纤维素改性.ppt

纤维素的改性技术
课程:天然高分子化学
姓名:许文慧
学号:2012010686
时间:2013-05-21
2018/5/28
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目录
纤维素简介
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纤维素改性方法
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纤维素改性技术的应用
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天然植物纤维素是地球上最丰富的天然有机物之一,它占植物界碳含量的50%以上,×1012t。
常用来研究的天然植物纤维素主要包括各种农作物秸秆及一些农产品废弃物如甘蔗渣、棉秆、剑麻、稻草、亚麻等。
纤维素及其衍生物在纺织、轻工、化工、国防、石油、医药、能源、生物技术和环境保护等部门应用十分广泛。
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纤维素结构
纤维素是 D-葡萄糖以β-1,4-糖苷键组成的大分子多糖,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。由于天然纤维素的聚集态结构特点及其分子间和分子内存在着很多氢键和较高的结晶度,因此不能在水和一般有机、无机溶剂中溶解,也缺乏热可塑性,并且耐化学腐蚀性、强度都比较差,这对其成型、加工和应用都极为不利,致使其应用受到许多限制。
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预处理
物理改性
化学改性
生物改性
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预处理
对其进行预处理,目的就是降低纤维素的聚合度、结晶度,破坏木质素、半纤维素的结合层,并脱去木质素,增加纤维素的可及度,提高其反应活性。
天然植物纤维的预处理方法有很多,如机械粉碎、蒸汽爆破、超声波处理、碱处理、无机酸处理、有机溶剂处理、微生物处理等。目前较新及用得较多的预处理方法主要有闪爆处理、超声波处理、有机溶剂预处理及微生物预处理。
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化学预处理方法
至今,氢氧化钠溶液的润胀处理是发现最早、应用最广、最有效的对纤维素进行预处理的手段之一。研究发现,碱润胀后纤维素可及度提高。纤维素在碱溶液中的润胀有一最优的浓度,例如棉纤维素在氢氧化钠中的润胀以18%最佳。
也可用其它化学试剂对其进行适当的预处理。例如:用***化锌处理纤维素,可提高纤维素酶水解的速率和产率及纤维素的接枝率。甲***、乙***等***类试剂对棉纤维素有消晶作用,也可提高纤维素酯化反应的反应活性等。
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物理预处理方法
各种机械加工处理由于机械应力的作用,可大大改变纤维素纤维的物理和化学性质,提高纤维素对各种化学反应和酶水解的可及度和反应性,其作用的大小与采用的机械处理的方式即机械力大小和能量大小有关。
常规的物理活化方法包括干法或湿法磨、蒸汽爆炸、氨爆炸、溶剂交换或者浸润等。在物理预处理过程中,纤维素的形态结构会发生变化,使可及的表面和小孔增加。
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蒸汽爆破技术
蒸汽爆破技术是近年来发展较快、比较有效、低成本、无污染的新技术,应用于木质纤维素的预处理可提高化学和酶试剂的可及度。
其原理是:纤维素先受到水的膨润并被水浸入到深处,再在密闭的容器里受到高温加热,这时形成的水蒸气已产生压力,再让这个压力在规定的时间里急剧降低到大气压,从而导致纤维素超分子结构的破坏,是分子内氢键断裂程度增加。
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