木材学-第五章.ppt

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1、第五章木材的化学性质木质素纤维素半纤维素3木材的化学组成124木材的酸碱性质55.1木材的化学组成图5-1木材的化学组成木材木质素碳水化合物半纤维素（水解单糖—D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-阿拉伯糖）纤维素（水解单糖—D-葡萄糖）细胞壁主要组分少量组分无机物（灰分）有机物（芳香族、萜烯类、脂肪族化合物）纤维素－微骨架结构半纤维素－填充物质木质素－结壳物质木材两种或两种以上单糖组成的不均一聚糖，分子量较低，聚合度小，大多带有支链天然的高分子聚合物是由苯基丙烷结构单元通过醚键和碳-碳

2、键联接而成、具有三维结构的芳香族高分子化合物5.1.1木材的主要化学成分主要成分针叶树材(%)阔叶树材(%)纤维素半纤维素木质素42±227±228±345±230±520±4细胞壁中三大主成分结合的层状模型针叶树材和阔叶树材中纤维素、半纤维素和木质素的含量见表:1236541.中间薄层2.初生壁3.原生质膜4.果胶5.纤维素6.半纤维素5.1.2木材的抽提物脂肪族化合物萜烯及萜烯类化合物其它物质芳香族化合物抽提物不构成细胞壁、胞间层的游离的低分子化合物，可被极性和非极性有机溶剂、水蒸汽或水提取，约

3、占绝干木材的2%-5%5.2木质素木质素的存在木质素主要存在于木质化植物的细胞壁中木质素的分布木质素的元素组成胞间层的木质素浓度最高，细胞内部浓度则减小，次生壁内层又增高木质素的分离方法木质素的结构①将木质素作为不溶性成分被过滤分离出来②将木质素作为可溶性成分溶解，其他成分不溶解进行分离木质素是非常复杂的天然聚合物，其化学结构与纤维素和蛋白质相比，缺少重复单元间的规律性和有序性苯丙烷作为木质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构5.2.1.结构单元苯丙烷作为木

4、质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。愈疮木基丙烷（G）紫丁香基丙烷（S）对羟苯基丙烷（H）5.2.2官能团甲氧基针叶树材木质素中含13%~16%：阔叶树材木质素中含17%~23%阔叶树材木质素中甲氧基含量高于针叶树材羟基木质素中酚羟基是一个十分重要的结构参数,它直接影响木质素的化学性质和物理性质羧基羰基木质素结构中存在约6种羰基，其定量通常用盐酸羟胺法，与芳香环共轭的羰基，可用紫外光谱法定量测定一般认为木质素中是不存在羧基的，但在磨木木质素中存在0.01

5、-0.02/OCH3一般物理性质和热性质颜色原本木质素是一种白色或接近无色的物质相对密度木质素的相对密度大约在1.35～1.50之间光学性质木质素结构中没有不对称碳，所以没有光学活性燃烧热木质素的燃烧热值比较高溶解度缩合或降解产生溶性木质素和不溶性木质素之分热性质除了酸木质素和铜胺木质素外，原本木质素和大多数分离木质素是一种热塑性高分子物质，无确定的熔点，具有玻璃态转化温度（Tg）或转化点，而且较高5.2.3木质素的物理性质5.2.4木素的化学反应简述木材加工这些反应是生产工艺的基础，与木材加工有密

6、切关系用碱法蒸煮木材脱木素，生成碱木素可作作乳化稳定剂碱作用木素的氯化生产中用氯化法生产纸浆和氯化漂白纸浆木素的溴化木素的溴化作用是木材溴化滞火处理的理论基础木素的氧化木素与氧发生化学反应，形成发色团使木材材色变深乙酰化木素大分子上有羟基可用乙酰化进行改性处理木素脱除木材制浆也就是木素脱除，生产用酸法和碱法5.3纤维素（Cellulose）纤维素是由环式吡喃型D—葡萄糖基在1-4位置通过β—甙键联结而成的链状高分子化合物抗拉强度大，对木材的物理、力学性质影响很大。纤维素既不溶于冷水，也不溶于热水5.

7、3.1纤维素的化学结构右图纤维素的结构式非还原性端基纤维二糖基本单元脱水葡萄糖单元还原性端基结构特点：结构单元是D-葡萄糖基，相邻的葡萄糖基扭转180°；葡萄糖基包含三个醇羟基，分别位于2、3、6三个碳原子上；三个羟基中有一个为伯醇基，二个为仲醇基；葡萄糖基为环状结构；葡萄糖基为陆环的吡喃式糖，为六节环，包含1－5连结的氧桥；每个葡萄糖基的连结为1，4－β－甙键连结；纤维素大分子中的D－葡萄糖基为β型。聚合度(n)是指高分子中所含的链节的数目意义纤维素分子中葡萄糖基的数目n<200纤维素强度丧失;2

8、00700强度与聚合度关系不明显与纤维强度的关系纤维素分子量=聚合度×葡萄糖基的分子量聚合度是纤维的重要物理常数之一，直接关系到纤维的物理、力学及化学性质聚合度↑→大分子长度↑→强度↑→溶解度和反应能力↓定义纤维素分子的聚合度5.3.2纤维素的聚合度纤维素的物理结构分子间力氢键力（hydrogenbond）湿法纤维板（wettingmethodfiber-board）成板理论木材干燥过程木材力学强度之所以在纤维饱和点以下随水分减少