《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,植物纤维化学,Chemistry of plant fiber,植物纤维化学Chemistry of plant fibe,一、课程性质与任务,二、课程研究内容,三、学习要求,四、讲授方法,五、考核办法,六、参考文献,绪论,,INTRODUCTION,一、课程性质与任务 二、课程研究内容 三、学习要求,造纸方向专业基础课,考试课，,40,学时，一学期讲完,研究生入学考试课,课程研究内容的发展趋势,一、课程性质与任务,造纸方向专业基础课一、课程性质与任务,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,Lumber,Plywood,Landscaping,,LumberPlywoodLandscaping,Paper,Wood chips,Asphalt,Byproducts,Paint,Wood,PaperWood chipsAsphaltByproduc,Melamine dinnerware,Toilet seats,Tool handles,Cellophane,Helmet,Cellulose,Melamine dinnerwareToilet seat,紧紧围绕“植物纤维”这一核心讲授：,1,、造纸植物纤维原料的种类、生物结构特点,2,、植物纤维原料的化学组成,3,、主要化学组成（木素、纤维素、半纤维素）的结构、物理性质、化学性质,4,、,木素、纤维素、半纤维素的改性与综合利用,二、课程研究内容,*,课程内容分,组织学,和,化学,两部分内容,紧紧围绕“植物纤维”这一核心讲授：二、课程研究内容,,组 织 学,组 织 学,纤维素,木素,半纤维素,化 学,,,纤维素木素半纤维素化 学,化 学,,,植物纤维,改 性 与 综 合 利 用,,Cellulose esters,Cellulose ethers,Cellulose xanthate,Cellulose,conversion,Bioethanol,,Chemicals,Fuels,Biomaterials,Lignin,conversion,,Gels,Films,Adhesives,Furfural,Xylitol,Hemicelluloses,conversion,组 分 的 结 构 、 物 理 、 化 学 性 质,半纤维素,木质素,纤维素,提取物,化 学 植物纤维改 性 与,,第一部分 组织学,植,物,纤,维,的,形,成,植,物,纤,维,的,种,类,、,生,物,结,构,植,物,纤,维,的,形,态,与,评,价,第一部分 组织学 植植植,,第二部分 化学部分,,木,素,纤,维,素,,半,纤,维,素,,提,取,物,植,物,纤,维,的,化,学,组,成,第二部分 化学部分 纤植,1,、注意听讲，记好笔记,2,、及时复习,3,、多看参考资料,4,、要质疑，不懂就问,5,、,《,有机化学,》,、,《,分析化学,》,等基础知识要掌握,6,、独立完成作业,,三、学习要求,1、注意听讲，记好笔记 三、学习要求,1,、以教师讲授为主,2,、以启发式、研究式、讨论式,3,、课堂会经常提问,4,、作业会及时点评,,四、讲授方法,1、以教师讲授为主四、讲授方法,1,、成绩分配,平时成绩,10%,，平时作业,20%,，期末考试,70%,2,、计算办法,平时成绩：出勤、表现,平时作业：交作业的次数及成绩,期末考试：卷面成绩,,五、考核办法,1、成绩分配 五、考核办法,1,、凯西,《,制浆造纸化学工艺学,》,第一卷,2,、陈嘉翔,《,制浆化学,》,3,、编写组编,《,制浆造纸手册,》,第一分册,4,、,J.C.,小阿瑟主编,《,纤维素化学与工艺学,》,5,、中野准三,《,木材化学,》,6,、詹怀宇,《,纤维化学与物理,》,7,、高洁,《,纤维素科学,》,8,、陈国符、邬义明,《,纤维素化学,》,第一版,9,、陈嘉翔,《,植物纤维化学结构的研究方法,》,六、参考文献,1、凯西《制浆造纸化学工艺学》第一卷六、参考文献,植物纤维化学（第三版），杨淑慧,纤维化学与物理 詹怀宇,制浆造纸分析与检测 石淑兰、何福望主编,,,,植物纤维化学（第三版），杨淑慧,了解和掌握原料分类、组成及相关的概念、各种原料的生物结构,重点掌握针叶木、阔叶木生物结构、评价原料优劣的方法,难点：原料的微观结构,第一部分 植物纤维组织学,了解和掌握原料分类、组成及相关的概念、各种原料的生物结构第一,第一部分 植物纤维组织学,植,物,纤,维,的,形,成,植,物,纤,维,的,种,类,、,生,物,结,构,植,物,纤,维,的,形,态,与,评,价,第一章,*,第二章,*,第三章,第一部分 植物纤维组织学植植植第一章*第二章*第三章,第一章 植物纤维的形成,第一节 纤维的概念,第二节 植物纤维的形成,第一章 植物纤维的形成第一节 纤维的概念,第一章 植物纤维的形成,第一节 纤维的概念,一、,《,辞海,》,对纤维的解释,天然的或人工合成的细丝状物质。

具有相当的强度和长度、弹性和吸湿性等多数为有机物，少数为无机物二、科学定义的纤维（,Fiber,）,形态学上的概念，是指一种长度与截面直径之比较大，具有一定柔性和强度的细长物体按原料进行分类：,天然纤维：,植物纤维,、动物纤维、矿物纤维,化学纤维：人造纤维、合成纤维、无机纤维,,第一章 植物纤维的形成第一节 纤维的概念,第二节 植物纤维的形成,一、常见的三种植物纤维,植物分为低等植物和高等植物，造纸原料多是高等植物针叶木、阔叶木和禾本科三种植物,种子植物,,裸子植物 被子植物,松柏纲 单子叶植物 双子叶植物,松科 杉科 禾本科 木本植物（阔叶木）,第二节 植物纤维的形成一、常见的三种植物纤维针叶木、阔叶木和,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,二、植物纤维的形成过程,1,、植物细胞：,植物细胞分为活细胞和永久细胞,植物细胞是构成植物体的结构和功能单元,主要包括细胞壁、原生质体、液泡及其它,细胞壁,：是原生质体分泌产物新形成的具有一定的硬度和弹性的固体结构。

包括胞间层、初生壁和次生壁造纸用的就是植物细胞的细胞壁即纤维（永久细胞）永久细胞由细胞壁和细胞腔组成,,二、植物纤维的形成过程,,植物的细胞,,,,,植物的细胞,植物细胞立体结构,植物细胞立体结构,植物细胞生长指细胞体积和重量不可逆的增加包括细胞纵向的延长和横向的延展细胞的生长有两种方式,：,一种是,细胞吸水胀大的“生长”，,这是植物细胞液泡吸水膨胀的结果，这种现象称为,细胞伸长,,(elongation),另一种是,细胞实质性生长,这是在细胞生长时，细胞的鲜重和干物质随着体积的增加而增加在液泡变化的同时，细胞内其他细胞器在数量和分布上发生各种变化植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大小后，便会停止生长2,、纤维细胞的生长,植物细胞生长指细胞体积和重量不可逆的增加包括细胞纵向的延长,初生纤维在周围的细胞仍在分裂的时候，它们还能继续引伸到相当的长度这种细胞的伸长，除与周围细胞一起增长（协同生长）以外；还有细胞顶端可伸入到周围细胞之间的生长（侵入生长）苎麻的纤维停止伸长以后，在发生次生壁的沉积时，纤维的基部可能也有厚的次生壁但顶端仍有生活的内容物和薄的细胞壁，因此，细胞顶端还可以继续伸长。

苎麻的韧皮纤维可以继续伸长几个月，最后增加的长度为原来的,4,、,5,万倍，最长可达,55,厘米初生纤维在周围的细胞仍在分裂的时候，它们还能继续引伸到相当的,,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,3,、,纤维形成,,分生细胞 永久组织细胞 永久细胞 原生质体转化为细胞壁 纤维（失去生命机能的细长锐端永久细胞）,轴向：纺锤状原始细胞,径向：射线原始细胞,,形成层,3、纤维形成 分生细胞 永久组织细胞,4.1,纹孔的类型及组成,4,、纹孔及纹孔对,纹孔,pit,——,指植物细胞壁在次生加厚过程中，并不是整个细胞壁都产生均匀的增厚，其未增厚部分的细胞壁较薄，在显微镜下像个孔，一般称为纹孔，即次生壁上的凹陷纹孔的类型：,单纹孔,、,具缘纹孔,单纹孔,,simple pit,当细胞次生壁加厚时，所形成的纹孔腔在朝着细胞腔的一面变宽或逐渐变窄薄壁细胞上的纹孔为单纹孔,,,,4.1 纹孔的类型及组成 4、纹孔及纹孔对纹孔pit——指,纹孔的组成,：,主要由,纹孔膜、纹孔缘、纹孔腔、纹孔塞以及纹孔口,组成纹孔腔,：具缘纹孔四周增厚的壁向中央隆起，形成底大口小的纹孔腔。

隆起的部分称为,纹孔缘,；纹孔缘包围所留下的小口称为,纹孔口,；相邻纹孔之间原有的细胞壁称为,纹孔膜,部分材种的纹孔膜中央有次生增厚，形成了,纹孔塞,（或称托）,具缘纹孔,,bordered pit,具缘纹孔是指次生壁在纹孔膜上方形成拱形纹孔缘的纹孔，它是厚壁细胞上存在的纹孔类型单纹孔特点：构造简单，所形成的纹孔口与纹孔底同样大小，纹孔腔呈圆筒形，纹孔膜也较简单，不形成纹孔托，仅保持符合胞间层状态纹孔的组成：具缘纹孔 bordered pit具缘纹孔是指,,具缘纹孔对示意图,纹孔缘,纹孔口,纹孔塞,纹孔腔,纹孔膜,初生壁,次生壁,胞间层,具缘纹孔对示意图 纹孔缘纹孔口纹孔塞纹孔腔纹孔膜,4.2,纹孔对,,,单纹孔对,，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于薄壁细胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间具缘纹孔对,，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对，发生在次生壁强烈增厚的细胞壁上，存在于管胞、纤维状管胞、导管分子和射线管胞等含有具缘纹孔的细胞之间半具缘纹孔对,，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对发生在厚壁细胞与薄壁细胞相邻的细胞壁上，厚壁细胞侧为具缘纹孔，薄壁细胞侧为单纹孔相邻细胞的纹孔是成对出现的，典型的纹孔对有三种：,4.2 纹孔对 具缘纹孔对，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对,,纹孔对的结构及类型,单纹孔对,,具缘纹孔对,,半具缘纹孔对,,纹孔对的结构及类型 单纹孔对具缘纹孔对半具缘纹孔,植物生长过程中,，营养、水分、光合作用产物等都是通过纹孔来流通、输送的，在心材中纹孔被树脂类物质堵塞而失去生理上的功能。

纹孔对蒸煮的作用,纹孔的类型及状态对制浆过程中的药液渗透及反应产物的扩散等都有重要的影响单纹孔构造简单，有利于药液的渗透阔叶木多数是单纹孔，只有少量是具缘纹孔，有些甚至无纹孔，有利于药液的渗透4.3,纹孔的功能,植物生长过程中，营养、水分、光合作用产物等都是通过纹孔来流通,,部分针叶木具缘纹孔具有纹孔塞，对针叶木的生长及木片在蒸煮时的药液渗透有不良影响蒸煮液通过纹孔渗透到细胞内部使其可与木素进行反应，小放气可以震破孔膜，利于药液渗透，使原料得到均匀蒸煮蒸煮木材和竹子要多次放气——,（小放气的作用）,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,第一章 小结,（一）教学内容,第一节 纤维的概念,知识要点：科学定义的植物纤维,第二节 植物纤维的形成过程,知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程,教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用,教学难点：纹孔的类型、结构,,（二）教学基本要求,了解植物纤维的形成过程，掌握常见的三种植物纤维，熟练掌握植物纤维的概念及纹孔的类型第一章 小结（一）教学内容,作业题,,常见的三种植物纤维,纹孔的类型、结构及其作用,,,作业题,第二章 植物纤维的种类、生物结构,概述,第一节 造纸植物纤维原料分类,第二节 造纸植物纤维原料生物结构,第二章 植物纤维的种类、生物结构概述,概述,造纸用纤维的使用历史,1,、公元,25,～,220,年蔡伦：一切纤维都可以造纸，,树皮、麻头、旧布、渔网,生产纸浆,2,、,1838,年，法国科学家,Payen,从木材中提纯出了纤维素（硝酸）,3,、,1880,年法国用麻＋谷草造纸,4,、,1884,年德国开始用木材造纸,概述造纸用纤维的使用历史,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,,一、植物分类,( plant classification ),1.,树木的分类,根据树木的花、果、叶的主要形态特征，树木的分类常采用恩格勒（,Engler,）的自然分类法。

划分的单位由高至低排列的顺序为：,,界、门,(division),、纲,(class),、目,(order),、科,(family),、属,(genus),、种,(species),,其中，最常使用的和最基本的是科、属、种三级第一节 造纸植物纤维原料的分类,一、植物分类( plant classific,植物分类：,界,——,植物界,Plantae,,门,——,种子植物门,Spermatophyta,,亚门,——,裸子植物亚门,Gymnospermae,,纲,——,松柏纲,Coniferopsida,,目,——,松杉目,Pinales,,科,——,松科,Pinaceae,,属,——,松属,Pinus,,种,——,马尾松,Massoniana,,,植物分类：,2.,木材名称,树木的名称分学名和俗名两种学名是根据,《,国际植物命名法规,》,利用拉丁文对树种进行命名的，即拉丁学名，其组成为：,,属名,+,种名,+,定名人,属名第一个字母大写，其它字母小写；种名字母均小写；定名人通常用省略词第一个字母大写柠檬桉－－,Eucalyptus citriodora,Hook.,马尾松－－,Pinus massioniana,Lamb.,云 杉－－,Picea asperata,Mast.,火炬松－－,Pinus taeda,Linn.,2.木材名称柠檬桉－－Eucalyptus citriodo,二、造纸原料分类,二、造纸原料分类,,造纸原料,Raw materials,,木材类,wood,非木材类,Non-wood,,针叶木,softwood,：软木，分松属、杉属两种，松、柏、杉,(,larches,落叶松,, cypress,柏树,, firs,冷杉,, pines and spruces,云杉,).,,阔叶木,hardwood,：硬木，种类繁多，杨,Poplar,、桦,Birch,、桉,Eucalyptus,、榉,beech,（山毛榉）,禾本科,gramineae,：稻草、麦草、荻苇、蔗渣、玉米秆、高粱秆、芒秆、竹子（芦竹、毛竹）,韧皮类,：麻,bast,红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻,树皮,bark,桑皮、构皮、檀皮、雁皮,籽毛类,：棉,cotton,，椰壳,coconut shell,叶部纤维,：香蕉叶、龙舌兰麻、甘蔗叶、龙须草,半木材类,棉秆,造纸原料木材类非木材类针叶木softwood：软木，分松属、,黄杉,杨木,桉树,黄杉杨木桉树,芦苇,竹子,麦草,龙须草,芦苇竹子麦草龙须草,三、,国内外造纸原料使用现状,纤维原料是造纸工业的物质基础，纤维原料种类、数量、质量，不仅关系到造纸工业的品种质量和发展速度，而且对企业规模、工艺技术装备路线、污染治理和经济效益具有决定性影响。

1,、国外造纸原料,化学浆：以硫酸盐浆,KP (Kraft Pulp),为主,针叶木,：,北欧芬兰、瑞典，北美的加拿大、美国，俄罗斯,-,丰富优质的针叶木，如云杉、铁杉、高山铁杉、花旗松、红松、落叶松等，生产享誉国际的北方漂白硫酸盐浆美国南方以火炬松、短叶松、湿地松、长叶松为主,----,南方漂白硫酸盐浆三、国内外造纸原料使用现状纤维原料是造纸工业的物质基础，纤维,阔叶木：,多树种浆,：,加拿大、美国北部多以枫木、桦木、杨木、山毛榉等混合阔叶木生产北方阔叶木漂白硫酸盐浆美国南方以橡木、槐木、枫木、胡桃木等为原料生产南方阔叶木漂白硫酸盐浆单一树种浆,：,巴西等地生产漂白桉木浆；印尼相思树浆；北美杨木,KP,浆；日本桉木浆机械浆,mechanical pulp,NaOH+Na,2,SO,3,预处理的,BCTMP,和以,NaOH+H,2,O,2,预处理的,APMP,平分秋色,BCTMP,商品浆中针叶木（云杉、松木为主）约占,52%,，阔叶木（杨木、桦木、枫木）约占,48%,非木材原料生产的纸浆主要是：竹浆、甘蔗渣浆,阔叶木：机械浆 mechanical pulp,造纸原料结构几经变迁，经历了：,“,以木为主,”（解放初期,-1957,年）,“,以草为主,” （,1958-1978,年）开始草木之争，走上小、土、草的道路,“,草木并举,”（,1980-1998,），,1985,年,11,月轻工业部党组会议重申，造纸工业的原料方针是“草木并举，因地制宜逐步增加木材的比重，同时要加强原料基地的建设”。

以木为主,”（,2000,年至今）,2004,年,2,月，国家发改委正式发布,《,全国,林浆纸一体化,工程建设“十五”及,2010,年专项规划,》,2.,我国造纸原料的发展,造纸原料结构几经变迁，经历了：2.我国造纸原料的发展,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,我国造纸原料调整对策,1,、提高废纸利用率：废纸资源,2,、发展林纸一体化企业集团,3,、发展高得率化机浆,4,、合理利用竹材造纸,我国造纸原料调整对策1、提高废纸利用率：废纸资源,金光纸业中国投资有限公司,Asia Pulp & Paper Co., Ltd. (APP),截至,2005,年底桉树造林面积达到,20.71,万,hm,2,，其中主要林场有,:,海南金华、广西金钦州、金桂、广东金韶关、金清运、云南金澜沧、金文山等，另外还在,海南,、广东、云南、江苏等地建立大规模速生林苗圃中心，可供应每年,4,万,hm,2,造林所需的种苗山东亚太森博浆纸有限公司（新加坡金鹰国际集团）,2002,年起开始在广东梅州进行桉树造林工作，,2003,年完成了,0.23,万,hm,2,造林任务，,2004,年又造林,1.01,万,hm,2,在梅州规划造林达,4,万,hm,2,，,2008,年以后,40%,的原料将来自自办原料基地。

已获国家发改委批准的林浆纸一体化项目有：,山东晨鸣、山东泉林、山东华泰、宁夏美利、福建南纸、贵州赤天化竹浆、云南云景金光纸业中国投资有限公司Asia Pulp & Paper,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,《植物纤维化学》课件：第1讲-绪论,。