植物纤维化学复习资料大题答案

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资源描述

1.造纸用纤维原料分哪些类型:分为木材纤维原料(针叶木和阔叶木)非木材纤维原料(禾本科纤维、籽毛类纤维、叶部纤维,韧皮纤维)半木材纤维原料(棉纤维)2.描述纤维原料细胞壁的主要成分:纤维素、半纤维素、木素3.纤维素的特点?其性质和功能由什么决定:(1)不溶于水的均一聚糖;由D-葡萄糖构成的链状高分子化合物;D-葡萄糖基之间以纤维二糖(B-1-4)连接;具有特性的X-射线衍射图(2)结构单元、连接键型、功能基、DP.4.半纤维素的特点:由两种或两种以上的单糖组成的不均一聚糖;大多带有支链;构成线性单糖主链的单糖主要有:木糖、甘露糖、葡萄糖;构成短的侧链糖基有:阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖、岩藻糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸5.阐述阔叶木原料生物结构的特点:①横切面a导管b木纤维成四边形或多边形c木薄壁细胞d木射线包薄壁细胞,部分为单列其他为双列或多列;②径切面a木纤维侧壁及其上纹孔b导管即其上具缘纹孔c宽带状的木射线;③a木纤维导管侧壁b纺锤状的木射线细胞。6.针叶木阔叶木禾本科的抽提物:针:松香酸、脂肪酸、萜烯类化合物和不皂化物,主要存在于树脂道、木射线薄壁细胞;阔:游离或酯化的脂肪酸,少量中性物,无或少的松香酸,存在于木射线细胞和薄壁细胞;禾:蜡,存在于表皮7.原料树脂含量高对造纸的不良影响如何消除或减轻?答:4种方法:1)原料储备一段时间树脂因风化减少2)在备料车间钻孔去节3)蒸煮是通过大小放气回收松节油4)经过以上处理后,若纸浆中树脂含量还高,可加滑石粉或生物酶,然后在纸机净化系统中一并除去8.小放汽的作用:排除空气,释放假压;产生向上现象;回收松节油;压迫纹孔膜。9.在测定原料中木素含量以前为什么要用有机溶剂对原料进行抽提:对原料抽提原因:木材原料中的松香酸、脂肪酸、萜烯类化合物及不可皂化物等成分,类原料中的蜡质等成分在分离木素时会和木素一起分离出来,有些多酚类物质还可能与木素发生缩合反应成为木素的组成成分,而导致结果偏高为了消除这种影响,故进行抽提。10.植物原料细胞壁各成分的主要分别是什么:(1)胞间层(M)木素(90%)少量果胶质不含纤维素(2)初生壁(P)木素(70%)半纤维素纤维素(3)次生壁(S)S1-S2-S3(由外向内)纤维素半纤维素↑木素↓。胞间层和初生壁合称复合胞间层。11.禾本科茎杆横切面几种组织(生物结构、细胞形态)结构:表皮组织基本组织维管组织形态:纤维细胞薄壁细胞表皮细胞导管和筛管,及石细胞12.说非纤维细胞含量的多少是衡量草类原料优劣的标准之一的原因:1)非纤维细胞多,则纤维细胞少2)制浆时会吸收大量蒸煮液,增加液比,消耗药品3)滤水性差影响纸浆洗涤4)影响碱回收(硅干扰)5)纸浆湿强度低,影响纸机车速6)成纸强度差13.植物细胞壁的超结构主要研究什么?1)纤维细胞壁的层次构成2)不同层微细维的取向及其对材质的影响3)为细纤维的精细结构4)微细纤维与半纤维素,木素的维系结构关系。14.麦草浆不要打浆直接抄纸的原因:是由于其超结构特点决定的(1)S1层微细纤维较厚且S1与S2层连接紧密(2)S1层微细纤维交叉螺旋排列,S2层微细纤维与轴夹角约为30-40度在纤维末端又缠绕上去,角度比木材纤维的饶角还大,难于分丝帚化,故一般麦草浆不打浆,经过疏解即可抄纸。15.打浆过程纤维细胞的变化:(1)初期,S1层破裂,引起纤维表皮微细纤维变化(2)横向切断,纵向分丝帚化(3)破坏P层及S1层,完全打掉或者部分打掉,使S2裸露并使其分丝帚化(4)使纤维发生水化润胀,也叫内部微细纤维化16.简述木素的形成过程?答:(1)木素母体经酵母素作用脱氢形成游离体(2)游离基间结合形成次级结构(3)由中间产物逐步形成木素大分子。18.灰分对制浆造纸的影响:1):灰分对普通的化学浆的质量没什么影响,只对人造纸浆和电容器浆产生不良影响。2):纸浆中Cu.Fe.Mn等金属离子对纸浆的颜色以及纸浆过氧化氢.氧气.臭氧漂白会产生不良影响,而且会促进漂剂分解。3):纸浆中的Ca.Mg粒子对稳定漂剂,保护碳水化合物有着一定的作用,但过量的金属离子又会使木素稳定,降低纸浆白度。4):原料中尤其是草类原料灰分中SiO2和Na2O反应后溶于黑夜(Na2SiO3是粘合剂)给碱回收造成许多困难,如结垢,粘度大,不易蒸煮,苛化液澄清等困难。19.如何证明LCC的存在?答:以含水二氯己环处理木粉制取磨木木素后,剩下的残渣用DMF,DMSO(二甲亚砏)和50%醋酸抽提,得到木素和糖构成的抽提物组分,这个组分即使用50%醋酸,二氯乙烷,乙烷作溶剂抽提,还是不能出去糖的组分。因此认为两者之间存在联接,认为是形成了某种形式的结合体。为此,贝克曼取名为多糖结合体LCC.20.木素的主要连接键型:(木素是由对羟基苯基、愈疮木基以及紫丁香基的苯基丙烷构成的高分子聚合物)木素苯基丙烷联接键型:醚键联接和C-C键联接,醚键联接可分为烷基醚键,芳基醚键和烷基芳基醚键联接及甲基芳基醚键21.最好的木素制备物最好的木素溶剂:磨木木素纤维素酶木素\乙酸中的乙酰溴六氟丙醇22.新闻纸变黄原因?答:新闻纸在制浆造纸中对纸张白度要求不高。在抄纸中配有较多的机械浆和化学机械浆,含有较多的木素,在环境温度变化或日光照射时,空气中的氧会对木素进行氧化,形成一些有色基团,使纸张发黄。23.针叶木阔叶木草类所含木素的不同?木素的功能基,他们存在与木素结构单元的什么位置?(1)针叶木中主要为愈疮木酚基型木素,阔叶木中为愈疮木酚基–紫丁香基木素;草类为愈疮木酚基–紫丁香基-对羟基苯基木素。(2)木素的功能基主要有:-OCH3,-OH,-C=O及醚状氧原子等(3)-OCH3联接在芳基环上;-OH存在于木素结构单元苯环上(酚羟基)和侧链上(脂肪族羟基);-C=O部分与苯环共轭,部分不共轭;醚态氧部分联接到芳环上,部分联接在侧链上24.硫酸盐法比烧碱法脱木素快的原因(KP法蒸煮的优点)答:(1)KP法蒸煮时,由于Na2S的解离,溶液中同时存在HS-,S2-,OH-,它们同时对木素发生反应,而烧碱法中只有OH-一种亲核试剂;(2)木素与HS-,S2-可以发生硫化作用。使酚型β-芳基醚键很快全部断裂(β-醚键联接与所有联接50%以上断裂对大分子成碎片溶出很有意义)而烧碱法中酚型木素的β-醚键只能断裂少(3)KP法脱木素反应中的硫可析出重新参与反应,保证了反应中亲核试剂的量,从而减少的木素的缩合反应。25.硫酸盐法蒸煮的优点:原料适用范围广;蒸煮时间短;纸浆强度高;蒸煮废液回收技术成熟;用途广泛;较少发生数值问题。26.烧碱中添加AQ的作用:1保护碳水化合物AQ氧化聚糖末端基合成稳定的糖酸,从而保护聚糖减少剥皮反应2降解木素AQ本身还原成AHQ,AHQ与酚型木素单元反应促进木素碎片化,而本身又被氧化成AQ27.碱处理中碱主要消耗在哪些方面?(为什么要进行碱处理)?答:碱处理中主要消消耗在;(1)中和氯化段后残余的氯,(2)中和氯化段后未完全洗涤除去的HCL,有机羧酸类(3中和氯化段后纸浆中未完全洗涤除去的酸化木素(4)溶解氯化后不溶于酸的氯化木素。28.氯化后制浆颜色变深得得原因?答:氯水溶液中形成的正氯离子(CL+)或它的水合正离子(H2O+CL)能使木素结构基因的β-芳基醚键和甲基芳基醚键受氯化作用而断裂,生成邻苯醌和相应的醚,邻苯醌是一种呈黄红色的深色基团。故……29.氯化后为什么要进行碱处理:1氯化后产生许多有色的氯醌类物质,这些物质不溶于酸性,中性溶液但溶于碱性溶液中,所以氯化后需进行碱处理30.简述禾本科植物茎杆的生物结构和细胞形态?答:(1)禾本科植物的茎杆有实心的,有空心的,节间有分生组织,横切面上有三种组织:表皮组织(位于叶子和禾杆的外表面)由表皮细胞和表皮层组成;基本组织:全由薄壁细胞组成;维管组织主要又维管束组成。(2)纤维细胞属于韧皮纤维类,两端尖削,胞腔较小,壁上有单纹孔,占50%-60%,薄壁细胞形态各异,壁薄腔大,草类含量较高达40%,表皮细胞属长细胞,多呈锯齿形,导管(送水分),筛管(送养分)均沿茎杆纵向排列,石细胞属厚壁细胞,尺寸较小,呈腰鼓形。31.试比较木素酚型结构单元和非酚型结构单元的反应性能,并给予分析答:(1)酚型结构单元中苯环4位存在游离OH-这种羟基能通过诱导效应使酚羟基对位侧链上的α-C活化,反应能力增强,若α-C处于却电子状态,极易引入负电子;若α位存在游离羟基,则直接引入负离子,故酚型结构单元很容易引起反应。(2)非酚型结构单元中苯环4位上的羟基是醚化的,反应能力低,难使α-C活化,因此非酚型结构单元中存在α醚键,β-醚键都比较稳定或反应发能力较弱,既使α位是醇羟基,其反应能力也比酚型结构的醇羟基小得多,如果α醇羟基被醚化,则此位置就难以进行反应了。32.谈谈木素热塑性与磨石磨木浆生产的关系:生产磨石磨木浆时,以水润湿木片,吸水润胀后的木素软化点降低,在软化点以下,木素的分子链的运动被冻结,而呈玻璃状固体,随着温度的升高,分子链的布朗运动加快,到了玻璃转化点以上,分子链的布朗运动开放,木素本身软化,固体表面积减少,产生粘着力,从而利于木材加工和纤维分离。33.影响木素结构单元反应性能的因素有哪些?答:(1)联接键型,(木素的笨丙烷结构单元通过醚键,C-C键等不同键型连接,其化学稳定性不同)(2)木素结构单元的类型(不同的功能键基,-OCH3,-OH,-CO等连在结构单元上,使其具有不同的化学反应性能)(3)木素的酚型和分型结构形式也会影响反应性能。34.针叶木植物原料的生物结构有什么特点:(1)横切面:年轮明显,早材管胞与晚材管胞区别明显,管胞排列规则横切面呈四边形(2)径切面:管胞侧壁及其上明显的具缘纹孔,管胞末端与另外两个管胞相夹,木射线细胞排列成带状(3)弦切面:木射线细胞横断面组成纺锤状,木射线中的空洞为横向树脂道,管胞末端被另外两个管胞相夹,具缘纹孔不多。35.如何证明木素结构中存在醚键连接?答:前苏联学者绍雷金娜用木素在液态氨(-33度)中雨金属钠作用的实验证明木素中存在醚键连接。把铜氨木素,盐酸木素,工业水解木素在液态氨中与金属钠作用,结果得到多量的酚物是1-(4-羟基-3甲氧苯基)-丙烷及1-(4-羟基-3甲氧苯基)丙醇-2等,这与芳香类醚与金属钠所起的分解反应类似,故认为木素在此条件下也发生了醚键裂开反应,根据这个反应提出,木素结构单元之间存在醚键连接。36.为什么说原料中木素的含量是判定制浆漂白工艺的基本依据?答:植物原料的三大主要成分中木素是化学制浆中要脱除的,胞间层木素脱除,原料即可成浆,但要制取漂白剂还必须脱除细胞壁中的木素,残余木素是纸浆颜色的主要来源,原料中针叶木含量高,难蒸煮,禾本科原料木素含量低较易蒸煮,阔叶木介于两者之间,木素含量的高低及性质不同,蒸煮工艺也必然不同,纸浆的残余木素含量不同,所要求的白度不同,漂白工艺也必然不同。

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