第三章-2 纤维素的物理化学性质

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1、WoodChemistry纤维素的物理化学性质WoodChemistry第二节吸湿主要介绍纤维素润胀纤维素的物理化学性质溶解轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院一、纤维素的吸湿WoodChemistry等温吸附与解吸WoodChemistry吸湿：纤维素在空气中吸收水分。吸附：干纤维素从空气中吸收水分或水蒸汽；吸湿的本质：纤维素无定形区大分子上的-OH与空解吸：当大气中水蒸汽分压降低，纤维素放出水或水蒸汽。气中的H2O形成氢键。等温吸附曲线：一定温度下，干纤维素从空气中吸收水分,湿含量随相对湿度变化的曲线；吸湿仅

2、仅发生在无定形区，不影响结晶区。等温解吸曲线：一定温度下，湿纤维素在空气中蒸发除去原因：无定形区纤维素大分子上的-OH只是部分地形成氢水分,湿含量随相对湿度变化的曲线。键，还有部分是游离的，能与空气中的H2O以氢键结合。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院等温吸附曲线和等温解吸曲线WoodChemistry干纤维素吸湿的三个阶段WoodChemistry（1）0~20%很快：无定形区游离-OH吸水；吸附曲线与解吸曲湿线的三个阶段（2）20~60%较慢：破坏分散的氢键后再吸水.含量解吸曲线（3）>60%很快：吸附多

3、层水。吸附曲线与解吸曲线的关系吸湿后的纤维素烘干后，X-射线图没有发生任何变化。吸附曲线不同原料之间，吸附与解吸的关系说明：吸湿仅仅发生在纤维素的无定形区。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院1纤维素与水WoodChemistry解吸的滞后现象WoodChemistry纤维素解吸过程与吸附过程相反，即先失去多层水，然后失去OOHHH氢键结合水。OOHHHHHOO解吸存在滞后现象，即在同一相对湿度下（除0和100%），HHHHH解吸时的湿含量总是高于吸附时的湿含量。OOO纤维素轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院滞

4、后的原因？WoodChemistry木材纤维素与棉花纤维素相比：WoodChemistry吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一（1）木材纤维素比棉花纤维素吸湿量大，说明无定形区定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；较多，吸湿性强；（2）木材纤维素解吸滞后比棉花严重，与无定形区游解吸时，由于同样受内部阻力的抵抗，已被吸附的水不离-OH有关，说明木材纤维素无定形区游离-OH较多。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；说明：所以，同一相对湿度下，解吸时的湿含量总是高于吸吸湿仅仅发生在

5、无定形区，随无定形区比例的增大而增加（即随结晶度增加而减少）。附时的湿含量。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院等温吸附和等温解吸曲线的内容WoodChemistry二、纤维素的润胀和溶解WoodChemistry1、润胀和溶解的基本概念吸附和等温解吸曲线的阶段性（三个阶段）；润胀：纤维素纤维吸收极性液体后，体积增大，内聚力下降，纤维变软，但仍保持外观形态。解吸的滞后现象；润胀剂：被吸收的极性液体。润胀度：纤维素纤维润胀时，直径增大的百分率，即：润胀不同原料纤维素吸湿性的差异。后直径增值/原纤维直径溶解：以分子状

6、态进入溶液。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院2WoodChemistry2、润胀类型WoodChemistry（1）结晶区间的润胀润胀和溶解都是纤维素超分子结构发生变化的过程，溶解时超分子结构完全被破坏。润胀剂极性小，只能进入无定形区发生润胀，润胀后X-射线图不变，晶格构造不变。具两相结构的高分子化合物，要溶解必须先润胀。润胀是溶解的必要前提。如：纤维素在水、甲醇、乙醇、苯胺等润胀剂中的润胀。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院WoodChemistryWoodChemistry（2）结晶区内的润胀根据润胀剂

7、能力的强弱，结晶区内的润胀又分为：润胀剂极性大，能进入结晶区内部引起纤维素润胀，有限润胀：润胀剂进入结晶区内引起润胀，X-射线图改变，润胀后X-射线图改变，晶格构造发生变化。但未发生溶解。如NaOH溶液中的润胀。如纤维素在浓酸（浓H2SO4、浓HCl）、碱（一定浓度无限润胀：结晶区强烈润胀，大分子分散于润胀剂中，即溶解。的NaOH）、无机盐类（ZnCl2）等中的润胀。如浓H2SO4(72%),浓H3PO4(88%),浓HCl(40%)中的润胀。轻工科学与工程学院轻工科学与工程学院3、纤维素纤维在水中的润胀（结晶区

8、间的润胀）WoodChemistryWoodChemistry吸湿：从空气中吸收水分游离水和结合水的分界点称为纤维饱和点。润胀：浸泡于水中吸收水分只有细胞壁中的结合水能引起纤维润胀。干的纤维素纤维置于水中能吸收自身重量2~3倍的水。吸收的水,分为两种：纤维素纤维在水中的润胀为结晶区间的润胀，去结合水：细胞壁中成氢键结合的水；掉水后，X-射线图不变。游离水：细胞腔及孔隙中的