生物质材料复习资料.docx

生物质材料绪论环境：指与人类密切相关、影响人类生活和生产活动的各种自然（包括人工干预下形成的）力量或作用的总和。分为自然环境和社会环境。环境对人类的贡献：它是人类生存与发展的终极物质来源；它承受着人类活动产生的废弃物和各种作用结果。资源：广义的资源：指人类生存发展和享受所需要的一切物质的和非物质的要素。 狭义的资源：仅指自然资源材料：指具有一定结构、组分和性能，具有一定用途的物质。环境材料：具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料。既包括经改造后的现有传统材料也包括新开发的环境材料。生物质材料：是指由动物、植物及微生物等生命体衍生得到的材料，主要上由有机高分子物质组成，在化学成分上生物质材料主要由碳、氢和氧三种元素组成。 生物质材料的分类：按组分：均质生物质材料、复合生物质材料按所含化学结构单元：多糖类、蛋白质类、核酸、脂类、酚类、聚氨基酸、综合类生物质材料的一般特征： 1）都含有碳、氢和氧三种元素，部分生物质材料还可能含有氮、硫或者钠等元素，因此生物质材料归属于有机高分子材料，具有有机物和高分子的一般特性特征 2）种类多、分布广、储量丰富。 3）与合成高分子材料相比，都具有较好的生物降解性.4）可再生 5）生物质材料能够进行与功能基相关的聚合物化学反应。6）水分对生物质材料的性能影响明显 7）通常是多组分伴生 8）结构和性能变异大纤维素基材料 纤维素：纤维素是构成植物细胞的基本成分，它存在于所有植物当中，是植物界中一种最丰富的可再生的有机资源。 综纤维素：指植物纤维原料中的全部碳水化合物，即纤维素与半纤维素之和。故又称全纤维素。 制备方法：氯化法亚氯酸钠法二氧化氯法 4、过醋酸法 实验室常用亚硫酸钠法。 纤维素的结构： 纤维素是β-D葡萄糖基通过1,4－苷键连接而成的线型高分子化合物。 构象：gt构象：C6-O6在C5-O5同侧而在C5-C4反侧 tg构象：C6-O6在C5-O5反侧而在C5-C4同侧 gg构象：C6-O6在C5-O5和C5-C4的中间 氢键对性能的影响：1、通过氢键的连接，使整个高分子链成为带状，从而使它具有较高的刚性。 2、对吸湿性的影响 氢键的形成，使纤维及纸页的吸湿性降低。3、对溶解度的影响 分子间氢键破坏程度大的溶解度大。 干燥过的纤维素的溶解度小于未经干燥的纤维素的溶解度。氢键对纤维素的超分子的形成有重要作用，在结晶区纤维素分子之间形成较多的氢键，大量的氢键可以提高木材和木质材料的强度，减少吸湿性，降低化学反应等。 α、β、γ纤维素：习惯上将β-与γ-纤维素之和称为工业半纤维素，以与天然半纤维素区别吸湿性：在纤维素的无定形区内，游离羟基与极性水分子形成氢键结合，使纤维素的水分含量增加的过程。（环境湿度很大或将现为浸入水中，纤维素的水分会增加，出现膨胀现象）解吸：因蒸汽分压下降，无定形区的氢键结合破环，水分子被释放的过程。（当环境湿度较小或对纤维素进行干燥处理，纤维素会失去部分水，出a线缩水现象）吸湿滞后现象：同一相对湿度下，纤维素吸附时的吸着水量低于解吸时的吸着水量的现象。即“进得多，出的少”。纤维素结晶度和性能的关系：纤维结晶度升高，则：1）纤维的吸湿性下降；2）纤维润胀程度下降；3）纤维伸长率下降； 4）纤维的抗张强度上升。纤维素的化学反应：酯化反应：Z可以是 C、S=O、O=S=O、O=P—OH、O=N=O、N=O、Ti (OH)2、B—OH等；X可以是O或S； Y可以是烷基、苯基、烯基或者它们的衍生基团，或者-OH，或者SH，或者为空。当纤维素与异氰酸酯反应形成纤维素氨基甲酸酯用下式表示：醚化反应：1、用碱处理纤维素先制备成碱纤维素，再与卤代烃烷基化得到X是Cl或Br，以Cl使用最多；R是烷基或者烷基衍生基团，最常见的是甲基、乙基羧甲基。2、在有机稀释剂（丙酮、四氢呋喃等）存在下，碱纤维素与环氧烷通过SN2亲核取代反应，制得羟烷基纤维素醚。 R是烷基或氢，最常见的是环氧乙烷和环氧丙烷。碱存在下，碱纤维素与丙烯腈发生Michael 加成反应，制得氰乙基纤维素醚 两种脂类：纤维素硝酸酯 性质：易燃不稳定的性质和易引起火灾，甚至有产生爆炸的危险 应用：含氮量低于10.5%的硝酸纤维素溶解性很差，10.5%-11.2%的较多用于赛璐璐，高于12.3%的易于分解爆炸，12.6%以上者常用于制造炸药。 纤维素醋酸酯 性质：耐热性提高，不易燃烧，吸湿性小，电绝缘性提高。可用来生产电绝缘纸。 应用：最主要的纤维素塑料，P38 醚类：乙基纤维素醚（反应式自己写） 性质：是一种热塑性塑料，具有低密度、较高力学强度、低吸湿性、耐酸、耐碱、耐盐、抗热性、耐寒性等特点 应用：主要用作于耐寒涂料和耐寒塑料，多用于航空领域