本P23、P181
微细结构（） ：原料中超越普通光学显微镜的分辨能力的细节。
植物细胞的微细结构包括:纤维、导管、薄壁细胞等的微细结构。
****24.叙述草类原料纤维细胞的超结构与针叶材管胞超结构的异同？
相同点：细胞次生壁都具有多层结构
不同点：小部分纤维的次生壁结构不符合S1 S2 S3 模式，维系纤维的取向不同，禾本科植物中P层 S1层的厚度占细胞壁的厚度比例远远大于木材纤维中相应层次的比例

第二章思考题
1．针叶材细胞壁中木素是如何分布的？阔叶材细胞壁中木素是如何分布？并与针叶材比较
木素浓度最高的部位是复合胞间层，次生壁浓度最低，但由于次生壁比复合胞间层厚得多，针叶木木素总量的70%以上位于次生壁，和针叶木相似，阔叶木也是胞间层木素浓度最高，次生壁浓度较低，全部木素的80%位于次生壁。木材细胞壁中的木素并不是均匀分布分散在整个细胞壁中的，而是和半纤维素一起成切向同心薄层和纤维素间隔地存在着。
3．在分化的细胞壁中木素是如何沉积的？
a木素化过程在S2形成之前就已在细胞角隅和复合胞间层开始，接着木素快速地沉积。
b而次生壁木素化作用是一个渐进过程，只有在胞间层木素浓度大约达到其最大值一半时才开始。
c在次生壁中，S1层最先木素化，随后是S2层，最后S3层。
4．木素的分离方法分为几大类？各自的缺点是什么？P78
a木素作为残渣而分离  缺点：这种方法分离的木素其结构已发生了变化。
b木素被溶解而分离  缺点：这种方法往往不能得到木素量的全部。
5．如何制备木素、并说出此法的缺点及主要应用范围？P81
木粉首先用苯-醇混合液抽提6，以除去木粉中的有机溶剂抽提物，然后将木粉在7224、温度18~20℃条件下水解，这时试样中聚糖的聚合度下降，2后聚合度下降至10左右。再加水使H24的浓度稀释至3%，在稀酸条件下继续水解，使聚糖水解成单糖溶于溶液中，余下的残渣即为木素。
缺点：a由酸水解聚糖时，木素的结构发生了很大的变化，主要是缩合反应
该方法由于在制备过程中发生了缩合反应，不适用于结构研究，广泛应用于定量分析
6．为什么用木素测定方法、测定草及阔叶材木素时，必须同时测定酸溶木素？
• 实际上有少量木素溶于酸液——酸溶木素。
• 酸溶木素的含量：
• 针叶材 <1%
• 阔叶材 3~5%
• 禾草类原料 >1%
总木素 = 酸不溶木素 + 酸溶木素
****7．为什么“天然木素”不能代表原本木素？P78
原本木素（）：以天然状态存在于植物体中的木素。
布劳斯（）天然木素得率比较低，只是纯天然木素的低分子量部分，通常含有木聚糖和聚酚类物质
8．如何制备磨木木素（）？并说出其主要应用范围？
贝克曼（ö）木素（）
• 又称磨木木素（ ），其制备方法：
• 将充分干燥的脱脂木粉在振动式球磨中，在干燥状态下磨碎48h或者更长（一周），然后利用含少量水的二氧己环(9:1)进行抽提，抽提液经浓缩，得到粗磨木木素。将此粗磨木木素溶于90%的醋酸中，再注入水中沉淀，经干燥而制得。为了进一步精制，将其溶解于1,2-二氯乙烷和乙醇(2:1)的混合液中，再注入乙醚中进行沉淀，之后洗涤、干燥。
• 这种木素主要用于研究木素的结构。
****9．通过木素的4氧化分解得出什么结论？P87
可以知道构成木素的芳香核，系由对-羟基苯基，愈创木酚基，紫丁香基构成，进一步从分解产物的分析研究，也可以了解芳香核单位间结合的形式
10．通过木素的碱性硝基苯氧化得出什么结论？P88
u 分解产物中含有大量的香草醛，体现了木素的芳香性。
u 产物中还含有紫丁香醛（酸）、5-甲酰基香草醛（酸）以及对羟基苯甲醛，证明了木素是由 愈疮木基、紫丁香基和对羟基苯基三种结构单元构成。
u 不同原料的木素其硝基苯氧化产物不同，每种氧化产物的含量也不一样。
11．通过木素的乙醇解得出什么结论？P90
o 木素乙醇解的产物为一系列的希伯特酮的多种酮类化合物。
o 针叶材主要产物有五种，都有愈疮木基，说明针叶材木素的单体是愈疮木基丙烷单元。
o 阔叶材木素乙醇解产物有十种，比针叶材增加五种紫丁香基型产物，说明阔叶材木素是由愈疮木基丙烷和紫丁香基丙烷单元构成。
o 草类木素乙醇解产物有十五种，除上述十种外，还有五种对-羟基苯基结构的产物，说明草类木素是由愈疮木基丙烷、紫丁香基丙烷和对-羟基苯丙烷单元构成。
12．如何应用紫外光谱和红外光谱对木素进行研究？P98
木素的紫外吸收光谱（
o 根据：木素的芳香族化合物对紫外光具有特性吸收。而其他合成聚合物（包括碳水化合物）和多种溶剂在紫外光区没有特性吸收。
o 广泛用作木素的定性研究
o 典型的针叶木木素：
n 205和280处有2个强吸收峰
n 230和330到340有较弱的吸收
n 在260处的吸收最弱
木素及其模型物的红外吸收光谱()
o 根据红外吸收光谱，可以研究木素的结构及变化，确定木素中存在的各种功能基及各种化学键。因为各种功能基和化学键在红外光谱中的特定频率都已经知道（参考标准图谱）。
o 木素的定性研究，操作简便，样品不需要溶解在任何溶剂中，且需要的样品量很少
o 用红外光谱能很容易地比较不同方法分离的木素
13．木素结构单元间的联接方式有哪几种？并说明其比例及化学稳定性？
o 醚键（ ）联接和碳-碳键联接
o 碳－碳键——30%～40%；
醚键——60％～70％：酚醚键（烷基芳基醚键、二芳基醚键）、甲基芳基醚键(木素结构单元内）、二烷基醚键。
o 缩合型（ ）和非缩合型（ ）联接
缩合连接属于碳-碳键联接，而不是单独的一类联接。
缩合联接：β4连接（最重要的木素分子结构单元）、 β-5连接、β-1连接、 5-5连接、45连接、β-β连接、β-6连接和β-2连接、其他连接方式
碳-碳键、二芳醚键比较稳定，α-芳基醚、β-芳基醚及α-烷基醚有较大的活性，易发生化学反应而断裂。
14．写出木素—碳水化合物（）的联接键型及联结点糖基？P116必考
o 木素-碳水化合物之间的联接键型
（1）α-醚键结合I
葡萄糖基第6个碳原子上的羟基与木素结构单
元侧链α碳原子之间构成的α-醚键结合。对酸敏感。
（2）苯基糖苷键
木素结构单元上的酚羟基与碳水化合物的苷羟基之间形成的键。对酸敏感。
（3）缩醛键
木素结构单元侧链上γ-碳原子上的醛基与碳水化合物的游离
羟基之间形成的联接。对酸稳定，结合牢固
（4）酯键
葡萄糖醛酸的羧基与木素结构单元侧链上的羟基之间的结合。
对碱敏感
（5）由自由基结合而成的或结合（V）也是一种
醚键结合，对水解的抵抗性更强。
小结：I，，三种结合形式存在的可能性较大。
一些实验结果说明：半乳糖、阿拉伯糖和木糖单元是作为木素与半纤维素之间的联结点糖基
15．叙述木素的结构单元在酸、碱介质中基本变化规律？P120
碱性介质中
酚型结构单元（Ⅰ）
酚羟基极易离子化以酚阴离子的形式（Ⅱ）存在，诱导效应，使得对位侧链上的α-碳原子上的醚键极易断裂，形成亚甲基醌结构（Ⅲ）。
Ø 非酚型的木素结构单元不能形成亚甲基醌结构
酸性介质中
具有苯甲基醚结构的酚型和非酚型结构单元（I） 在酸性条件下变成—盐形式的醚基团（Ⅱ），然后α-醚键断裂，形成正碳离子（Ⅲ）
Ø 正碳离子亦呈4种形式存在。
16．烧碱法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？
4种醚键断裂：通过木素大分子中酚型α -芳基醚键的断裂，酚型α-烷基醚键的断裂，非酚型结构基团在α-原子上连有基时的β-芳基醚键的断裂和苯环上芳基甲基醚键的断裂，导致新的酚羟基的生成
****17．硫酸法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？
酚型结构基团的β-芳基醚键的断裂 甲基芳基醚键的断裂
****18．酸性亚硫酸盐和亚硫酸氢盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？P132
酸性亚硫酸盐：1.酚型或非酚型结构单元α-醚键的反应；
2.蒸煮中的缩合反应；
3.甲基芳基醚键稳定；
4.β-醚键结构在酸性亚硫酸盐蒸煮条件下是稳定的
****19．中性和碱性亚硫酸盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？
中性亚硫酸盐：
1．酚型α-芳基醚、α-烷基醚的反应；
2．酚型β-芳基醚的反应；
3．木素中的羰基和双键的反应；
4．甲基芳基醚的反应。
****20．叙述木素大分子在氯化过程中的反应。P135
1．苯环上氯的亲电取代反应；
2．木素结构单元侧链的亲电取代反应；
3．醚键的氧化裂解；
4．木素脂肪族侧链碎解产物的再氧化；
5．侧链共轭或非共轭双键的氯的加成反应
****21．叙述木素大分子在碱处理过程中的反应。P121—P131
   +      - ® 
木素中的多种醚键受亲核试剂离子的作用而断开，并使木素大分子降解。  
木素酚型结构的α-芳基醚键、α-烷基醚键断裂，形成亚甲基醌中间物；
非酚型结构如在α-碳原子上连有基的β-芳基醚键也可以断裂，形成环氧化合物的中间物；酚型结构的β-芳基醚键仅有极少部断裂； 苯环上甲基芳基醚键断裂; 木素碎片的缩合反应。
22．叙述木素大分子在次氯酸盐漂白过程中的反应。P139
次氯酸盐漂白时主要是氧化作用；
也有氯化反应（亲电和亲核反应）；
但次氯酸盐与次氯酸发生分解反应时也会产生游离基，从而发生游离基反应。
****23．叙述木素大分子在氧碱漂白过程中的反应。P142—P148
氧为一种比较缓和的有选择的氧化剂。在碱溶液中可产生•和•，同时攻击木素。
氧首先吸引木素酚阴离子的电子，而生成苯氧游离基。等人认为：苯氧游离基与氧或•反应，导致侧链与甲氧基脱除及芳香环开环。
24．叙述木素大分子在H2O2漂白过程中的反应。P142
§ 木素与过氧化氢的反应，过氧化氢主要消耗在醌型结构的氧化、木素酚型结构的苯环及含有羰基和具有α、β烯醛结构的侧链的氧化上；
§ 结果使得侧链断开并导致芳香环氧化破裂，形成一系列的二元羧酸和芳香酸；
§ 同时，苯核上还发生脱甲基反应。
分解反应：   H2O2  =   +    -
副分解反应：  2 H2O2  → 2H2O +  O2
25.叙述木素颜色反应的机理与呈色反应的应用
机理：木素中含有羰基或含有羰基及其共轭结构这样的生色基团存在
木素化学反应过程直接产生生色基团（木素和氯的反应，生成黄红色的中间产物——邻苯醌）
应用：鉴别制浆方法和脱木素程度   鉴别纤维种类
第三章思考题
1、纤维素大分子的概念及其结构特点。
β吡喃型葡萄糖基通过14苷键连接而成的线型高分子化合物。b
2、纤维素纤维的聚集态及其特点
聚集态结构（超分子结构）：纤维素大分子之间的排列情况。
☆ 结晶结构
☆ 取向结构
☆ 原纤结构
根据射线研究，纤维素大分子的聚集体为两相结构。
5、纤维素纤维的吸湿和解吸的概念，及其吸湿和解吸等温曲线存在滞后现象的原因。
干的纤维素置于大气中能从空气中吸收水分到一定的水分含量。当纤维素自大气中吸收水分或水蒸汽时，称为吸附；当大气中降低了蒸汽分压，自纤维素放出水或蒸汽时称为解吸。
原因：吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，润湿了的纤维脱水收缩，无定形区纤维素分子间的氢键重新形成，但由于同样受内部阻力的抵抗，已被吸附的水不容易挥发，即纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，故吸着的水较多。
7、描叙纤维素纤维在非水体系中溶解的机理
※在相互作用中，纤维素基的氧原子和氢原子参与了作用，氧原子作为一种π-电子对给予体，氢原子作为一种δ-电子对接受体；
※在溶剂体系的“活性剂”中存在给予体和接受体中心，两个中心均在适合于基的氧原子和氢原子相互作用的空间位置上；
※在一定最优距离范围内存在着相互作用力，改作用力与电子给予体和接受体中心的空间位置和极性有机液的作用有关，它引起基电荷分离达到最佳位置，从而使纤维素链复合体溶解。
1．纤维素生物合成的母体是什么？
碳水化合物的母体——糖核苷酸，形成细胞壁的聚糖。
2．叙述高分子化合物多分散性的基本概念。
纤维素是不同聚合度的分子混合物，因此纤维素的分子量是不均一的，这种分子量的不均一性，称作多分散性。
3．写出数均分子量、重均分子量、黏均分子量的数学表达式及、和Mη之间的关系。
①数均分子量：定义：纤维素体系的总质量被分子的总个数所平均。通常用渗透压、蒸汽压方法测定
= Σ /ΣΣ（即数均分子量等于数量分数与分子量乘积总和）
②质均分子量 定义：按质量统计的平均分子量。通常由光散射法测定
＝Σ ΣΣ
③粘均分子量 定义：用溶液粘度法测得的平均分子量
[η]＝α
4．叙述黏度的基本概念并写出几种高分子溶液的黏度的定义。P169
粘度是液体流动时的内摩擦力。内摩擦力较大，流动较慢，粘度较大；反之，粘度较小，流动较快。
a、相对粘度ŋr
表示在同温度下溶液的粘度(ŋ)与纯溶剂粘度(ŋ0)之比。随溶液浓度

b、增比粘度η
表示相对于纯溶剂来讲，溶液粘度增加的分数。

c、比浓粘度η／c
表示增比粘度与浓度之比。

d、特性粘度[ŋ]
表示溶液无限稀释，即溶液浓度趋于零时，比浓粘度值。与浓度无关。
C 0

5．写出黏度方程并加以说明。
方程—对线状分子
η = =
—溶液的浓度，以纤维素葡萄糖基环计算。
即 162；c—溶液的浓度（）；
M、P —分别表示线状高分子的分子量和聚合度；—比例常数，随溶质、溶液体系变化。
6．写出黏度方程并加以说明。
考虑到纤维素大分子在溶液中并非完全线性，为消除公式误差，提出修正公式：

K—给定高分子化合物在给定溶剂中的常数
α－大分子溶液中的形状系数，0.7-1.00
特性粘度［ŋ］的值可用作图方法得出或由经验公式计算得出，求出［ŋ］之后，可按公式 计算出相对分子量。
7．分级的基本概念、基本原理及分类？P171
按不同聚合度（或分子量）将多分散性的纤维素试样分成若干级分的纤维素试样称之为分级。
常用的分级方法：沉淀分级法、溶解分级法（利用溶解度与M 的依赖关系进行分级）和凝胶穿透色谱法（）（利用大分子颗粒大小不同进行分级）
8．有几种方法表示纤维素分子量的多分散性？P173
纤维素分子量的多分散性的表示方法有表格表示、图解表示和分布函数表示，其中最重要的是图解法；表示分子量或聚合度分布的分布曲线有3种：即积分重量分布曲线、微分数量分布曲线、微分重量分布曲线
9、叙述提出的纤维素Ⅰ的结晶结构，并指出（）提出的纤维素Ⅰ与提出的纤维素Ⅰ有何不同？
纤维素Ⅰ是由平行分子链有规则排列组成的，在结构中所有链具有相同的方向（例如链都是“向上”的）。链分子薄片平行于平面。所有2侧链为构象。中心链在高度上与角上的分子链彼此相差半个萄糖基单位。
10．写出天然纤维素的吡喃式葡萄糖基和伯羟基的构象。P175
纤维素的吡喃式葡萄糖基的构象为椅式构象，β吡喃式葡萄糖环中的主要取代基均处于平伏键位置，而氢原子是向上或向下的直立键。这种模式的构象可命名为：4C1构象。
14．写出结晶度和到达度的基本概念。P179
结晶度（）：指纤维素构成的结晶区占纤维素整体的百分数，反映纤维素聚集时形成结晶的程度。

纤维素的可及度()：利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的化学试剂，测定这些试剂可以到达并起反应的部分占全体的百分率称为纤维素物料的可及度
可及度A和结晶度α的关系：
σα＋（1－α）
式中：α――纤维素物料的结晶度
σ――结晶区表面部分的纤维素分数
A――纤维素物料的可及度
16．解释纤维素纤维的滞后现象P184
滞后现象：同一种纤维素，在同一温度和同一相对湿度下，吸湿时的吸着水量低于解吸时的吸着水量的现象。解释如下：
吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，先失去多层水，然后失去氢键结合水。纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，故吸着的水较多，产生滞后现象。
17．结合水、游离水的概念？P184
结合水：进入了纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键结合的水；
游离水：纤维素物料吸湿达到饱和点后，水分子继续进入纤维的细胞腔和各孔隙中，形成的多层吸附水或毛细管水。
18．润胀的基本概念？P185
润胀：固体吸收润胀剂后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间的内聚力减小，固体变软的现象。纤维素纤维的润胀分为：有限润胀和无限润胀
19．论述纤维素纤维表面的电化学性质。P189

（一）扩散双电层理论
由于纤维素表面上糖醛酸基及极性羟基的存在，使得纤维在水中其表面带负电。 纤维在水中吸引外围的正电子，越靠近纤维表面正电子浓度越小，直至为零。
吸附层a、b层、 扩散层d层、吸附层与扩散层组成扩散双电层
吸附层随纤维而运动；扩散层不随纤维运动而运动，当液体流动时它是一个可流动层；扩散双电层的正电荷等于纤维表面的负电荷。
（二）ζ- 电位（）
在双电层中过剩正电子浓度为零处，设其电位为零，纤维表面处的电位相对于该处的电位之差称为电极电位。纤维吸附层b界面相对于该处的电位之差称为动电电位或ζ-电位。
(三) ζ
改变电解质的浓度，对电极电位无影响，但对动电电位影响很大；电解质的浓度增大，ζ-电位下降；值升高时，ζ-电位增大，为2时，电位接近零；纸浆越纯， 电位越大。
（四）扩散双电子层的应用（ ）
施胶：在施胶时加入电解质— 矾土2(4)3，其水解出来的3+会降低松香粒子的ζ-电位直至为零，这样松香就会沉积在纤维上、
染色：在纸浆纤维染色时，可用碱性染料直接染色，因纤维表面带负电，碱性染料带正电，染料粒子可以被吸附在纤维上。如果用酸性染料染色，必须加入媒染剂明矾，改变纤维表面的电性，使染料被纤维吸附，达到染色的目的
20．叙述纤维素酸水解机理及酸水解方法。P194
机理：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。
方法：均相酸水解 多相酸水解
21．纤维素酸水解后其性质上有什么变化？P195
（1）纤维素酸水解后聚合度下降，下降的速度决定于酸水解的条件，一般降至200以下则成粉末；
（2）纤维素酸水解后吸湿能力改变，水解开始阶段纤维素的吸湿性有明显降低，到了一定值后再逐渐增加；
（3）酸水解纤维素由于聚合度下降，因而在碱液中的溶解度增加；
（4）酸水解纤维素还原能力增加，这是因为苷键在水解中断开，增加了还原性末端基，故纤维素的碘值或铜价增加；
（5）酸水解纤维素纤维机械强度下降。
22．叙述纤维素的碱性水解和剥皮反应机理。P194—P198(重要)
碱性降解反应包括碱性水解( )和剥皮反应( )
（1）碱性水解
碱性水解使纤维素的配糖键部分断裂，产生新的还原性末端基，聚合度和纸浆强度下降。水解程度与蒸煮温度、时间、用碱量有很大关系。
（2）剥皮反应
①剥皮反应指在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止，掉下来的葡萄糖基在溶液中最后转化为异变糖酸，并以其钠盐的形式存在于蒸煮液中。
②反应机理
还原性氧化纤维素：具有羰基结构的纤维素。
酸性氧化纤维素：具有羧基结构的纤维素。
两种氧化纤维素的共同点：
①氧的含量增加，羧基或羰基含量增加；
②糖苷键对碱不稳定，在碱中溶解度增加；
③聚合度和强度降低
两种氧化纤维素的区别：
①二者对碱的稳定性不同，还原性氧化纤维素对碱极不稳定，遇碱即转化为酸性纤维素；
②还原性氧化纤维素对碱特别不稳定，这是因为：纤维素受到氯、氧碱、次氯酸盐、氧漂处理后，在C2、C3、C6位形成羰基，产生β－烷氧基羰基结构，发生β－烷氧基消除反应，促使糖苷键在碱性溶液中的断裂，降低了聚合度，纸的粘度和强度下降，并易于老化返黄；
③消除反应的结果，产生各种分解产物，形成一系列有机酸、末端羧酸或非末端羧酸；进一步氧化，生成乙醛酸、甘油酸、草酸等。
第四章思考题
1．给出半纤维素的概念。P214
半纤维素指植物纤维原料中除纤维素以外的全部碳水化合物（少量的果胶质和淀粉除外），即非纤维素的碳水化合物
2．组成半纤维素的单糖有哪些？P214
组成半纤维素的结构单元有D—木糖基、D—甘露糖基、D—葡萄糖基、D—半乳糖基、L—阿拉伯糖基、4—O—甲基—D—葡萄糖醛酸基、D—半乳糖醛酸基和D—葡萄糖醛酸基
常见的半纤维素：
阔叶材: 聚乙酰基-4甲基葡萄糖醛酸木糖（主）
聚葡萄糖甘露糖（少）
针叶材: 聚乙酰基半乳糖葡萄糖甘露糖（主）
聚阿拉伯糖-4甲基葡萄糖醛酸木糖（少）
禾本科: 聚阿拉伯糖-4甲基葡萄糖醛酸木糖（聚木糖类）
3．叙述半纤维素的命名法。P217
第一种：列出各种糖基，将含量少的支链糖基排前面，含量多的排后面，主链糖基列于最后，若主链糖基多于一种，则将含量多的主链糖基放在最后，词首加“聚”字.

第二种：只写出主链上的糖基而不写出枝链的糖基，在主链糖基前冠以“聚”字。

第一种：聚C糖B糖D糖A糖
第二种：聚D糖A糖
4．解释半纤维素的分枝度的意义。
①表示半纤维素分子结构中枝链的多少
②枝链多则分枝度高
③同一溶剂在相同条件下处理同一类半纤维素，分枝度高的半纤维素的溶解度较大。
5．总结针叶材半纤维素的结构。
针叶木()
聚半乳糖葡萄糖甘露糖（6070%）
聚阿拉伯糖4甲基葡萄糖醛酸木糖（712%）
聚阿拉伯糖半乳糖
6．总结阔叶材半纤维素的结构。
阔叶木()
聚乙酰基-4甲基葡萄糖醛酸木糖（2025%)
聚葡萄糖甘露糖(35%)
聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖
聚木糖葡萄糖
7．总结草类半纤维素的结构。
禾本科类()聚阿拉伯糖葡萄糖醛酸木糖
聚阿拉伯糖4甲基葡萄糖醛酸木糖
9．叙述半纤维素的碱性水解。
碱性水解：①凡配糖化合物的甲氧基与2位碳原子上的羟基成反位者比这对配糖比的顺位者有高得多的碱性水解速率 ②呋喃式配糖化物的碱性水解速率比吡喃式配糖化物的高很多 ③甲基－α－与β－吡喃式葡萄糖醛酸配糖化物的碱性水解速率与呋喃式配糖化物比较，前者又比后者高。
剥皮反应：在温和的碱性条件下，与纤维素一样，半纤维素的剥皮反应也是从聚糖的还原性末端基开始，逐个、逐个糖基进行。但是由于半纤维素是由多种糖基构成的不均糖，所以半纤维素的还原性末端基有各种糖基，故其剥皮反应更复杂。与纤维素一样，半纤维素的剥皮反应进行到一定程度也会终止，也是还原性末端基转化为偏变糖酸基。
11．论述聚木糖类半纤维素在制浆中的变化。P234
（1）针叶木和禾本科植物中的聚木糖类纤维素主要是聚阿拉伯糖4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖，而阔叶木中的聚木糖半纤维素主要是聚4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖。
（2）针叶木经酸性亚硫酸盐法蒸煮后，纸浆中仅含聚4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖。
（3）聚阿拉伯糖4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖在硫酸盐法蒸煮中，其4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖枝链易于脱去而成为聚阿拉伯糖木糖。
(4)在预水解硫酸盐法蒸煮时，既有酸性水解，又有碱性水解，对酸不稳定的阿拉伯糖基和对碱不稳定的4—O—甲基葡萄糖醛酸基都被脱除，所以不管是针叶木还是阔叶木，其纸浆中含有的聚木糖类半纤维都是不含枝链的聚木糖，此聚木糖不但量小，而且聚合度也低。
(5)酸性亚硫酸盐法或预水解硫酸盐法制备的纸浆中的聚木糖半纤维素粘度远低于常规硫酸盐法。这说明聚木糖半纤维素在酸性制浆条件下的降解程度要比在碱性制浆条件下的大得多。
12．论述聚半乳糖葡萄糖甘露糖和聚葡萄糖甘露糖在制浆中的变化。P236
在针叶木中，含甘露糖的半纤维素主要是聚葡萄糖甘露糖和聚半乳糖葡萄糖甘露糖的混合物。
（1）此类聚糖在酸性亚硫酸盐法和常规硫酸盐法蒸煮中都会大量降解，但是，从酸性亚硫酸盐法和常规硫酸盐法纸浆中都可以分离出聚葡萄糖甘露糖的事实又说明其对酸，对碱都具有相对的稳定性。酸水解的试验结果表明，聚葡萄糖甘露糖比聚木糖类的半纤维素更抗酸水解；
（2）聚葡萄糖甘露糖较聚木糖类半纤维素更易于碱降解；
（3）聚半乳糖葡萄糖甘露糖对酸水解是十分不稳定的；
（4）当此甘露糖基为还原性末端基时也不会产生剥皮反应，另外从结构上看，在此聚糖中存在α—苷键，这些键对碱水解的稳定性较大，结果导致聚半乳糖葡萄糖甘露糖对碱具有较高的相对稳定性。
13．论述半纤维素对溶解浆的影响。
半纤维素存在对溶解浆的使用会产生不利影响。浆粕中半纤维素的含量增加，会使粘胶过滤困难并降低粘胶的透明度；要多耗二硫化碳，造成磺化不均，影响粘胶的溶解性。
对生产粘胶纤维的溶解浆，其α－纤维素应大于87%，最高达99%；对溶解浆中的半纤维