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第三章 纤维素及其衍生物 第一节 纤维素的化学结构及生物合成 第二节 纤维素的分子量和聚合度 第三节 纤维素的物理结构 第四节 纤维素的物理及物理化学性质 第五节 纤维素的化学性质 第六节 功能化纤维素材料 第一节 纤维素的化学结构及生物合成 问题：组成纤维素的基本结构单元是什么？结构单元间如何联接的？ 一、纤维素的化学结构 1、纤维素大分子的基本结构单元是D－吡喃式葡萄糖基（即失水葡萄糖）。 2、纤维素大分子的葡萄糖基间的联接都是β－苷键联接。 3、纤维素大分子每个基环均具有3个醇羟基。 4、纤维素大分子的两个末端基，一个具有还原性，另一个是非还原性的。 1、纤维素大分子的基本结构单元是D－吡喃式葡萄糖基（即失水葡萄糖）。 2、纤维素大分子的葡萄糖基间的联接都是β－苷键联接。 由于苷键的存在，使纤维素大分子对水解作用的稳定性降低。在酸或高温下与水作用，可使苷键破裂，纤维素大分子降解。 在酸中：β－苷键水解速度比α－苷键小。 3、纤维素大分子每个基环均具有3个醇羟基。 三个醇羟基，分别位于2、3、6位，其中C2、C3为仲醇羟基，而在C6为伯醇羟基。 4、纤维素大分子的两个末端基，一个具有还原性，另一个是非还原性的。 纤维素分子链一端的葡萄糖基第一个碳原子上存在一个苷羟基，当葡萄糖环结构变成开链式时，此羟基即变为醛基而具有还原性，故苷羟基具有潜在的还原性，又有隐性醛基之称。 D-葡萄糖在水溶液中存在开链式和环式结构 α-D-葡萄糖 开链式结构 β-D-葡萄糖 隐性醛基 纤维素大分子具有极性和方向性。 三、植物纤维素的生物合成 植物细胞壁生物合成的过程： －细胞壁中聚合物母体的形成； －聚合物的生物合成； －细胞壁中聚合物的聚集。 第二节 纤维素的分子量和聚合度 纤维素聚合度（DP）：纤维素大分子链中D－葡萄糖基的数目。 纤维素聚合度表征纤维素分子链的长短，聚合度上升时，纤维素强度加大。 纤维素的相对分子量M和聚合度DP 相对分子量M和聚合度DP之间的关系为： C6H11O6—(C6H10O5)n-2—C6H11O5 M＝162×n＋18 DP很大时，上式中18可以忽略不计！ M＝162×n 或 n=M/162 纤维素的强度与聚合度的关系 不同原料纤维素的聚合度 天然棉纤维素大约由15300个葡萄糖基组成；木材纤维素的聚合度大约8000～10000个； 随着不同的品种来源，纤维素的相对分子量可以从5000～2500000范围内变化。 由植物纤维原料经过化学处理制成的各类化学浆，纤维素的聚合度下降至1000左右。 纤维素分子量的多分散性 分子量的不均一性称做多分散性，描述纤维原料中不同分子量（聚合度）的组分在原料中的存在情况。 分子量的分布范围越小，说明纤维素分子量越均一。纤维素的多分散性对其化学反应性能和纤维的力学强度是有影响的。 二、常用的统计平均分子量和平均聚合度 1、数均分子量 2、质均分子量 3、粘均分子量 1、数均分子量 1、数均分子量 纤维素体系的总质量M被分子的总个数所平均。 2、质量分子量 3、粘均分子量 用溶液粘度法测得的分子量。 α=0.5~1 三、纤维素的分子量和聚合度的测定方法 （一）?? 沸点升高和冰点降低法 （二）?? 蒸气压下降法 （三）?? 渗透压法 （四）?? 光散射法 （五）?? 超速离心法 （六） 粘度法 粘度法测分子量 目前我国对浆粕纤维素分子量测定的标准方法，引用了北欧的标准，采用粘度法测定。 粘度是液体流动时的内摩擦力。溶液的粘度取决于溶质的分子量、分子结构、形态及其在溶液中的扩张程度。 当纤维素分子进入溶剂时，引起液体粘度的变化，对于这种粘度的量度，一般采用以下几种表示方法： (1)相对粘度?r 表示在同温度下溶液的粘度(?)与纯溶剂粘度(?0)之比。无因次量。 (2)增比粘度?sp 表示相对于纯溶剂来讲，溶液粘度增加的分数。无因次量。 （3）比浓粘度?sp／ρ 表示增比粘度与浓度之比。因次为浓度倒数。 （4）特性粘度[?] 表示溶液无限稀释，即溶液浓度趋于零时，比浓粘度值。因次同比浓粘度。 粘度与分子量之间的关系： Standinger经验式： Cgm——溶液浓度，以纤维素葡萄糖基环mol/L计算，即Cgm=ρ/162,其中，ρ为溶液浓度g/l。 Km——比例常数，对溶解在一定溶剂中给定高分子物质是一常数，因溶质溶剂体系不同而不同。 不同纤维素溶剂体系其Km值见表3-3所示。 在我国纤维素粘度测定的标准方法中（用铜乙二胺法测粘度），引用Martin公式： K——经验