植物纤维化学复习题并附有课后思考题

一． 填空（12X3=36）

1. 制浆造纸工业用植物纤维原料大体可分为木材纤维原料和非木材纤维原料两种。 2. 纤维素和半纤维素属于碳水化合物，而木素属于芳香族化合物。 3. 草类原料的有机溶剂抽出物主要为：脂肪和蜡。

4. 针叶材有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和木射线薄壁细胞中。

5. 阔叶材有机溶剂抽出物含量一般比针叶材低，其主要组成为：游离及酯化的脂肪酸。 6. 木材原料的灰分含量一般不超过1%，草类原料的灰分含量一般多在2%以上。 7. 草类纤维原料灰分含量一般比木材高，而且60%以上是SiO2。 8. 木素结构单元间的联结键有醚键和碳-碳键。 9. 植物细胞壁上的纹孔分为：单纹孔和具缘纹孔。

10. 针叶材的纤维细胞为：管胞，阔叶材的纤维细胞为：木纤维。

11. 在细胞壁各层中，木素浓度最大的在胞间层，但木素的大部分存在于次生壁。 12. 针叶材的木素结构单元主要为：愈疮木基丙烷和少量的对-羟苯基丙烷。 13. 阔叶材的木素结构单元主要为：愈疮木基丙烷和紫丁香基丙烷。 14. 木素的结构单元为：苯基丙烷，纤维素的结构单元为：D-葡萄糖基。 15. 木素-碳水化合物联接点上的糖基有：D-木糖和D-半乳糖、L-阿拉伯糖。 16. 木素与碳水化合物之间可能有的联接键为：α-醚键和酯键等形式。

17. 在酸性亚硫酸盐法制浆中、应特别注意防止木素的缩合反应，因为这种反应形成的化学键为不易断开的碳-碳键。

18. 半纤维素是由两种或两种以上的糖基构成的不均一聚糖，它与木素有化学键联接。 二． 单项选择（14X3=42）

1.聚半乳糖醛酸中的羧基80%以上被甲基化、一部分被中和成盐，所形成的物质称为： 。 ①果胶物质 ②果胶酸 ※③果胶质 ④半纤维素 2.阔叶材中比针叶材含有更多的 。

①聚葡萄糖甘露糖 ※②聚木糖 ③木素 ④灰分 3.草类原料的 含量大多比较低、接近阔叶材的低值。 ①纤维素 ②灰分 ③半纤维素 ※④木素 4.针叶材的管胞含量约占木质部总容积的 。 ①50％ ②60－70％ ③80％ ※④90－95％ 5.针叶材的管胞长度一般为： mm。 ※①3－5 ②1－1.5 ③1 ④20

6.在木材的横切面上、可见到许多颜色较浅的经向条纹称为： 。 ①树脂道 ※②木射线 ③年轮 ④髓心

7.在显微镜下观察阔叶木横切面上有许多孔，这些孔是 横切面。

①树脂道 ※②导管 ③纹孔 ④管胞

8.在草类原料中除竹、龙须草和甘蔗渣外，其纤维平均长度均在 mm之间。 ※①1.0-1.5 ②1.5-2.0 ③3-5 ④2.0-2.5

9.在木材细胞壁各层中、最厚的一层为： ，它是细胞壁的主体。 ①初生壁 ② S1 ③ S3 ※④次生壁 10.在细胞壁的初生壁中、微细纤维呈 排列。 ①交叉螺旋 ②并行排列 ※③杂乱无章 ④紧密 11.针叶材中的木素属于 类木素。

※① G ② GS ③原本木素 ④天然木素

12.用NaCLO2处理无抽提物木粉、使木素被氧化而除去，剩下的产物为： 。 ※①综纤维素 ②β－纤维素 ③克－贝纤维素 ④氧化纤维素 13.实际上制备的综纤维素往往会含有少量 。

①半纤维素 ※②木素 ③α－纤维素 ④碳水化合物 14.克－贝纤维素的降解较 稍多。

①硝酸乙醇纤维素 ②工业半纤维素 ※③综纤维素 ④纸浆中半纤维素 15.草类原料一般比木材原料含有较多的 。 ※①1％NaOH抽出物 ②木素 ③α-纤维素 ④纤维素

16.因为树枝的 含量比树杆较少，热水抽出物较多，故其造纸性质不如树干。 ①木素 ※②纤维素 ③树脂 ④灰分

17.木材和草类的纤维细胞中、最长的纤维细胞为： 。 ①木纤维 ※②管胞 ③草类纤维 ④韧形纤维 18.造纸植物纤维原料中、纤维细胞直径最大的为： 。 ①木纤维 ②草类纤维 ③导管 ※④管胞

19.针叶材木素经硝基苯氧化后、其氧化产物中含有较多的 。 ①紫丁香基丙烷 ②愈疮木基丙烷 ③对－羟基甲醛 ※④香草醛

20.草类原料硝基苯氧化产物与乙醇解产物定量分析中、主要不同是 含量不同。 ※①对－羟基苯甲醛 ②紫丁香醛 ③香草醛 ④香豆酸

21.木素结构单元在脱氢聚合时，在过氧化酶作用下、首先变为 ，再由此合成木素大分子。 ※①自由游离基 ②紫丁香基 ③对－羟苯甲基 ④愈疮木基 22.木素结构单元中、酚羟基一般连在 上。

① C2 ② C3 ※③ C4 ④ C5 23.愈疮木基甘油β－芳基醚可表示为： 联接。 ①α-O-4 ※②β-O-4 ③4-O-5 ④β-5 24.木材和草类原料的杂细胞中、都含有一定量的 。 ①导管分子 ②木射线细胞 ③石细胞 ※④薄壁细胞

25.目前，化学结构变化较少、最接近原本木素的分离木素是 。 ①硫酸木素 ※②磨木木素 ③盐酸木素 ④铜氨木素 26.木素是具有 结构的高分子化合物。

①直链型 ②枝链 ※③三度空间 ④单一分子 27.在成熟的木化组织中，胞间层物质的大多数是： 。 ①果胶质 ②半纤维素 ③纤维素 ※④木素 28.典型的木素紫外光谱在 nm处有吸收极大值。 ※① 280 ② 230 ③ 305 ④ 380

29.无论是碱法还是亚硫酸盐法制浆、脱木素化学过程主要是一种 反应。 ①亲电 ② 氧化 ③ 磺化 ※④ 亲核

30.木材纤维素聚合度很高，经蒸煮与漂白过程的降解、其聚合度降至 左右。 ①2000 ② 3000 ※③ 1000 ④ 500

31.在碱法制浆过程中、木素中反应性质较活泼的结构单元是 单元。 ①愈疮木基 ②紫丁香基 ※③ 酚型 ④非酚型 32.酸性亚硫酸盐制浆中、木素结构单元间的 键断裂。 ※①α-醚 ②碳－碳 ③β－醚 ④二芳基醚 33.在酸性亚硫酸盐制浆中、木素的裂解反应发生在 单元上。 ①酚型 ②非酚型 ※③酚型和非酚型 ④愈疮木基丙烷 34.我们所得到的分离木素中 木素和原本木素结构是一样的。 ① 磨木 ② Brauns ③ 硫酸 ※④没有一种 35.木素在植物组织中与 有化学键联接。 ①纤维素 ※②半纤维素 ③果胶质 ④树脂 36.在木材纤维次生壁中层、微细纤维排列呈 状排列。 ①网状 ②交叉螺旋 ※③平行 ④疏松无规则 37.一般来说、在木材组织中、微细纤维在胞间层中 。 ①很多 ②较少 ※③尚未发现 ④不确定 38.木材管胞的S2层中、微细纤维与纤维轴的夹角为： 。 ①50-70o ②60-90o ※③10-30o ④ 0o

39.细胞成熟停止生长后、细胞壁继续加厚，所形成的部分为： 。 ①胞间层 ※②次生壁 ③初生壁 ④瘤层

40.碱法制浆中、部分木素结构单元的α-醚键断裂后形成 中间产物。 ※①亚甲基醌 ②正碳离子 ③酚型结构 ④非酚型结构 41.针叶材的管胞约占木质部细胞总容积的 。 ① 45~50% ※② 90~95% ③ 60~70% ④ 30~50% 42.阔叶材的木纤维约占木质部细胞总容积的 。

① 30~40% ※② 50%以上 ③ 90~95% ④ 70%以上 三．多项选择 （7X3=21）

1.禾本科植物表皮组织的细胞有： 。

①石细胞 ＊②硅细胞 ＊③锯齿形细胞④纤维细胞 ＊⑤木栓细胞 2.木素生物合成过程中、首先合成的木素结构单元有： 。 ＊①香豆醇 ②紫丁香醇 ＊③松柏醇 ＊④芥子醇 ⑤香草醇 3.在针叶材与阔叶材中、 化学结构和含量均有明显不同。 ①纤维素 ＊②半纤维素 ＊③有机溶剂抽出物 ＊④木素 ⑤灰分 4.造纸植物纤维原料中，有机溶剂抽出物组成有： 。 ＊①萜烯类化合物 ＊②脂肪酸 ③果胶酸 ＊④蜡 ＊⑤不皂化物 5.比针叶材纤维素含量高的造纸植物纤维原料有： 。 ＊①麻类 ②阔叶材 ③芦苇 ＊④棉纤维 ⑤麦草 6.阔叶材木素经硝基苯氧化后、氧化产物中有较多的 。 ＊①紫丁香醛 ②对－羟基苯甲醛 ③对－羟基苯丙烷 ＊④香草醛 ⑤紫丁香基丙烷

7.木素结构单元中、甲氧基主要联在苯环的 位置上。 ① C2 *② C3 ③ C4 *④ C5 ⑤ C6 8.半纤维素上的功能基主要有： 。

①羰基 ＊②羧基 ＊③乙酰基 ④羟基 ＊⑤甲氧基 9.可用于造纸的树皮主要有： 。

①杨树皮 ＊②桑皮 ③桦树皮 ＊④构皮 ＊⑤檀皮 10.利用木素可吸收紫外光的性质、可进行木素的 。 ＊①定量测定 ②分离 ＊③结构研究 ④分子量测定 ⑤聚合 11.在酸性亚硫酸盐法制浆中、木素的溶出主要是由于木素 。 ＊①降解 ＊②磺化 ③缩合 ④交联 ⑤酯化 12.在酸性亚硫酸盐制浆中、木素的缩合方式主要有： 。 ①Cβ-C5 *②Cα-C6 *③Cα-C1 ④Cβ-C1 ⑤Cβ-C2 13.早材管胞比晚材管胞能制出强度更高的纸张、是因为其 。 ＊①柔软 ＊②易于打浆 ③细胞壁厚 ＊④细胞腔大 ⑤弹性小

14.木材管胞比草类纤维能生产出更强韧的纸张、是因为管胞比草类纤维＊①长 ②长宽比大 ③刚硬 ＊④柔软 ⑤木素含量少 15.阔叶材的非纤维细胞主要有： 。

＊①导管分子 ＊②木射线细胞 ＊③木薄壁细胞 ④石细胞 ⑤木纤维

16.各类原料中、半纤维素和木素含量比草类原料低的有： 。

。 ①针叶材 ②阔叶材 ＊③棉纤维 ＊④麻类 ＊⑤桑皮 17.单纹孔和具缘纹孔结构中、都会有： 。

＊①纹孔膜 ②纹孔缘 ③纹孔托 ＊④纹孔腔 ⑤纹孔附加物 18.许多木材细胞壁中有瘤层，瘤层在细胞壁的 。 ＊①最内层 ＊②S3内侧 ③S3外侧 ④S2外侧 ⑤P层外侧 19.半纤维素又可称为： 。

①非纤维素的碳水化合物 ＊②木聚糖③结壳物质 ＊④填充物质 ⑤骨架物质

20.各种植物原料中、比针叶材木素含量低的原料有： 。 ＊①阔叶材 ＊②麦草 ＊③芦苇＊④麻类 ＊⑤棉短绒 21.一般树皮都含有较多的 ，故不宜造纸。 ＊ ①灰分 ＊②鞣质 ＊③木栓质 ＊④果胶质 ⑤木素 四．名词解释（4X3=12）

1． 植物纤维 2、综纤维素 3、纤维素 4、β-纤维素5、木素 6、α－纤维素7、微细纤维 8、复合胞间层 9、原细纤维 10、木素－碳水化合物复合体 11、硫酸木素 12、木纤维 名词解释：

纤维素:由β-D葡萄糖基通过1,4-苷键连接而成的线性高分子化合物。是组成纤维的一种化学成分。 纤维：两头尖，长比宽大几十倍的纺锤状的永久厚壁细胞，是一种细胞结构

木素：由苯环丙烷结构单元（C6-C3）通过醚键、碳碳键连接而成的芳香族高分子化合物。木素衍生物：木素大分子中原子或者原子团被其他原子或原子团取代而得到的物质 木素制备物：木素和木素衍生物的总称

果胶物料：果胶质与其他物料半生在一起的复合体。果胶：果胶酸盐以及酯化了的的果胶酸 超结构：超过一般光子显微镜的分辨能力的细节 热塑性：在某一温度下，木素由玻璃态向橡胶态变化的性质 玻璃转化点：木素从玻璃态转化为橡胶态时的温度

聚合度：纤维素大分子中的β-D葡萄糖基的含量，用DP表示

降解：高分子化合物受到化学、光照、加热、机械等作用时聚合度下降的现象 综纤维素：又叫总纤维素。指造纸原料中纤维素和半纤维素的总称 克-贝纤维素：无提取试料经湿氯气反复洗，再加H2SO4和2%Na2SO4得到 硝酸乙醇纤维素：提取试料用HNO3(20%)和CH3CH2OH(80%)，加热至沸腾得到 α-纤维素：包括纤维素和抗碱性纤维素 β-纤维素：为高度降解的纤维素和半纤维素 γ-纤维素：全为半纤维素

工业半纤维素：β-纤维素和γ-纤维素的总称

（天然）半纤维素：由多种糖基、糖醛基所组成，并且分子中带有支链的复合聚糖的总成。 助色基团：能使吸收波长向长波方向移动的杂原子团（如：-COOH,-OH,-NH2,-CL）发色基团：含有π电子的不饱和基团

MWL:磨木木素（贝克曼木素） CC：细胞角隅CML:复合胞间层

BNL：布劳思天然木塑

LCC：木素—碳水化合物复合体 CEL:纤维素酶木素

硅干扰：在碱法制浆中，原料中的硅形成硅酸钠，溶于碱法废液中，大量的硅酸钠使废液的粘度增加，洗桨时黑夜提取率降低，对黑液的蒸发、燃烧、苛化、白泥的回收等过程都带来麻烦。

树枝障碍：在酸法制浆中，树木的有机抽出物被加热，软化成油状物漂浮在浆水体系中，易粘附在浆池壁、洗浆箱、纸张等地方，给生产过程和纸张质量带来不良影响，称为树脂障碍。

纤维形态：包括纤维的长度、宽度、壁厚、腔径以及由这些指标组成的其他形态指标，如长宽比、壁腔比、纤维粗度等。

纤维粗度：每100m长度的绝干纤维的重量，用dg表示 原本木素：木材中原本存在状态的木素

缩合型连接：除苯环酚羟基对位侧链以外的连接 非缩合型连接：指缩合型连接以外的连接

纤维素的结晶度：是指纤维素构成的结晶区占纤维素整体的百分比

纤维素的可及度：利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的的化学试剂，测定这些试剂可以到达并起反应的部分占全体的百分率

剥皮反应：在碱性的影响下，纤维素具有的还原性末端基会逐个掉下来，直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止

润胀：固体吸收润胀剂后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间内聚力减少，固体变软的现象。 润胀度：离心机离心分离后纸张中存留的水分。对于同种碱液，同一温度下，纤维素的润胀度随浓度的增加而变大，至某一浓度时达到最大值。

动电电位：即zata电位，纤维吸附层表面相对双电层中过剩正电为零处的电位之差 有限润胀：纤维素吸收润胀剂是有一定限度的

游离水：纤维素物料吸湿达到纤维饱和点后，水分子继续进入纤维的细胞腔和各空隙中，形成多层吸附水和毛细管水

结合水：进入纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键结合的水 吸着热：1g纤维素完全润湿所放出的热量

二．

五．判断并改正 （5X3=15）

1. 草类植物纤维原料灰分含量比木材高、但化学组成相同。 2. 在弦切面上观察、针叶材木射线一般是多列的。 3. 实际制备的综纤维素、其化学组成全部为碳水化合物。 4. 造纸用植物纤维素，就是指细长、锐端永久细胞。 5. 针叶材的半纤维素和木素含量一般都比草类低。 6. 碱法制浆中、木素非酚型结构单元的联接都不能断开。 7. 微细纤维内部只含有纤维素。

8. 木素不属于碳水化合物、但与其有化学键联接。*

9. 木材半纤维素含有较多的甘露糖、而草类半纤维素含有较多的木糖。 10. 在酸法制浆中、木素酚型和非酚型单元的α-醚键都断开。*

11. 针叶材木素主要为G-型木素，而草类木素主要为S-型木素。

12. 在碱法制浆中、木素酚型单元可成为亚甲基醌，而非酚型单元则不能。* 13. 在酸、碱法制浆中，木素降解程度是相同的。 14. 草类原料的1% NaOH抽出物含量比木材高许多。* 15. 早材管胞细胞腔大、两端尖削、是造纸的优良纤维。 六．写出化学结构式（3）

1．愈疮木基、紫丁香基、对－羟苯基 2。果胶质 3、愈疮木基-甘油β－芳基醚结构 七．简答题（4X3=12）

1. 草类纤维超结构与木材相比有何特点？ 2. 木素在细胞壁中沉积顺序？

3. 针叶材、阔叶材和草类木素中各含有哪些结构单元？ 4. 硫酸法定量测定木素有何缺点？为什么？ 5. 综纤维素有哪几种制备方法？

6. α-纤维素、β-纤维素和γ-纤维素各含有哪些成分？ 7. 有机溶剂抽出物须标明溶剂、为什么？ 8. 在碱法制浆中木素昧平生哪些化学键断裂？ 9. 木素在酸、碱介质中的反应规律？

10. 在碱性亚硫酸盐法制浆中、木素结构单元间哪些化学键断裂？

11. 草木素硝基苯氧化产物分析会有较多对-羟苯基单元，而又不算草木素中部分、为什么？ 12. 现用于木素结构研究有哪些分离木素？为什么？ 八．论述题（2X3=6）

1. 硫酸盐法制浆中木素降解比在烧碱法中快，为什么？ 2. 木材纤维超结构组织是怎样的？

3. 从针叶材、阔叶材、草类细胞种类、含量及纤维形态分析原料优劣？ 4. 纤维素被认为是细胞壁的骨架物质，为什么？

5. 木素被认为大部分在次生壁、而不是在胞间层，为什么？ 6. 叙述木材与草类细胞壁的超结构的异同。

第一章思考题

1．如何将造纸植物纤维原料进行分类？

根据原料的形态特征、来源及我国的习惯，可大体上分类如下： 一、 木材纤维原料（针叶材原料、阔叶材原料）

二、 非木材纤维原料（禾本科纤维原料、韧皮纤维原料、籽毛纤维原料、叶部纤维原料） 三、 半木材纤维原料（棉秆）

2．造纸植物纤维原料中、主要化学组成是什么？写出定义或概念。 主要化学组成是木素和碳水化合物（carbohydrates):纤维素和半纤维素

纤维素是由D－吡喃式葡萄糖基通过1，4-β苷键联结而成的均一的线状高分子化合物。

半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基等）组成的

非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的支链。

木素是由苯基丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳键连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分

子化合物

****3．比较纤维素与半纤维素的异同。

①纤维素与半纤维素共同存在于大多数植物细胞壁中。

②纤维素全部由葡萄糖单位聚合而成，而半纤维素是一种杂聚多糖，常含有木糖，甘露糖，半乳糖，鼠李糖，阿拉伯糖等单糖单位。

③在酸性环境下半纤维素远较纤维素易于水解。

④半纤维素比纤维素的分子要小，大约含有500到3000个单糖单位，后者大约含有7000到15000个。 ⑤半纤维素是分支的聚糖，而纤维素是不分支的。半纤维素具有亲水性能，可以造成细胞壁的润胀，赋予纤维弹性。

⑥一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。 4．写出综纤维素的定义及四种制备方法、并指出哪种方法比较好？P7 （1）定义

又称总纤维素，指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分（即纤维素和半纤维素的总称）。 （2）制备方法(P7)

氯化法、亚氯酸钠法、二氧化氯法、过醋酸法

以上方法得到的综纤维素都含有少量的木素，而且制备过程中往往使得少量碳水化合物被溶出。 5．如何自综纤维素制备α-纤维素？并指出其化学组成。P8

(1)用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。

(2)α-纤维素包括纤维素和抗碱的半纤维素

6．如何自漂白化学浆制备α-纤维素、β-纤维素、γ-纤维素？并指出各自的化学组成。 （1） α-纤维素

用17.5%NaOH或（24%KOH）溶液在20℃下处理综纤维素或漂白化学浆45min，将其中的非纤维素碳水化合物大部分溶出，留下的纤维素及抗碱的非纤维素碳水化合物，分别称为综纤维素的α-纤维素或化学浆的α-纤维素。 （用英文翻译） 包括纤维素和抗碱的半纤维素 （2） β-纤维素和γ-纤维素

用漂白化学木浆制备α-纤维素时，处理中所得到溶解部分，用醋酸中和沉淀出来的那部分为β-纤维素，不沉淀部分为γ-纤维素。

β-纤维素包括高度降解的纤维素和半纤维素，γ-纤维素全为半纤维素。 7．如何制备Cross and Bevan纤维素？P8

采用氯气处理湿润的无抽提物试料，使木素转化为氯化木素，然后用亚硫酸及约含2%亚硫酸钠溶液洗涤、以溶出木素。重复以上处理、直至加入亚硫酸钠后仅显淡红色为止。半纤维素的溶出较多，残留少量木素。 8．如何制备硝酸乙醇纤维素？P8

用20%的硝酸和80%乙醇的混合液，在加热至沸腾的条件下处理无抽提物的试样，使其中的木素变为硝化木素、溶于乙醇中而被除去，所得残渣既为硝酸乙醇法纤维素。 此法结果最差，部分纤维素和大部分半纤维素被降解，含量更低。 9．写出有机溶剂抽出物的定义、并指出常用的有机溶剂有哪些？P9

有机溶剂抽出物：用中性有机溶剂抽提植物纤维原料，溶解在溶剂中的有机物。

常用的有机溶剂：水、稀碱、苯、乙醇、苯－醇混合液、乙醚、丙酮、石油醚

10．写出针叶材、阔叶材和草类原料、各自的有机溶剂抽出物的化学组成及存在的位置？

针叶材：主要组成：松脂 松香：树脂酸（松香酸）、脂肪酸、中性物等。 松节油：萜烯类的混合物 α

-蒎烯（生物制药的重要成分）、β- 蒎烯等。存在位置：树脂道和射线薄壁细胞中。

阔叶才：组成：游离的及酯化的脂肪酸，中性物；不含或只含少量松香酸。 存在位置：木射线薄壁细胞

与薄壁细胞中。

禾本科：主要成分：蜡质，伴以少量的高级脂肪酸、高级醇等。 存在位置：禾本科表皮层的外表面

11．写出果胶质的分子结构式、并说明果胶质存在于哪些植物中？P20 ➢ ➢ ➢ ➢

主要存在于胞间层（M）和初生壁(P) 果胶质含量：

针叶木及草类的果胶质含量很少（阔叶木>针叶木和草类）。

麻、棉杆皮、桑皮、檀皮含果胶质较多。所以韧皮纤维原料制浆中所要解决的主要矛盾

（脱胶）与木材和草类不同（脱木素）。 12．写出植物纤维的定义。

植物纤维（plantfibre）是广泛分布在种子植物中的一种厚壁组织。它的细胞细长，两端尖锐，具有较厚的次生壁，壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活的原生质体。植物纤维在植物体中主要起机械支持作用。 ****14．叙述木材的粗视结构。P22

1、木材解剖的三个切面2、树心3、树皮4、形成层5、木质部6、年轮、生长轮7、春材、秋材8、边材、心材9、环孔材、散孔材

15．植物细胞壁上纹孔的功能及种类？P63—64 单纹孔和具缘纹孔 半具缘纹孔

作用 ——在活立木中是相邻细胞间水分和养料的通道。 制浆造纸过程中药液渗透的主要通道。

在木材工业中木材的干燥、防腐和阻燃浸注、化学反应、提取物浸出都与纹孔的渗透性有关。 17．叙述针叶材的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P17 生物结构看书本上的图P17

针叶材中的细胞最主要是管胞，并有少量的木射线，一般不含导管

（1）管胞：针叶木的最主要细胞，形似纺锤状；占针叶木细胞总数的90%-95%，具有输导水分和支撑树木的双重作用。

（2）木薄壁组织：针叶材中的射线细胞，含量少，壁薄腔大，长度小，呈长方形，径向排列，胞腔内含树脂；在木质部称为木射线，在韧皮部称为韧皮射线；一般为单列，且无异型射线，通过纹孔与其他细胞相通，是细胞间横向流通的通道，具有储存营养的作用、

（3）树脂道：是部分针叶木独有的特征，是由若干个分泌细胞所围成形的一种胞间道。它不是一个细胞也不是组织而是细胞间隙，中间充满树脂，故称为树脂道。分为轴向树脂道和径向树脂道，两者互相沟通，形成树脂道网。

18．叙述阔叶材的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P18

(1) 木纤维：阔叶木的纤维细胞，是阔叶木的主要细胞和支持组织。大部分阔叶材的纤维细胞含量为60～80%。纤维细胞含量明显低于针叶木纤维细胞含量，造纸价值不如针叶木。 般不用于单独抄造高强度纸张。

（2）管胞：阔叶材中的管胞短而少，形态与针叶木中的管胞相似，纹孔为具缘纹孔，纹孔缘明显，纹孔直径大于或等于导管细胞侧壁上的纹孔直径。

（3）导管：由一串具穿孔的管状细胞所构成，是阔叶木中的水分输导组织。约占阔叶材总体积的20%；以导管的细胞壁的增厚情况不同，可分为五种类型：环纹导管、螺旋状导管、梯形导管、网纹导管、纹孔导

管；导管的大小和分布影响制浆过程中药液的浸透。

（4）薄壁细胞：轴向薄壁组织：纺锤状薄壁组织细胞、木薄壁组织束；含量分布变化较大：从小于1％至24％不等

（5）木射线细胞：同型木射线：只有径向排列的木射线细胞；异型木射线：既有直立的又有横卧的细胞 19．叙述草类原料的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比？P33 ① 纤维细胞    ◈ ◈

是禾本科植物纤维原料的最主要细胞，禾秆的支持组织。

形态：两端尖削，腔小。纤维长度1.0~1.5mm(一般<2mm)，宽一般10~20µm。 纤维含量低，40～70％

壁薄腔大，形状多样（杆状、长方形、正方形、球形、枕头形等），长度较短 含量高，草类达46％。又称为基本组织（禾本科原料的一大缺点）

② 薄壁细胞（Parenchyma）

③ 表皮细胞

长细胞和短细胞（硅细胞、栓质细胞） ④ 导管和筛管 

导管细胞含量高，直径大

细胞壁极度增厚，细胞腔极小，常木质化、栓质化或角质化。 非纤维状，尺寸小，洗涤过程易随水流失。 主要存在于竹子中

20．从细胞形态的角度分析、哪种植物纤维原料为造纸的优质原料？ 植物体内管状或长纺锤状的细胞，在造纸技术上称做纤维。

植物纤维形态 ①针叶木：含有管胞、射线细胞和射线管胞等，管胞占木材容积90％以上，长1.5～5.6mm，宽30～75µm，是造纸的优质纤维；②阔叶木：木纤维长0.7～1.7mm，宽20～40µm，占木材容积的25～35％，其中以韧型木纤维最多。③禾本科植物：含有的纤维细胞约占细胞总量的50～60％,纤维一般长1～1.5mm,宽10～20µm，禾本科植物及阔叶木所制纸浆，因其纤维较短和所含非纤维状细胞较高，质量不如针叶木。 ****21．解释下列名词概念并写出数学表达式：长宽比、壁腔比、纤维数量平均长、纤维重量平均长、纤维长度分布频率。P44—P48 长宽比：纤维长度与纤维宽度的比值

壁腔比：细胞壁厚度与细胞腔直径的比值。柔软性！ Runkel曾经指出： ➢ ➢ ➢

****22．叙述这些纤维形态学指标与纸张性能之间的关系。P43

（1）长宽比：长宽比大，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高；反之成纸强度低

（2）壁腔比：壁腔比小的纤维，成纸时纤维间的接触面积较大，结合力强，成纸强度高；反之，纤维僵硬，纤维间接触面积小，结合力小。对耐破度影响最为显著。

壁腔比<1 很好原料、 壁腔比=1 好原料、 壁腔比>1 劣等原料；值得注意的是，纤维的壁腔比并非越小越好。壁腔比太小的纤维，其本身的强度太差，成纸的强度仍不高。虽然其柔软性好，成纸紧度高，但成纸强度不高。

（3）纤维粗度：纤维粗度大，成纸粗糙，平滑度低，强度下降，但松厚度增加；纤维粗度小，成纸的平滑

壁腔比<1 很好原料 壁腔比=1 好原料 壁腔比>1 劣等原料

⑤ 石细胞

度好，纸的裂断长、耐破度、撕裂度和耐折度增加，但松厚度下降 ****23．简述针叶材管胞的超结构。图参照课本P23、P181

微细结构（ultrastructure） ：原料中超越普通光学显微镜的分辨能力的细节。 植物细胞的微细结构包括:纤维、导管、薄壁细胞等的微细结构。 ****24.叙述草类原料纤维细胞的超结构与针叶材管胞超结构的异同？ 相同点：细胞次生壁都具有多层结构

不同点：小部分纤维的次生壁结构不符合S1 S2 S3 模式，维系纤维的取向不同，禾本科植物中P层 S1层的厚度占细胞壁的厚度比例远远大于木材纤维中相应层次的比例

第二章思考题

1．针叶材细胞壁中木素是如何分布的？阔叶材细胞壁中木素是如何分布？并与针叶材比较

木素浓度最高的部位是复合胞间层，次生壁浓度最低，但由于次生壁比复合胞间层厚得多，针叶木木素总量的70%以上位于次生壁，和针叶木相似，阔叶木也是胞间层木素浓度最高，次生壁浓度较低，全部木素的80%位于次生壁。木材细胞壁中的木素并不是均匀分布分散在整个细胞壁中的，而是和半纤维素一起成切向同心薄层和纤维素间隔地存在着。 3．在分化的细胞壁中木素是如何沉积的？

a木素化过程在S2形成之前就已在细胞角隅和复合胞间层开始，接着木素快速地沉积。

b而次生壁木素化作用是一个渐进过程，只有在胞间层木素浓度大约达到其最大值一半时才开始。 c在次生壁中，S1层最先木素化，随后是S2层，最后S3层。 4．木素的分离方法分为几大类？各自的缺点是什么？P78

a木素作为残渣而分离 缺点：这种方法分离的木素其结构已发生了变化。 b木素被溶解而分离 缺点：这种方法往往不能得到木素量的全部。 5．如何制备Klason木素、并说出此法的缺点及主要应用范围？P81

木粉首先用苯-醇混合液抽提6hr，以除去木粉中的有机溶剂抽提物，然后将木粉在72%H2SO4、温度18~20℃条件下水解，这时试样中聚糖的聚合度下降，2hr后聚合度下降至10左右。再加水使H2SO4的浓度稀释至3%，在稀酸条件下继续水解，使聚糖水解成单糖溶于溶液中，余下的残渣即为Klason木素。 缺点：a由酸水解聚糖时，木素的结构发生了很大的变化，主要是缩合反应

该方法由于在制备过程中发生了缩合反应，不适用于结构研究，广泛应用于定量分析 6．为什么用Klason木素测定方法、测定草及阔叶材木素时，必须同时测定酸溶木素？

• • • • •

实际上有少量木素溶于酸液——酸溶木素。 酸溶木素的含量： 针叶材 阔叶材

<1% 3~5% >1%

禾草类原料

总木素 = 酸不溶木素 + 酸溶木素

****7．为什么Brauns“天然木素”不能代表原本木素？P78

原本木素（protolignin）：以天然状态存在于植物体中的木素。

布劳斯（Brauns）天然木素得率比较低，只是纯天然木素的低分子量部分，通常含有木聚糖和聚酚类物质

8．如何制备磨木木素（MWL）？并说出其主要应用范围？ 贝克曼（Björkman）木素（MWL）

• •

又称磨木木素（Milled Wood Lignin），其制备方法：

将充分干燥的脱脂木粉在振动式球磨中，在干燥状态下磨碎48h或者更长（一周），然后利用含少量水的二氧己环(9:1)进行抽提，抽提液经浓缩，得到粗磨木木素。将此粗磨木木素溶于90%的

醋酸中，再注入水中沉淀，经干燥而制得MWL。为了进一步精制，将其溶解于1,2-二氯乙烷和乙醇(2:1)的混合液中，再注入乙醚中进行沉淀，之后洗涤、干燥。 •

这种木素主要用于研究木素的结构。

****9．通过木素的KMnO4氧化分解得出什么结论？P87

可以知道构成木素的芳香核，系由对-羟基苯基，愈创木酚基，紫丁香基构成，进一步从分解产物的分析研究，也可以了解芳香核单位间结合的形式 10．通过木素的碱性硝基苯氧化得出什么结论？P88   

分解产物中含有大量的香草醛，体现了木素的芳香性。

产物中还含有紫丁香醛（酸）、5-甲酰基香草醛（酸）以及对羟基苯甲醛，证明了木素是由 愈疮木基、紫丁香基和对羟基苯基三种结构单元构成。

不同原料的木素其硝基苯氧化产物不同，每种氧化产物的含量也不一样。  木素乙醇解的产物为一系列的希伯特酮的多种酮类化合物。

 针叶材主要产物有五种，都有愈疮木基，说明针叶材木素的单体是愈疮木基丙烷单元。  阔叶材木素乙醇解产物有十种，比针叶材增加五种紫丁香基型产物，说明阔叶材木素是由愈疮木

基丙烷和紫丁香基丙烷单元构成。

 草类木素乙醇解产物有十五种，除上述十种外，还有五种对-羟基苯基结构的产物，说明草类木素

是由愈疮木基丙烷、紫丁香基丙烷和对-羟基苯丙烷单元构成。

12．如何应用紫外光谱和红外光谱对木素进行研究？P98 木素的紫外吸收光谱（Ultraviolet spectra

 根据：木素的芳香族化合物对紫外光具有特性吸收。而其他合成聚合物（包括碳水化合物）和多

种溶剂在紫外光区没有特性吸收。

 广泛用作木素的定性研究  典型的针叶木木素：

 205nm和280nm处有2个强吸收峰  230nm和330到340nm有较弱的吸收  在260nm处的吸收最弱

木素及其模型物的红外吸收光谱(IR)

 根据红外吸收光谱，可以研究木素的结构及变化，确定木素中存在的各种功能基及各种化学键。

因为各种功能基和化学键在红外光谱中的特定频率都已经知道（参考标准图谱）。

 木素的定性研究，操作简便，样品不需要溶解在任何溶剂中，且需要的样品量

很少

 用红外光谱能很容易地比较不同方法分离的木素

13．木素结构单元间的联接方式有哪几种？并说明其比例及化学稳定性？

 醚键（ether bonds）联接和碳-碳键联接  碳－碳键——30%～40%；

醚键——60％～70％：酚醚键（烷基芳基醚键、二芳基醚键）、甲基芳基醚键(木素结构单元内）、二烷基醚键。

 缩合型（condensed type）和非缩合型（uncondensed type）联接 缩合连接属于碳-碳键联接，而不是单独的一类联接。

缩合联接：β-O-4连接（最重要的木素分子结构单元）、 β-5连接、β-1连接、 5-5连接、4-O-5连接、β-β连接、β-6连接和β-2连接、其他连接方式

碳-碳键、二芳醚键比较稳定，α-芳基醚、β-芳基醚及α-烷基醚有较大的活性，易发生化学反应而断裂。 14．写出木素—碳水化合物（LCC）的联接键型及联结点糖基？P116必考 11．通过木素的乙醇解得出什么结论？P90

 木素-碳水化合物之间的联接键型 （1）α-醚键结合I

葡萄糖基第6个碳原子上的羟基与木素结构单 元侧链α碳原子之间构成的α-醚键结合。对酸敏感。 （2）苯基糖苷键II

木素结构单元上的酚羟基与碳水化合物的苷羟基之间形成的键。对酸敏感。 （3）缩醛键III

木素结构单元侧链上γ-碳原子上的醛基与碳水化合物的游离 羟基之间形成的联接。对酸稳定，结合牢固 （4）酯键IV

葡萄糖醛酸的羧基与木素结构单元侧链上的羟基之间的结合。 对碱敏感

（5）由自由基结合而成的-C-O-或-C-C-结合（V）也是一种 醚键结合，对水解的抵抗性更强。

小结：I，II，III三种结合形式存在的可能性较大。

一些实验结果说明：半乳糖、阿拉伯糖和木糖单元是作为木素与半纤维素之间的联结点糖基 15．叙述木素的结构单元在酸、碱介质中基本变化规律？P120 碱性介质中

酚型结构单元（Ⅰ）

酚羟基极易离子化以酚阴离子的形式（Ⅱ）存在，诱导效应，使得对位侧链上的α-碳原子上的醚键极易断裂，形成亚甲基醌结构（Ⅲ）。 ➢

非酚型的木素结构单元不能形成亚甲基醌结构

具有苯甲基醚结构的酚型和非酚型结构单元（I） 在酸性条件下变成—盐形式的醚基团（Ⅱ），然后α-醚键断裂，形成正碳离子（Ⅲ） ➢

正碳离子亦呈4种形式存在。

4种醚键断裂：通过木素大分子中酚型α -芳基醚键的断裂，酚型α-烷基醚键的断裂，非酚型结构基团在α-原子上连有OH基时的β-芳基醚键的断裂和苯环上芳基甲基醚键的断裂，导致新的酚羟基的生成 ****17．硫酸法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？

酚型结构基团的β-芳基醚键的断裂 甲基芳基醚键的断裂

****18．酸性亚硫酸盐和亚硫酸氢盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？P132 酸性亚硫酸盐：1.酚型或非酚型结构单元α-醚键的反应； 2.蒸煮中的缩合反应； 3.甲基芳基醚键稳定；

4.β-醚键结构在酸性亚硫酸盐蒸煮条件下是稳定的

****19．中性和碱性亚硫酸盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？

中性亚硫酸盐：

1．酚型α-芳基醚、α-烷基醚的反应； 2．酚型β-芳基醚的反应； 3．木素中的羰基和双键的反应； 4．甲基芳基醚的反应。

****20．叙述木素大分子在氯化过程中的反应。P135 1．苯环上氯的亲电取代反应；

16．烧碱法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？ 酸性介质中

2．木素结构单元侧链的亲电取代反应； 3．醚键的氧化裂解；

4．木素脂肪族侧链碎解产物的再氧化； 5．侧链共轭或非共轭双键的氯的加成反应

****21．叙述木素大分子在碱处理过程中的反应。P121—P131 Na+ + OH - NaOH

木素中的多种醚键受亲核试剂OH-离子的作用而断开，并使木素大分子降解。 木素酚型结构的α-芳基醚键、α-烷基醚键断裂，形成亚甲基醌中间物；

非酚型结构如在α-碳原子上连有-OH基的β-芳基醚键也可以断裂，形成环氧化合物的中间物；酚型结构的β-芳基醚键仅有极少部断裂； 苯环上甲基芳基醚键断裂; 木素碎片的缩合反应。 22．叙述木素大分子在次氯酸盐漂白过程中的反应。P139 次氯酸盐漂白时主要是氧化作用； 也有氯化反应（亲电和亲核反应）；

但次氯酸盐与次氯酸发生分解反应时也会产生游离基，从而发生游离基反应。 ****23．叙述木素大分子在氧碱漂白过程中的反应。P142—P148

氧为一种比较缓和的有选择的氧化剂。在碱溶液中可产生HOO•和HO•，同时攻击木素。

氧首先吸引木素酚阴离子的电子，而生成苯氧游离基。Kratzl等人认为：苯氧游离基与氧或HOO•反应，导致侧链与甲氧基脱除及芳香环开环。

24．叙述木素大分子在H2O2漂白过程中的反应。P142 ▪ ▪ ▪

木素与过氧化氢的反应，过氧化氢主要消耗在醌型结构的氧化、木素酚型结构的苯环及含有羰基和具有α、β烯醛结构的侧链的氧化上；

结果使得侧链断开并导致芳香环氧化破裂，形成一系列的二元羧酸和芳香酸； 同时，苯核上还发生脱甲基反应。

分解反应： H2O2 = H+ + HOO - 副分解反应： 2 H2O2 → 2H2O + O2

25.叙述木素颜色反应的机理与呈色反应的应用

机理：木素中含有羰基或含有羰基及其共轭结构这样的生色基团存在

木素化学反应过程直接产生生色基团（木素和氯的反应，生成黄红色的中间产物——邻苯醌） 应用：鉴别制浆方法和脱木素程度 鉴别纤维种类

第三章思考题

1、纤维素大分子的概念及其结构特点。

β-D-吡喃型葡萄糖基通过1--4苷键连接而成的线型高分子化合物。 2、纤维素纤维的聚集态及其特点

聚集态结构（超分子结构）：纤维素大分子之间的排列情况。 ☆ 结晶结构 ☆ 取向结构 ☆ 原纤结构

根据X-射线研究，纤维素大分子的聚集体为两相结构。

5、纤维素纤维的吸湿和解吸的概念，及其吸湿和解吸等温曲线存在滞后现象的原因。

干的纤维素置于大气中能从空气中吸收水分到一定的水分含量。当纤维素自大气中吸收水分或水蒸汽时，

称为吸附；当大气中降低了蒸汽分压，自纤维素放出水或蒸汽时称为解吸。

原因：吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，润湿了的纤维脱水收缩，无定形区纤维素分子间的氢键重新形成，但由于同样受内部阻力的抵抗，已被吸附的水不容易挥发，即纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，故吸着的水较多。

7、描叙纤维素纤维在非水体系中溶解的机理

※在EDA相互作用中，纤维素-OH基的氧原子和氢原子参与了作用，氧原子作为一种π-电子对给予体，氢原子作为一种δ-电子对接受体；

※在溶剂体系的“活性剂”中存在给予体和接受体中心，两个中心均在适合于-OH基的氧原子和氢原子相互作用的空间位置上；

※在一定最优距离范围内存在着EDA相互作用力，改作用力与电子给予体和接受体中心的空间位置和极性有机液的作用有关，它引起-OH基电荷分离达到最佳位置，从而使纤维素链复合体溶解。 1．纤维素生物合成的母体是什么？

碳水化合物的母体——糖核苷酸，形成细胞壁的聚糖。 2．叙述高分子化合物多分散性的基本概念。

纤维素是不同聚合度的分子混合物，因此纤维素的分子量是不均一的，这种分子量的不均一性，称作多分散性。

3．写出数均分子量、重均分子量、黏均分子量的数学表达式及Mn、Mw和Mη之间的关系。

①数均分子量：定义：纤维素体系的总质量被分子的总个数所平均。通常用渗透压、蒸汽压方法测定 Mn = ΣniMi /Σni=ΣNiMi（即数均分子量等于数量分数Ni与分子量Mi乘积总和） ②质均分子量 定义：按质量统计的平均分子量。通常由光散射法测定 Mw ＝Σmi Mi/ Σmi=ΣWiMi

③粘均分子量 定义：用溶液粘度法测得的平均分子量 [η]＝KM

4．叙述黏度的基本概念并写出几种高分子溶液的黏度的定义。P169

粘度是液体流动时的内摩擦力。内摩擦力较大，流动较慢，粘度较大；反之，粘度较小，流动较快。 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。随溶液浓度

α

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。

sp0r10

c、比浓粘度ηsp／c

表示增比粘度与浓度之比。

sp/cspcr1

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。与浓度无关。

limspC 0 c

5．写出Staudinger黏度方程并加以说明。 Standinger方程—对线状分子

ηsp = KmcgmM = KmcP

cgm —溶液的浓度，以纤维素葡萄糖基环mol/L计算。

即cgm =c/162；c—溶液的浓度（g/L）；

M、P —分别表示线状高分子的分子量和聚合度；Km—比例常数，随溶质、溶液体系变化。

6．写出Mark黏度方程并加以说明。

考虑到纤维素大分子在溶液中并非完全线性，为消除Standinger公式误差，提出Mark修正公式：

KM

K—给定高分子化合物在给定溶剂中的常数 α－大分子溶液中的形状系数，0.7-1.00

特性粘度［ŋ］的值可用作图方法得出或由经验公式计算得出，求出［ŋ］之后，可按公式 计算出相对分子量。

7．分级的基本概念、基本原理及分类？P171

KM

按不同聚合度（或分子量）将多分散性的纤维素试样分成若干级分的纤维素试样称之为分级。

常用的分级方法：沉淀分级法、溶解分级法（利用溶解度与M 的依赖关系进行分级）和凝胶穿透色谱法（GPC）（利用大分子颗粒大小不同进行分级） 8．有几种方法表示纤维素分子量的多分散性？P173

纤维素分子量的多分散性的表示方法有表格表示、图解表示和分布函数表示，其中最重要的是图解法；表示分子量或聚合度分布的分布曲线有3种：即积分重量分布曲线、微分数量分布曲线、微分重量分布曲线 9、叙述Meyer-Misch提出的纤维素Ⅰ的结晶结构，并指出J.Blackwell（Honjo-Watebe）提出的纤维素Ⅰ与Meyer-Misch提出的纤维素Ⅰ有何不同？

纤维素Ⅰ是由平行分子链有规则排列组成的，在结构中所有链具有相同的方向（例如链都是“向上”

的）。链分子薄片平行于ac平面。所有-CH2OH侧链为tg构象。中心链在高度上与角上的分子链彼此相差半个萄糖基单位。

10．写出天然纤维素的D-吡喃式葡萄糖基和伯羟基的构象。P175

纤维素的D-吡喃式葡萄糖基的构象为椅式构象，β-D-吡喃式葡萄糖环中的主要取代基均处于平伏键位置，而氢原子是向上或向下的直立键。这种模式的构象可命名为：C1构象。 14．写出结晶度和到达度的基本概念。P179

结晶度（Crystallinity）：指纤维素构成的结晶区占纤维素整体的百分数，反映纤维素聚集时形成结晶的程度。

4

纤维素的可及度(accessibility)：利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的化学试剂，测定这些试剂可以到达并起反应的部分占全体的百分率称为纤维素物料的可及度 可及度A和结晶度α的关系： A=σα＋（1－α）

式中：α――纤维素物料的结晶度 σ――结晶区表面部分的纤维素分数 A――纤维素物料的可及度 16．解释纤维素纤维的滞后现象P184

滞后现象：同一种纤维素，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。解释如下：

吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，先失去多层水，然后失去氢键结合水。纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，故吸着的水较多，产生滞后现象。

17．结合水、游离水的概念？P184 结合水：进入了纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键结合的水；

游离水：纤维素物料吸湿达到饱和点后，水分子继续进入纤维的细胞腔和各孔隙中，形成的多层吸附水或毛细管水。 18．润胀的基本概念？P185

润胀：固体吸收润胀剂后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间的内聚力减小，固体变软的现象。纤维素纤维的润胀分为：有限润胀和无限润胀 19．论述纤维素纤维表面的电化学性质。P189

（一）扩散双电层理论

由于纤维素表面上糖醛酸基及极性羟基的存在，使得纤维在水中其表面带负电。 纤维在水中吸引外围的正电子，越靠近纤维表面正电子浓度越小，直至为零。

吸附层a、b层、 扩散层d层、吸附层与扩散层组成扩散双电层 吸附层随纤维而运动；扩散层不随纤维运动而运动，当液体流动时它是一个可流动层；扩散双电层的正电荷等于纤维表面的负电荷。

（二）ζ- 电位（Zeta-potential）

在双电层中过剩正电子浓度为零处，设其电位为零，纤维表面处的电位相对于该处的电位之差称为电极电位。纤维吸附

层b界面相对于该处的电位之差称为动电电位或ζ-电位。 (三) The effect of electrolytes on the ζ-potential

改变电解质的浓度，对电极电位无影响，但对动电电位影响很大；电解质的浓度增大，ζ-电位下降；pH值升高时，ζ-电位增大，pH为2时，Zeta电位接近零；纸浆越纯， Zeta电位越大。 （四）扩散双电子层的应用（The effect of Zeta potential on pulping and papermaking）

施胶：在施胶时加入电解质— 矾土Al2(SO4)3，其水解出来的Al3+会降低松香粒子的ζ-电位直至为零，这样松香就会沉积在纤维上、

染色：在纸浆纤维染色时，可用碱性染料直接染色，因纤维表面带负电，碱性染料带正电，染料粒子可以被吸附在纤维上。如果用酸性染料染色，必须加入媒染剂明矾，改变纤维表面的电性，使染料被纤维吸附，达到染色的目的

20．叙述纤维素酸水解机理及酸水解方法。P194

机理：纤维素大分子中的1,4-β-苷键是一种缩醛键，对酸特别敏感，在适当的氢离子浓度、温度和时间作用下，苷键断裂。

方法：均相酸水解 多相酸水解

21．纤维素酸水解后其性质上有什么变化？P195

（1）纤维素酸水解后聚合度下降，下降的速度决定于酸水解的条件，一般降至200以下则成粉末； （2）纤维素酸水解后吸湿能力改变，水解开始阶段纤维素的吸湿性有明显降低，到了一定值后再逐渐增加； （3）酸水解纤维素由于聚合度下降，因而在碱液中的溶解度增加；

（4）酸水解纤维素还原能力增加，这是因为苷键在水解中断开，增加了还原性末端基，故纤维素的碘值或

铜价增加；

（5）酸水解纤维素纤维机械强度下降。

22．叙述纤维素的碱性水解和剥皮反应机理。P194—P198(重要)

碱性降解反应包括碱性水解(alkaline hydrolysis)和剥皮反应(peeling reaction) （1）碱性水解

碱性水解使纤维素的配糖键部分断裂，产生新的还原性末端基，聚合度和纸浆强度下降。水解程度与蒸煮温度、时间、用碱量有很大关系。 （2）剥皮反应

①剥皮反应指在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止，掉下来的葡萄糖基在溶液中最后转化为异变糖酸，并以其钠盐的形式存在于蒸煮液中。 ②反应机理

还原性氧化纤维素：具有羰基结构的纤维素。 酸性氧化纤维素：具有羧基结构的纤维素。 两种氧化纤维素的共同点：

①氧的含量增加，羧基或羰基含量增加； ②糖苷键对碱不稳定，在碱中溶解度增加； ③聚合度和强度降低 两种氧化纤维素的区别：

①二者对碱的稳定性不同，还原性氧化纤维素对碱极不稳定，遇碱即转化为酸性纤维素；

②还原性氧化纤维素对碱特别不稳定，这是因为：纤维素受到氯、氧碱、次氯酸盐、氧漂处理后，在C2、C3、C6位形成羰基，产生β－烷氧基羰基结构，发生β－烷氧基消除反应，促使糖苷键在碱性溶液中的断裂，降低了聚合度，纸的粘度和强度下降，并易于老化返黄；

③消除反应的结果，产生各种分解产物，形成一系列有机酸、末端羧酸或非末端羧酸；进一步氧化，生成乙醛酸、甘油酸、草酸等。

第四章思考题

1．给出半纤维素的概念。P214

半纤维素指植物纤维原料中除纤维素以外的全部碳水化合物（少量的果胶质和淀粉除外），即非纤维素的碳水化合物

2．组成半纤维素的单糖有哪些？P214

组成半纤维素的结构单元有D—木糖基、D—甘露糖基、D—葡萄糖基、D—半乳糖基、L—阿拉伯糖基、4—O—甲基—D—葡萄糖醛酸基、D—半乳糖醛酸基和D—葡萄糖醛酸基 常见的半纤维素：

阔叶材: 聚-O-乙酰基-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖（主） 聚葡萄糖甘露糖（少）

针叶材: 聚-O-乙酰基半乳糖葡萄糖甘露糖（主） 聚阿拉伯糖-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖（少） 禾本科: 聚阿拉伯糖-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖（聚木糖类） 3．叙述半纤维素的命名法。P217

第一种：列出各种糖基，将含量少的支链糖基排前面，含量多的排后面，主链糖基列于最后，若主链糖基

多于一种，则将含量多的主链糖基放在最后，词首加“聚”字.

第二种：只写出主链上的糖基而不写出枝链的糖基，在主链糖基前冠以“聚”字。

第一种：聚C糖B糖D糖A糖 第二种：聚D糖A糖

4．解释半纤维素的分枝度的意义。 ①表示半纤维素分子结构中枝链的多少 ②枝链多则分枝度高

③同一溶剂在相同条件下处理同一类半纤维素，分枝度高的半纤维素的溶解度较大。 5．总结针叶材半纤维素的结构。 针叶木(softwood)

聚半乳糖葡萄糖甘露糖（60%-70%）

聚阿拉伯糖4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖（7%-12%） 聚阿拉伯糖半乳糖

6．总结阔叶材半纤维素的结构。 阔叶木(hardwood)

聚O-乙酰基-4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖（20%-25%) 聚葡萄糖甘露糖(3%-5%) 聚鼠李糖半乳糖醛酸木糖 聚木糖葡萄糖

7．总结草类半纤维素的结构。

禾本科类(Gramineae)聚阿拉伯糖葡萄糖醛酸木糖 聚阿拉伯糖4-O-甲基葡萄糖醛酸木糖 9．叙述半纤维素的碱性水解。

碱性水解：①凡配糖化合物的甲氧基与2位碳原子上的羟基成反位者比这对配糖比的顺位者有高得多的碱性水解速率 ②呋喃式配糖化物的碱性水解速率比吡喃式配糖化物的高很多 ③甲基－α－与β－吡喃式葡萄糖醛酸配糖化物的碱性水解速率与呋喃式配糖化物比较，前者又比后者高。

剥皮反应：在温和的碱性条件下，与纤维素一样，半纤维素的剥皮反应也是从聚糖的还原性末端基开始，逐个、逐个糖基进行。但是由于半纤维素是由多种糖基构成的不均糖，所以半纤维素的还原性末端基有各种糖基，故其剥皮反应更复杂。与纤维素一样，半纤维素的剥皮反应进行到一定程度也会终止，也是还原性末端基转化为偏变糖酸基。

11．论述聚木糖类半纤维素在制浆中的变化。P234

（1）针叶木和禾本科植物中的聚木糖类纤维素主要是聚阿拉伯糖4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖，而阔叶木中的聚木糖半纤维素主要是聚4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖。

（2）针叶木经酸性亚硫酸盐法蒸煮后，纸浆中仅含聚4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖。

（3）聚阿拉伯糖4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖在硫酸盐法蒸煮中，其4—O—甲基葡萄糖醛酸木糖枝链易于脱去而成为聚阿拉伯糖木糖。

(4)在预水解硫酸盐法蒸煮时，既有酸性水解，又有碱性水解，对酸不稳定的阿拉伯糖基和对碱不稳定的

4—O—甲基葡萄糖醛酸基都被脱除，所以不管是针叶木还是阔叶木，其纸浆中含有的聚木糖类半纤维都是不含枝链的聚木糖，此聚木糖不但量小，而且聚合度也低。

(5)酸性亚硫酸盐法或预水解硫酸盐法制备的纸浆中的聚木糖半纤维素粘度远低于常规硫酸盐法。这说明聚木糖半纤维素在酸性制浆条件下的降解程度要比在碱性制浆条件下的大得多。 12．论述聚半乳糖葡萄糖甘露糖和聚葡萄糖甘露糖在制浆中的变化。P236

在针叶木中，含甘露糖的半纤维素主要是聚葡萄糖甘露糖和聚半乳糖葡萄糖甘露糖的混合物。

（1）此类聚糖在酸性亚硫酸盐法和常规硫酸盐法蒸煮中都会大量降解，但是，从酸性亚硫酸盐法和常规硫酸盐法纸浆中都可以分离出聚葡萄糖甘露糖的事实又说明其对酸，对碱都具有相对的稳定性。酸水解的试验结果表明，聚葡萄糖甘露糖比聚木糖类的半纤维素更抗酸水解； （2）聚葡萄糖甘露糖较聚木糖类半纤维素更易于碱降解； （3）聚半乳糖葡萄糖甘露糖对酸水解是十分不稳定的；

（4）当此甘露糖基为还原性末端基时也不会产生剥皮反应，另外从结构上看，在此聚糖中存在α—苷键，这些键对碱水解的稳定性较大，结果导致聚半乳糖葡萄糖甘露糖对碱具有较高的相对稳定性。 13．论述半纤维素对溶解浆的影响。

半纤维素存在对溶解浆的使用会产生不利影响。浆粕中半纤维素的含量增加，会使粘胶过滤困难并降低粘胶的透明度；要多耗二硫化碳，造成磺化不均，影响粘胶的溶解性。

对生产粘胶纤维的溶解浆，其α－纤维素应大于87%，最高达99%；对溶解浆中的半纤维素不是小于96% 14．论述半纤维素对纸浆打浆行为的影响。

纸浆中存留的半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细纤维化。存留的半纤维素聚糖的种类与结构比半纤维素的含量对打浆的影响更大

15．论述半纤维素含量对纸张性能的影响。

半纤维素含量低，有利于一些与纤维结合无关的纸张性质，如不透明度、撕裂度等。

把半纤维素作为一种造纸助剂添加于纸浆中或表面施胶于纸板表面，也会影响纸张的物理性质，提高纸板的强度。