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第一章 绪论
第二章 纤维素基材料
第三章 木质素
第四章 木材
第五章 淀粉基材料
第六章 甲壳素基材料
第七章 蛋白质基材料
第八章 其它生物质材料
纤维素基材料专家讲座
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第二章 纤维素基材料
目标和要求
了解并掌握纤维素化学结构、基本性质、主要应用以及纤维素改性,了解纤维素基材料应用。
内容和关键点
纤维素存在与取得
纤维素结构与性质
纤维素化学
纤维素衍生物及应用
改性纤维素材料及应用
功效纤维素材料及应用
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纤维素存在与取得
（1）纤维素存在
纤维素是地球上最古老和最丰富生物质材料，是符合可连续发展要求可再生资源。纤维素主要源于树木、棉花、麻、谷类植物和其它高等植物，也可经过细菌酶解过程产生（细菌纤维素）。
纤维素是地球上最丰富碳水化合物，草本类植物中约占10%~25%，木材中约占40%~47%，亚麻等韧皮纤维中占60%~85%，棉中纤维素高达90%。
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纤维素存在与取得
（2）纤维素取得
取得纤维素原料主要是棉花和木浆。
将植物原料在25%氢氧化钾溶液中处理，再用20%硝酸/80%乙醇混合溶液在沸腾下处理，所得残渣即为纯度较高纤维素，也称硝酸乙醇纤维素。
将植物原料放入NaOH与二硫化碳混合液中，得到“粘胶液”，再在“粘胶液”中加入浓度较低硫酸，可得到 “纯纤维素” 。
纤维素因为其起源丰富、生物降解性、生物相容性和易衍生化特点，将成为未来主要化工原料之一。
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纤维素存在与取得
（3）纤维素研究进展
最早传统黏胶法采取NaOH/CS2体系，二硫化碳使用造成环境污染并损害人体健康。
1939年，发觉三甲基氧化胺、三乙基氧化胺和二甲基环己基氧化胺等叔胺氧化物能够作为纤维素溶剂。
1967年，美国柯达企业首次将NMMO用作纤维素溶剂。（NMMO：N-甲基吗啉-N-氧化物）
今后，英国化学纤维生产商利用NMMO/H2O作溶剂开发出商业纤维素纤维；随即，美国成功实现了溶剂法再生纤维素纤维工业化生产。但因为溶剂价格昂贵以及工艺条件苛刻，还未进入大规模工业化生产。
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纤维素存在与取得
另外，也相继研究了大量纤维素新溶剂体系，包含纤维素非衍生化溶剂（直接溶剂）：氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺、10%NaOH溶液、60%ZnCl2溶液、二甲亚砜/三乙胺/SO2以及衍生化溶剂：三氟乙酸、二甲基甲酰胺、纤维素氨基甲酸酯/碱水溶液等。
年，武汉大学张俐娜教授创造低温溶解方法，即7%NaOH和12%尿素水溶液，在-12℃下溶解纤维素等多糖类化合物。荣获“纤维素与可再生资源材料”领域最高奖-安塞姆·佩恩奖。
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纤维素存在与取得
近年来，纤维素液晶以及细菌纤维素研究已成为人们研究热点。
在特定条件下纤维素或其改性物可显示奇特热致液晶性和溶致液晶性。如琥珀酸单胆甾醇羟乙基纤维素酯在加热和冷却过程中可显示稳定热致液晶性，羟丙基纤维素、正己酰氧丙基纤维素、纤维素甲基丙烯酸酯、乙酰乙基纤维素等绝大多数纤维素衍生物可显示溶致液晶性。
细菌纤维素是指在不一样条件下，由微生物合成纤维素统称。其中木醋杆菌含有最高纤维素生产能力，被确认为研究纤维素合成、结晶过程和结构性质模型菌株。
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纤维素存在与取得
细菌纤维素性质
①与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，含有高结晶度（可达95%，植物纤维素为46%~63%）和高聚合度（DP值~8000）；
②细菌纤维素纤维是由直径3~4 纳米微纤组合成40~60纳米粗纤维束，并相互交织形成发达超精细网络结构；
③弹性模量为普通植物纤维数倍至十倍以上，抗张强度高；
④含有很强持水能力；
⑤含有较高生物相容性、适应性和良好生物可降解性；
⑥细菌纤维素生物合成时可调控性。
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纤维素结构与性质
（1）纤维素化学结构
纤维素是由纤维素二糖（D-吡喃式葡萄糖）重复单元经过β-1,4-D-糖苷键连接而成线性高分子聚合物。
化学结构式：(C6H10O5)n 。
纤维素是由法国科学家Anselme Payen在1838年将木材经硝酸、氢氧化钠溶液交替处理后分离而得到。
纤维素聚合物形式在1932年由高分子科学奠基人-德国化学家Staudinger确定。
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基本信息
1881年3月23日生于德国莱因兰-法耳次州沃尔姆斯；
1907年毕业于施特拉斯堡大学，获博士学位。同年聘为卡尔斯鲁厄工业大学副教授。
1912年于苏黎世工业大学任为化学教授。
1920年，发表“论聚合反应”论文，提出高分子概念；
1932年，出版划时代巨著《高分子有机化合物》
1953年获诺贝尔化学奖；
1965年9月8日在弗赖堡逝世，终年84岁。
施陶丁格尔 (Hermann Staudinger) (1881—1965)
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