纤维素的物理与物理化学性质

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1、第三节纤维素的物理及物理化学性质纤维、纤维素、纤维素纤维纤维：人工合成或天然存在的细丝状物质。植物纤维是植物细胞中一种两头尖、长比宽大几十倍的纺锤状永久厚壁细胞，已经死亡的植物细胞。纤维基本形态：细长锐端永久细胞。纤维素：常温下不溶于水、稀酸、稀碱的D-吡喃葡萄糖基以β-1,4苷键联接起来的链状高分子化合物纤维素纤维：一般指纸浆纤维（不含或含少量木素）1主要内容纤维素的多分散性纤维素纤维的吸湿与解吸纤维素的润胀与溶解纤维素的电化学性质纤维素的光、热、机械降解纤维素的离子辐射降解2一、纤维素的多分散性高聚物的相对分子量的特点：相对分子量非常大相对分

2、子量具有多分散性细菌纤维素：2000~37000棉花纤维素次生壁：13000~14000聚合度：漂白木浆：1000~1500漂白草浆：1000左右31、平均相对分子质量及其测定方法常用的统计平均分子量方法（N和M分别为第i种分子的分子数和分子量）ii数均分子量Mn纤维素体系的总质量被分子的总个数所平均。Mn=ΣniMi/n质均分子量Mw按质量统计的平均分子量，也称质均分子量。Mw＝ΣmiMi/Σmi黏均分子量Mη4Z均分子量MzMz=ΣnM3/ΣnM2iiii平均相对分子质量的测定方法测定方法：化学方法：端基法热力学方法：渗透压、沸点升高、冰点下降动力学方法

3、：超速离心沉降速度法光学方法：光散射法其他：凝胶渗透色谱法5粘度法测定纤维素分子量a、相对粘度ŋr表示在同温度下溶液的粘度(ŋ)与纯溶剂粘度(ŋ0)之比。无因次量。r0b、增比粘度ηsp表示相对于纯溶剂来讲，溶液粘度增加的分数。无因次量。0spr106c、比浓粘度ηsp／c表示增比粘度与浓度之比。因次为浓度倒数。spsp/cr1cd、特性粘度[ŋ]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。splimc7粘度与分子量之间的关系：[η]=KMαK和α是两个参数，与聚合物性质、溶剂性质、溶液

4、温度、聚合物在溶液中的形状有关系。82、纤维素的多分散性与相对分子质量分布多分散性纤维素是由很多长度不同的线形高分子所组成，即其相对分子质量是不均一或多分散的，这种性质称为多分散性或不均一性。凝胶色谱法测定纤维素的相对分子质量分布9孔洞填料（球形颗粒）①在色谱柱中，装填的多孔性填料的表面和内部有着各种各样大小不同的空洞和通道。②聚合物分子在溶剂的推动下不断10前进，在前进的过程中同时向四周扩散。③较大的分子进入较大的孔，而比最大孔还要大的分子就只能停留在填料之间的空隙中。④随着洗涤过程的进行，最大的聚合物分子从载体间的粒间首先流出，依次流出的是尺寸较大的分子，然后

5、是尺寸较小的分子，这样就达到了大小不同的分子分离的目的。二、纤维素的吸着---纤维素与蒸汽相互作用的过程。1、吸附与解吸吸附——纤维素纤维自大气中吸取水或蒸汽解吸——当大气中降低了蒸汽分压而自纤维素放出水或者蒸汽时吸附与解吸不是完全可逆的。112、吸附水的类型①结合水——化学吸附进入纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键而结合的水，称为结合水。此种水的吸着力强，有热量放出，纤维素发生润胀，对电解质溶解力下降，又称化学结合水。12②游离水——物理吸附纤维物料吸湿达到纤维饱和点以后，水分子继续进入纤维的细胞腔和各孔隙中，形成多层吸附水。称为游离水或毛细管水，与纤维素无化学键连

6、接。吸附游离水无热效应及润胀。133、棉纤维素的吸着等温曲线吸湿后纤维发生润胀，但不改变其结晶结构，X射线衍射图不发生变化吸着水只在无定形区，结晶区没有吸着水分子。纤维饱和湿份：相对湿度100％时，纤维所吸着的水量。也称纤维饱和点。14滞后现象：同一种纤维素纤维，在同一温度和同一相对湿度下，吸湿时的吸着水量低于解吸时的吸着水量的现象。15原因：结晶区纤维素分子的羟基全部形成氢键，无定形区分子部分形成氢键，分子结合不牢，润胀时产生新的游离羟基，氢键不断打开，但由于内部应力的抵抗，新游离出来的羟基较少，即吸着中心较少。解吸过程中，分子间氢键重新形成，游离羟基与水分子间的

7、氢键未完全可逆的打开，致使部分水分子留着在纤维素上。16绝干纤维吸着水分会产生热量，此热量称为吸着热或润湿热。微分吸着热：纤维素吸收1g液态水时所放出的热量。1.2-1.26kJ/mol，与氢键键能相同——氢键被破坏所释放出的能量。表明：结合水是以氢键结合的。纤维素的吸附只发生在无定形区，结晶区并没有吸附，结晶区内的氢键没有被破坏，链分子的有序排列也没有被改变。17吸附水量随纤维素无定形区百分率的增加而增加。4、吸湿与解吸对纸张强度的影响：纸张强度一部分来源于纤维之间的氢键结合力。水分含量高，纤维之间的氢键结合减少，纸张强度下降