林产化学工程植化讲稿1-3章(1)

1、 林产化学工程植化林产化学工程植化1植物纤维化学植物纤维化学(1)生物结构和化学成分总论生物结构和化学成分总论绪论绪论引言：问题引言：问题 1 1、植物中含有什么化学成分、植物中含有什么化学成分? ?它们有什么样的结构、它们有什么样的结构、性质和用途？怎样分离得到这些成分？性质和用途？怎样分离得到这些成分？ 2 2、怎样区分几种材种？、怎样区分几种材种？要回答这些问题，我们就要首先学习植物资源化学要回答这些问题，我们就要首先学习植物资源化学1 1 植物纤维化学研究范围植物纤维化学研究范围n研究植物原料的生物结构及细胞形态研究植物原料的生物结构及细胞形态n纤维素、半纤维素、木素三种主要组分及少纤

2、维素、半纤维素、木素三种主要组分及少量成分量成分( (提取物提取物) )n化学结构化学结构n分离分离n提取提取n测定测定n物理和化学性质物理和化学性质n应用应用2 植物纤维化学与其它课关系植物纤维化学与其它课关系n以有机化学、仪器分析、物理化学、植物学为基础n是轻化工程、林产化学加工工程及环境工程的专业基础课程n属于天然高分子化合物的范畴n为固体废物的资源化技术与应用打下理论基础3 三大素研究和发展状况三大素研究和发展状况n1919世纪初提出世纪初提出n木材元素组成木材元素组成n碳碳50%50%n氢氢6.4%6.4%n氧氧42.6%42.6%n1919世纪世纪3030年代一年代一2020世纪世

3、纪3030年代年代n三大素的提出三大素的提出n近代分析仪器发展促进三大素化学结构的确定近代分析仪器发展促进三大素化学结构的确定4 4 课程学习安排和学时课程学习安排和学时n讲课讲课3030学时其中学时其中n生物结构及细胞形态生物结构及细胞形态4 4学时学时n化学成分总论化学成分总论2 2学时学时n提取物提取物4 4学时学时n木素木素8 8学时学时n纤维素纤维素8 8学时学时n半纤维素半纤维素4 4学时学时第一章第一章 植物纤维的生物结构及细胞形态植物纤维的生物结构及细胞形态植物分类植物分类(1)(1)n低等植物低等植物n藻类植物藻类植物n菌类植物菌类植物 现已列入微生物类现已列入微生物类n高等

4、植物高等植物n苔藓植物苔藓植物n蕨类植物蕨类植物n种子植物种子植物植物分类植物分类(2)(2)造纸使用的原料多属于种子植物造纸使用的原料多属于种子植物植物分类植物分类(3)(3)n植物分类最基本单位是植物分类最基本单位是“种种” ” ，即品种，即品种n品种是指具有相似形态特征，表现出一定生物学特品种是指具有相似形态特征，表现出一定生物学特性，有一定生存条件，能产生遗传特性相似后代，性，有一定生存条件，能产生遗传特性相似后代，在自然界有一定分布区域的无数个体总和。在自然界有一定分布区域的无数个体总和。n接着将相近的种归入同一属，依次归纳，最后联合接着将相近的种归入同一属，依次归纳，最后联合不同的

5、门构成植物界，成为植物的系统分类法不同的门构成植物界，成为植物的系统分类法n植物分类有门、纲、目、科、属、种六个级别，还植物分类有门、纲、目、科、属、种六个级别，还可再细分为亚门、亚纲可再细分为亚门、亚纲-等等n以马尾松为例：植物界，种子植物门，裸子植物亚以马尾松为例：植物界，种子植物门，裸子植物亚门，松柏纲，松科，松属，马尾松门，松柏纲，松科，松属，马尾松( (种种) )植物的拉丁学名植物的拉丁学名n拉丁名是植物学家林奈创用，后经国际植物学拉丁名是植物学家林奈创用，后经国际植物学会确认为双名法命名会确认为双名法命名n双名法以两个词：属名和种名，给植物命名，双名法以两个词：属名和种名，给植物命

6、名，在种名之后附以命名人姓名缩写在种名之后附以命名人姓名缩写n拉丁名是以拉丁文书写，属名第拉丁名是以拉丁文书写，属名第1 1个字必须大写个字必须大写n马尾松命名为马尾松命名为Pinus massonianaPinus massoniana lamb lamb其中其中PinusPinus是指松属是指松属中国的植物资源中国的植物资源1n中国是植物大国，地球高等植物中国是植物大国，地球高等植物3030万种，中国万种，中国3.23.2万余种，占世界的万余种，占世界的1/101/10n中国有中国有8 8千种以上木本植物，其中乔木千种以上木本植物，其中乔木2 2千余种，千余种，优良用材和经济材优良用材和经

7、济材1 1千种以上千种以上n竹类植物种类较多国家，竹类植物种类较多国家，400400余种以上，竹林余种以上，竹林面积占世界面积占世界1/41/4n中国食用油料树种中国食用油料树种100100种左在，果树种种左在，果树种400400多种，多种，木本浆科木本浆科1010种种n药用植物药用植物30003000种，可利用芳香植物种，可利用芳香植物400400种种中国的植物资源中国的植物资源2n植物类别植物类别 总数总数 主要植物主要植物n纤维植物纤维植物 118 46118 46n树脂植物树脂植物 36 1036 10n淀粉及糖类淀粉及糖类 90 5090 50n树胶植物树胶植物 38 1138 11

8、n油脂植物油脂植物 151 60151 60n保健及食用保健及食用 93 2693 26n单宁植物单宁植物 214 41214 41n甜味剂植物甜味剂植物 17 1717 17n芳香植物芳香植物 138 58138 58树木的生长树木的生长初生长：顶端生长，高生长初生长：顶端生长，高生长次生长：径生长次生长：径生长树干的构造树干的构造n周皮周皮n次生韧皮部次生韧皮部n形成层形成层n木质部木质部 1、木材的生物结构木材的生物结构n木材三切面木材三切面n横切面横切面n径切面径切面n弦切面弦切面n年轮和早晚材年轮和早晚材n心材、边材及熟材心材、边材及熟材n管孔管孔( (或管胞）或管胞）n木射线木射线

9、n树脂道树脂道( (松科六属松科六属) )n木薄壁组织木薄壁组织木材三切面木材三切面横切面：与树干长轴相垂直的切面。横切面：与树干长轴相垂直的切面。径切面：顺着树干长轴方向，径切面：顺着树干长轴方向，通过髓心与木射线平行或与通过髓心与木射线平行或与生长轮相垂直的纵切面。生长轮相垂直的纵切面。弦切面：顺着树干长轴方向，弦切面：顺着树干长轴方向，与木射线垂直或与生长轮相与木射线垂直或与生长轮相平行的纵切面。平行的纵切面。年轮和早晚材年轮和早晚材n在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结构，称切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结

10、构，称为生长轮或年轮。为生长轮或年轮。n温带和寒带树木在一年的早期、或热带树木在温带和寒带树木在一年的早期、或热带树木在雨季形成的木材，由于温度高、水分足，细胞雨季形成的木材，由于温度高、水分足，细胞分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，材质较松材质较松软，材色浅，称为早材软，材色浅，称为早材；温带和寒带的秋季或；温带和寒带的秋季或热带的旱季，树木细胞分裂慢，形成的细胞腔热带的旱季，树木细胞分裂慢，形成的细胞腔小而壁厚，小而壁厚，材色深，组织较致密，称为晚材材色深，组织较致密，称为晚材。由于早、晚材的结构和颜色不同，在它们的由于早、晚材的结构和颜色不同，在它们的交界处

11、形成明显或不明显的分界线。交界处形成明显或不明显的分界线。凡分界凡分界明显者称为早晚材分界明显明显者称为早晚材分界明显 , , 或或早材至晚材早材至晚材过渡为急变。反之过渡为急变。反之 , , 为早晚材分界不明显为早晚材分界不明显 , , 或早晚材过渡为缓变。如松属木材的硬松类或早晚材过渡为缓变。如松属木材的硬松类油松、马尾松、樟子松等系早晚材急变油松、马尾松、樟子松等系早晚材急变 , , 而软松类红松、华山松、白皮松而软松类红松、华山松、白皮松 等等 系系早晚材缓变。早晚材缓变。急变与缓变急变与缓变管孔管孔导管是绝大多数阔叶材所具导管是绝大多数阔叶材所具有的中空状轴向输导组织，有的中空状轴向

12、输导组织，为一串纵向的细胞组成，在为一串纵向的细胞组成，在横切面上可以看到许多大小横切面上可以看到许多大小不等的孔眼，称为管孔。管不等的孔眼，称为管孔。管孔呈圆形，直径大于其它细孔呈圆形，直径大于其它细胞，孔之间有间隙，故具有胞，孔之间有间隙，故具有导管的阔叶材被称为有孔材。导管的阔叶材被称为有孔材。管孔的有无是区别阔叶材和针叶材的重要依据。管孔的有无是区别阔叶材和针叶材的重要依据。管孔的大小及分布管孔的大小及分布 根据管孔在横切面上一个生长轮内（早材与晚材）的分布和大小情况，可以分为3种类型：n环孔材环孔材n明显不同明显不同n半环孔材半环孔材n相差不大相差不大n散孔材散孔材n沒有区别沒有区别

13、环孔材 , 如桑、榆、 白蜡、苦楝、麻栎、柚木。又分为：(1) 星散状晚材管孔多数单独或聚合 , 均匀或比较均匀地分布 , 如水曲柳、香椿木、 梧桐、白蜡木、皂荚木等。(2) 弦列状 晚材管孔在晚材带呈短切线状排列, 又称切线状, 榆木是其典型。(3) 径列状 晚材管孔一至数列沿树干半径方向排列 , 呈辐射状, 如麻栎、蒙古栎呈径向火焰状。（4）斜列状 晚材管孔的排列与树干半径方向构成一定的倾斜角度, 如刺楸、梓树等。(5) 不规则状 : 晚材管孔排列无一定方向, 为不规则的径列或弦列组合而成, 呈 Y 形或X 形排列 , 如构木、拷树等。半环孔材, 如石梓、山赤、水青冈、核桃、柿树、樟树等。

14、散孔材 , 杨木、柳树、桦木、桉木、楠木、椴木、榕树、黄桐、黄杞、青皮等树种。槭木麻栎核桃楸水曲柳榆木槲栎刺楸构木心材和边材心材和边材在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分称为边材，髓心与边材之间的木质部为心材，部分称为边材，髓心与边材之间的木质部为心材，通常颜色较深。通常颜色较深。(1) 心材树种 ( 显心材树种 )心、边材颜色区别明显的树种，如国产松属、落叶松属、红豆杉属、刺柏、杉木等针叶树材 ; 楝木、水曲柳、栎木、刺槐、香椿、榉木等阔叶树材。(2) 边材树种心、边材颜色和含水率无明显区别的树种，如桦木、桤木、杨木、鹅耳栎及槭属等阔叶树材

15、。(3) 熟材树种 ( 隐心材树种 )心边材颜色几无区别,但在立木中心材含水率远远小于边材, 如云杉属、冷杉属、锻木、山杨、水青冈等。心材树种、边材树种和熟材树种心材树种、边材树种和熟材树种木射线木射线n在木材横切面上，有许多颜色较浅，向树皮方向在木材横切面上，有许多颜色较浅，向树皮方向呈辐射状排列的组织，称为木射线。射线由薄壁呈辐射状排列的组织，称为木射线。射线由薄壁细胞组成，起横向输送和储藏养料的作用。细胞组成，起横向输送和储藏养料的作用。n横切面上：呈辐射条状，显示其侧面宽横切面上：呈辐射条状，显示其侧面宽度和长度；度和长度；n径切面上：呈线状或带状，显示其长度径切面上：呈线状或带状，显

16、示其长度和高度；和高度；n弦切面上：呈短线或纺锤状，显示其宽弦切面上：呈短线或纺锤状，显示其宽度和高度。观察木射线的宽度和高度应度和高度。观察木射线的宽度和高度应以弦切面为主。以弦切面为主。木射线在三切面上的形状木射线在三切面上的形状(1) 细和极细木射线射线宽度 0.050.l mm , 肉眼下不见至略明晰。如杨木、柳木、槭木、桦木、椴木等阔叶树散孔材及几乎所有的针叶树材的木射线都属这类 .(2)中等木射线射线宽度0.10.2 mm , 肉眼下略明晰至明晰。如白椿、榆木、楸木、水青树、刺槐等树种。(3) 宽木射线射线宽度在 0.2 mm以上 , 肉眼下明晰至显著。如栎木、赤杨、水青冈等树种。

17、具宽、细两种木射线。如栎类木材。木射线的宽度木射线的宽度树脂道树脂道n由分泌细胞围绕而成的长形由分泌细胞围绕而成的长形细胞间隙，储藏树脂，存在细胞间隙，储藏树脂，存在于针叶材松科六属（松属、于针叶材松科六属（松属、云杉属、落叶松属、黄杉属、云杉属、落叶松属、黄杉属、银杉属及油杉属）中。银杉属及油杉属）中。n有轴向和径向（在木射线内）有轴向和径向（在木射线内）之分，有的树种只有一种，之分，有的树种只有一种，有的树种两种都有。有的树种两种都有。轴向树轴向树脂道脂道横向横向树脂树脂道道轴向树脂道轴向树脂道轴向薄壁组织轴向薄壁组织n是由形成层纺锤状原始细胞分裂所形成的沿树是由形成层纺锤状原始细胞分裂所

18、形成的沿树轴方向排列的薄壁细胞所形成的组织，颜色比轴方向排列的薄壁细胞所形成的组织，颜色比其它细胞浅，是边材贮存养分的生活细胞。其它细胞浅，是边材贮存养分的生活细胞。n针叶材中的薄壁组织不发达或根本没有，而阔针叶材中的薄壁组织不发达或根本没有，而阔叶材薄壁组织发达。叶材薄壁组织发达。（一）离管类（一）离管类：指不与管孔连生，而单独分布于木质部者。：指不与管孔连生，而单独分布于木质部者。1. 1. 星散状星散状：轴向薄壁细胞数量少而零星分布，肉眼下不见。：轴向薄壁细胞数量少而零星分布，肉眼下不见。如桦木属、樱桃属、枫香如桦木属、樱桃属、枫香及木荷等。及木荷等。2. 2. 星散星散/ /聚合状聚合

19、状 在横切面上，在横切面上，轴向薄壁轴向薄壁组织于木射线之间聚组织于木射线之间聚集成短的弦线，如木麻黄属、核桃木等。集成短的弦线，如木麻黄属、核桃木等。轴向薄壁组织的排列轴向薄壁组织的排列1、星散状、星散状2、星散、星散/聚合状聚合状n3. 3. 带状带状 轴向薄壁组织与年轮相平行轴向薄壁组织与年轮相平行, , 组成较宽的带组成较宽的带状线状线, , 其宽度较切线状为宽其宽度较切线状为宽, , 在肉眼下略明晰至明晰。在肉眼下略明晰至明晰。如黄檀、红豆树如黄檀、红豆树 ( ( 花榈花榈木木 ) ) 等。等。n4. 4. 轮界状轮界状 轴向薄壁组织轴向薄壁组织沿沿年轮年轮分布分布, , 呈连续或断

20、续呈连续或断续的细线的细线。根据存在于生长轮的起点或末点。根据存在于生长轮的起点或末点, ,分为轮始型分为轮始型和轮末型。和轮末型。如杨属、柳属、木兰、鹅掌如杨属、柳属、木兰、鹅掌楸楸等树种。等树种。b2b33、带状、带状4、轮始状、轮始状4、轮末状、轮末状5、网状：在横切面上，聚集成短弦状或带状的薄壁组织之间的距离与木射线之间的距离基本相等，相互交织成网状。6、梯状：在横切面上，薄壁组织聚集成短弦状或带状，之间的距离明显比木射线之间的距离窄。5、网状、网状6、梯状、梯状( ( 二二 ) ) 傍管类傍管类轴向薄壁组织轴向薄壁组织排列排列于导管周围于导管周围，将导，将导管管的一部分或全部围住，并

21、且沿发的一部分或全部围住，并且沿发达的一侧展开的轴向薄壁组织。达的一侧展开的轴向薄壁组织。1.1.稀疏状稀疏状 围绕在导管周围未形成完全的鞘，或星散分布于围绕在导管周围未形成完全的鞘，或星散分布于导管周围，如枫杨、樟树。导管周围，如枫杨、樟树。2.2.帽状帽状 指轴向薄壁组织仅聚集于导管的外侧或内侧，如枣指轴向薄壁组织仅聚集于导管的外侧或内侧，如枣树等。树等。3. 3. 环管状环管状 轴向薄璧组织环绕于管孔周围轴向薄璧组织环绕于管孔周围, , 有全部包围呈有全部包围呈圆圈状圆圈状, , 亦有仅包围管孔一部分者。如香樟、楠木、白蜡亦有仅包围管孔一部分者。如香樟、楠木、白蜡木、白椿木等木、白椿木等

22、。4. 翼状 轴向薄壁组织围绕管孔, 两侧向外延伸,状如鸟翼。如泡桐、皂角木等树种。5. 聚翼状 上述翼状轴向薄壁组织相互间沿弦向连结, 称为聚翼状。如泡桐、皂荚、刺槐、红豆树等。6. 宽带状 轴向薄壁组织构成平行于年轮的宽带, 肉眼下显著。常见于铁刀木、土沉香等树种a1a2a4a3a5a6图228 a.傍管型轴向薄壁组织（刘一星,2004）a1稀疏状；a2帽状；a3：环管束状；a4：翼状；a5：聚翼状；a6：傍管带状轴向薄壁组织轴向薄壁组织n离管状离管状 带状带状 带状带状n傍管状傍管状 翼状翼状 聚翼状聚翼状针阔叶材生物结构比较针阔叶材生物结构比较n项目项目 针叶材针叶材 阔叶材阔叶材n年

23、轮年轮 明显，早晚材颜色差别大明显，早晚材颜色差别大 散孔材不明显散孔材不明显n树脂道树脂道 松科六属有松科六属有 温带没有温带没有n管孔管孔 无孔材无孔材 有孔材有孔材n木薄壁组织木薄壁组织 少到没有少到没有 发达有离管状和傍管状发达有离管状和傍管状n木射线木射线 单列单列 单、双、多列单、双、多列针阔叶材的识别针阔叶材的识别有无管孔分为有孔有无管孔分为有孔材材(阔叶材阔叶材)无孔材无孔材(针叶材针叶材)n无孔材根据有无树脂道分为无孔材根据有无树脂道分为n有树脂道为松科六属有树脂道为松科六属( (松属、落叶松属、云杉属、松属、落叶松属、云杉属、黄杉属、银杉属、油杉属黄杉属、银杉属、油杉属)

24、) ，再根据心边材宽窄，再根据心边材宽窄和树脂道多少区分和树脂道多少区分n无树脂道根据有香气无树脂道根据有香气 杉木、铁杉等杉木、铁杉等 无香气无香气 银杏等银杏等n根据管孔分布分为根据管孔分布分为n环孔材环孔材 散孔材散孔材 半环孔材半环孔材 幅射孔材幅射孔材n根据木射线分为宽木射线和窄木射线根据木射线分为宽木射线和窄木射线n根据薄壁细胞类型分为离管状和傍管状根据薄壁细胞类型分为离管状和傍管状有孔材有孔材2、 木材细胞壁结构木材细胞壁结构n胞间层胞间层 MLn初生壁初生壁 Pn次生壁次生壁 n外层外层S1n中层中层S2n内层内层S33、细胞壁上纹孔的构造、细胞壁上纹孔的构造纹孔是次生壁加厚过

25、程中未加厚部分,即次生壁上的凹陷。组成纹孔的两个主要部分为纹孔腔和纹孔膜纹孔腔为次生壁未加厚的整个空间纹孔膜是一对纹孔之间的隔膜，由两个细胞的初生壁与胞间层构成纹孔是水分、养料及光合作用产物在细胞之间输送的通道，因此通产在相邻的两个细胞壁上成对出现，称为纹孔对。细胞壁上纹孔型式细胞壁上纹孔型式n纹孔及纹孔及纹孔对纹孔对n单纹孔单纹孔对对a an半具缘纹孔对半具缘纹孔对b bn具缘纹孔对具缘纹孔对c cn闭塞纹孔闭塞纹孔d d纹孔环轴侧投影轴侧投影剖视剖视正面图正面图轴侧投影轴侧投影剖视剖视正面图正面图单纹孔对：只存在于薄璧细胞，其纹孔腔近于等径的圆柱形。具缘纹孔：纹孔腔上悬挂有一部分次生壁，这

26、部分次生壁称为纹孔缘，具有纹孔缘的纹孔称为具缘纹孔。绝大多数的管胞都有具缘纹孔,阔叶材的导管也有。半具缘纹孔对：由一个细胞的单纹孔与另一个细胞的具缘纹孔组成的纹孔对。在管状细胞和薄壁细胞之间也可形成具缘纹孔对，也可形成半具缘纹孔对，即管状细胞一侧为具缘纹孔，而薄壁细胞一侧为单纹孔。研究木材的工具研究木材的工具宏观下研究：肉眼和扩大镜宏观下研究：肉眼和扩大镜微观下研究：显微镜可全面了解木材纤维立体结构微观下研究：显微镜可全面了解木材纤维立体结构碘染色法：可测木材胞壁微纤丝方向碘染色法：可测木材胞壁微纤丝方向偏光显微镜：细胞壁中胞间质和偏光显微镜：细胞壁中胞间质和S1 S2 S3S1 S2 S3的

27、层状结构的层状结构扫描电子显微镜视场深度是光学显微镜的扫描电子显微镜视场深度是光学显微镜的300300倍倍透视电子显微镜比光学显微镜高透视电子显微镜比光学显微镜高10001000倍，它能观察倍，它能观察710 710 结构，可直接观察细胞壁中初生壁和次生壁结构，可直接观察细胞壁中初生壁和次生壁S1 S1 S2 S3S2 S3层微纤丝的取向和结构层微纤丝的取向和结构4 4、 针叶材的显微结构针叶材的显微结构 一、 针叶材的细胞种类针叶材的细胞种类n管胞占细胞总量管胞占细胞总量90-95%90-95%，为纤维细胞，为纤维细胞n射线管胞射线管胞n射线薄壁细胞射线薄壁细胞n泌脂细胞围成的孔道为树脂道泌

28、脂细胞围成的孔道为树脂道 n1 1泌脂细胞泌脂细胞 2 2死细胞死细胞 3 3伴生薄壁细胞伴生薄壁细胞 4 4细细胞间隙胞间隙 5 5管胞管胞二、针叶材的细胞形态二、针叶材的细胞形态n1 1早材管胞早材管胞n2 2具缘纹孔具缘纹孔n3 3单纹孔单纹孔n4 4晚材管胞晚材管胞n5 5裂纹孔裂纹孔1、管胞管胞：径切面中管胞系纵向生长的细长管状厚壁：径切面中管胞系纵向生长的细长管状厚壁细胞细胞, ,两端呈钝圆形或钝尖形，似纺锤状，上下管胞各两端呈钝圆形或钝尖形，似纺锤状，上下管胞各以其倾斜末端互相衔接，壁上有一部分单纹孔，但大多以其倾斜末端互相衔接，壁上有一部分单纹孔，但大多数为具缘纹孔。数为具缘纹

29、孔。早材管胞的纹孔大而多，多分布在细胞径面壁末端排列比较定型。早材管胞的纹孔大而多，多分布在细胞径面壁末端排列比较定型。晚材管胞壁上的纹孔小而少，多分散，多出现在与隔年早材相交晚材管胞壁上的纹孔小而少，多分散，多出现在与隔年早材相交界的侧壁上界的侧壁上n1 1早材管胞早材管胞n2 2具缘纹孔具缘纹孔n3 3单纹孔单纹孔n4 4晚材管胞晚材管胞n5 5裂纹孔裂纹孔早材管胞壁较薄，早材管胞壁较薄，细胞腔较大，两端细胞腔较大，两端圆钝。圆钝。晚材管胞壁较厚，晚材管胞壁较厚，细胞腔较小，两端细胞腔较小，两端尖削。尖削。管胞壁螺纹加厚管胞壁螺纹加厚(银杉银杉 )螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局

30、部聚集而螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺旋状环绕着细胞内壁。形成的屋脊状凸起，呈螺旋状环绕着细胞内壁。n管胞壁螺纹加厚管胞壁螺纹加厚( (银杉银杉 ) ) 射线管胞壁螺纹加厚射线管胞壁螺纹加厚( (黄杉黄杉) )2、射线管胞、射线管胞 是横向的锐端细胞，形体较小，是木材组是横向的锐端细胞，形体较小，是木材组织中唯一横向生长的厚壁细胞。壁上有具缘纹孔，但数量织中唯一横向生长的厚壁细胞。壁上有具缘纹孔，但数量较少且孔径较小。较少且孔径较小。硬松有的木射线全是木射线管胞，硬松有的木射线全是木射线管胞，射线管胞内壁具有射线管胞内壁具有齿形加厚齿形加厚，为，为硬松

31、类如硬松类如 马尾松、樟子松等马尾松、樟子松等云杉属和落叶松属木射线管胞内云杉属和落叶松属木射线管胞内壁的齿形加厚比较纤细壁的齿形加厚比较纤细也有内壁平滑的，为软松类的特也有内壁平滑的，为软松类的特征，征， 如红松、华山松。如红松、华山松。n6射线管胞射线管胞n硬松类马尾松硬松类马尾松(射线管胞壁锯齿射线管胞壁锯齿)软松类红松软松类红松( (射线管胞壁平滑射线管胞壁平滑) ) 射线管胞射线管胞 n A A 硬松类胞壁呈锯齿状硬松类胞壁呈锯齿状 B B 软松类胞壁呈平滑软松类胞壁呈平滑3. 3. 射线薄壁细胞射线薄壁细胞：是组成木射线的主体，为是组成木射线的主体，为横向生长的薄壁细胞，形横向生长

32、的薄壁细胞，形体较大，细胞腔内常含树体较大，细胞腔内常含树脂。脂。其水平壁的厚度、是否有其水平壁的厚度、是否有纹孔、以及端壁是平滑或纹孔、以及端壁是平滑或是球状突起可鉴别木材是球状突起可鉴别木材n7 7木射线薄壁细胞木射线薄壁细胞4、交叉场：在径切面上，横向的木射线薄壁细胞、交叉场：在径切面上，横向的木射线薄壁细胞与早材轴向管胞交叉的部位，交叉场的纹孔形式与早材轴向管胞交叉的部位，交叉场的纹孔形式是针叶材识别的重要特征。是针叶材识别的重要特征。窗格型：为单纹孔，或近于单纹孔，形状大，每一交叉场内窗格型：为单纹孔，或近于单纹孔，形状大，每一交叉场内有有 1-31-3个。为松属如红松、马尾松的特征

33、。个。为松属如红松、马尾松的特征。松木型：较窗格型小，单纹孔或具狭缘，无一定形状。为松松木型：较窗格型小，单纹孔或具狭缘，无一定形状。为松属如白皮松、长叶松的特征。属如白皮松、长叶松的特征。云杉型：具窄而稍外延的或内涵的纹孔口，形状小，纹孔缘云杉型：具窄而稍外延的或内涵的纹孔口，形状小，纹孔缘狭。为云杉、落叶松、黄杉等属的特征。狭。为云杉、落叶松、黄杉等属的特征。柏木型：纹孔口较宽，但纹口缘内涵、较窄。为柏科及杉科柏木型：纹孔口较宽，但纹口缘内涵、较窄。为柏科及杉科的特征的特征杉型纹孔略大，从卵圆形到圆形，纹孔口内涵，较宽。纹孔杉型纹孔略大，从卵圆形到圆形，纹孔口内涵，较宽。纹孔口长轴与纹孔缘

34、一致。主要为杉科的特征，也可能出现在冷口长轴与纹孔缘一致。主要为杉科的特征，也可能出现在冷杉、雪松、罗汉松科等杉、雪松、罗汉松科等交叉场交叉场n纵向管胞与射线薄壁细胞相交平面为交叉场纵向管胞与射线薄壁细胞相交平面为交叉场n纹孔型式有纹孔型式有n窗格状窗格状 1 1n松型松型 5 65 6n杉型杉型 4 4n柏型柏型 3 3n云杉型云杉型 2 2杉木和柏木交叉场纹孔型式杉木和柏木交叉场纹孔型式n杉木杉木(杉型纹孔杉型纹孔) 柏木柏木(柏型纹孔柏型纹孔)5 5、阔叶材的显微结构阔叶材的显微结构 一、一、 阔叶材的细胞种类阔叶材的细胞种类n木纤维木纤维为纤维细胞占为纤维细胞占50%50%，分为纤维状

35、管胞和韧，分为纤维状管胞和韧形纤维形纤维n管胞管胞分为环管状管胞和导管状管胞分为环管状管胞和导管状管胞n导管导管占占25%25%有鼓形、纺锤形、园柱形有鼓形、纺锤形、园柱形n射线薄壁细胞射线薄壁细胞有直立和横卧两种形状有直立和横卧两种形状n木薄壁细胞木薄壁细胞（轴向薄壁细胞）占（轴向薄壁细胞）占124%124%阔叶材的三切面细胞阔叶材的三切面细胞二、阔叶材的细胞形态二、阔叶材的细胞形态(1) (1) 导管及导管分子导管及导管分子导管是由一连串轴向细胞形成无一定长度的管导管是由一连串轴向细胞形成无一定长度的管状组织。状组织。构成导管的单个细胞称为导管分子。横切面上构成导管的单个细胞称为导管分子。

36、横切面上为孔状，称为管孔为孔状，称为管孔导管分子根据其外形可分为鼓形、纺锤形和圆导管分子根据其外形可分为鼓形、纺锤形和圆柱形柱形导管分子大小是直径愈大（小），长度愈小导管分子大小是直径愈大（小），长度愈小（大）大小与树种有关（大）大小与树种有关细胞壁较薄，细胞腔较大，形体短小，长度细胞壁较薄，细胞腔较大，形体短小，长度0.30.8mm0.30.8mm，直径为，直径为4080um4080um导管分子形态导管分子形态n 鼓形鼓形 园柱形园柱形 纺锤纺锤形形 管孔的组合管孔的组合 单管孔及复管孔单管孔及复管孔 a径列径列 b切线状切线状 c斜列斜列 d孔团状孔团状导管分子两端各有开口，称为穿孔导管分

37、子两端各有开口，称为穿孔有一个口的称为单穿孔，有很多开口，称为复穿孔有一个口的称为单穿孔，有很多开口，称为复穿孔导管分子的穿孔导管分子的穿孔n梯形穿孔梯形穿孔 单穿孔单穿孔 筛状穿孔筛状穿孔 网状穿孔网状穿孔导管之间的纹孔形式导管之间的纹孔形式n梯形梯形 对列对列 互列（交错排列）互列（交错排列）导管间的侧向连接是通过纹孔，其中只有导管与导导管间的侧向连接是通过纹孔，其中只有导管与导管之间的纹孔排列有规则，有梯状、对列和互列管之间的纹孔排列有规则，有梯状、对列和互列木纤维横切面呈四角形或多边形，但它是细长的细木纤维横切面呈四角形或多边形，但它是细长的细胞，两端尖削，细胞壁厚，胞，两端尖削，细胞

38、壁厚，纹孔小而少平均纤维长度纹孔小而少平均纤维长度0.71.7mm0.71.7mm，宽度，宽度2040um2040um，是良好的造纸纤维是良好的造纸纤维根据木纤维壁上的纹孔不同，分根据木纤维壁上的纹孔不同，分纤维状管胞纤维状管胞和和韧型韧型纤维纤维纤维状管胞具缘纹孔的纹孔缘明显或不甚明显，直纤维状管胞具缘纹孔的纹孔缘明显或不甚明显，直径小于导管侧壁上纹孔直径径小于导管侧壁上纹孔直径韧型纤维是单纹孔，数目极少呈线形韧型纤维是单纹孔，数目极少呈线形(2) (2) 木纤维木纤维纤维细胞形态纤维细胞形态(3(3） 射线薄壁细胞射线薄壁细胞阔叶材的木射线全部是由木射线薄壁细胞组成阔叶材的木射线全部是由木

39、射线薄壁细胞组成直立木射线薄壁细胞：长轴与树干平行直立木射线薄壁细胞：长轴与树干平行横卧木射线薄壁细胞：与树干垂直横卧木射线薄壁细胞：与树干垂直方形细胞：射线细胞在径切面近似方形。方形细胞：射线细胞在径切面近似方形。阔叶木的木射线有单列如杨木，其它多数阔叶材为多阔叶木的木射线有单列如杨木，其它多数阔叶材为多列木射线列木射线同形木射线同形木射线异形木射线异形木射线射线组织全部由射线组织全部由横卧细胞组成。横卧细胞组成。射线组织全部或射线组织全部或部分由方形或直部分由方形或直立细胞组成。立细胞组成。（4 4）木薄壁细胞）木薄壁细胞胞壁薄，形体小，但串连时，两端为尖削形，中间胞壁薄，形体小，但串连时

40、，两端为尖削形，中间为矩形或长方形。它在木材纤维利用上价值不大为矩形或长方形。它在木材纤维利用上价值不大n傍管状傍管状n 环管形环管形n离管状离管状n切线形切线形 轮界形轮界形 网形网形木薄壁细胞木薄壁细胞n离管状离管状 带状带状 带状带状n傍管状傍管状 翼状翼状 聚翼状聚翼状纤维细胞和非纤维细胞纤维细胞和非纤维细胞n纤维细胞指狭长、壁厚、腔小的锐端细胞，纤维细胞指狭长、壁厚、腔小的锐端细胞，针叶材为纵向管胞，阔叶材指木纤维针叶材为纵向管胞，阔叶材指木纤维n非纤维细胞指除去纤维细胞以外的所有细非纤维细胞指除去纤维细胞以外的所有细胞，如木射线细胞、导管分子、木薄壁细胞，如木射线细胞、导管分子、木

41、薄壁细胞等胞等五、针阔叶材细胞比较五、针阔叶材细胞比较n项目项目 针叶材针叶材 阔叶材阔叶材n细胞种类细胞种类 简单简单 纵向管胞纵向管胞 复杂复杂 导管管胞木纤维导管管胞木纤维n木射线细胞木射线细胞 单列有射线管胞单列有射线管胞 单双多列单双多列 直立及横卧直立及横卧n薄壁细胞薄壁细胞 少到无少到无 多而复杂多而复杂n泌脂细胞泌脂细胞 纵横都有纵横都有 温带树种无温带树种无一、一、 禾本科植物禾杆类型禾本科植物禾杆类型n实心类实心类n甘蔗甘蔗n玉米玉米n高梁高梁n空心类空心类n小麦小麦n芦苇芦苇n毛竹毛竹n水稻水稻第三节第三节 非木材原料的生物结构与细胞形态非木材原料的生物结构与细胞形态禾本

42、科植物纤维的生物结构禾本科植物纤维的生物结构茎秆横切面上有三种组织：茎秆横切面上有三种组织：表皮组织、基本薄壁组织表皮组织、基本薄壁组织和维管束组织。和维管束组织。维管束：纤维、导管和筛维管束：纤维、导管和筛管组成，纤维在导管周围管组成，纤维在导管周围作环状排列，形成维管束作环状排列，形成维管束鞘。鞘。细胞种类：纤维细胞、薄壁细胞种类：纤维细胞、薄壁细胞、表皮细胞、导管与筛细胞、表皮细胞、导管与筛管、石细胞管、石细胞毛竹的切面毛竹的切面二、常用禾本科原料茎秆的结构特点二、常用禾本科原料茎秆的结构特点1 1、稻草细胞种类稻草细胞种类表皮细胞多为锯齿表皮细胞多为锯齿状（状（1 1，2 2）也有边）

43、也有边缘平滑的（缘平滑的（3 3）纤维细胞短而细，纤维细胞短而细，纹孔明显或不明纹孔明显或不明显（显（5-75-7）薄壁细胞形状变薄壁细胞形状变化大（化大（8-118-11）2 2、蔗渣主要细胞、蔗渣主要细胞纤维细胞（纤维细胞（1-41-4）长而宽，两端尖长而宽，两端尖削，也有呈叉形，削，也有呈叉形，65%65% 薄壁细胞（薄壁细胞（5-115-11）形状多样，纹孔形状多样，纹孔明显，胞壁薄易明显，胞壁薄易破裂破裂 表皮细胞表皮细胞1212呈锯齿形呈锯齿形3、毛竹的主要细胞、毛竹的主要细胞纤维细胞（纤维细胞（1-31-3） 成纺锤状，两端尖成纺锤状，两端尖锐，锐，6070%6070%石细胞（石

44、细胞（6-86-8）壁厚，）壁厚，有明显的层次及纹孔有明显的层次及纹孔薄壁细胞（薄壁细胞（4-54-5）含量少含量少4 4、其他植物纤维、其他植物纤维n籽毛纤维籽毛纤维n棉棉长长12-23mm12-23mm平均平均18mm18mm宽度宽度14.7-24.5m14.7-24.5m平均平均20m20mn韧皮纤维韧皮纤维n麻麻有亚麻、大麻、苧麻、黄麻有亚麻、大麻、苧麻、黄麻n树皮纤维树皮纤维有桑皮、构皮、檀皮，棉杆皮有桑皮、构皮、檀皮，棉杆皮n叶部纤维叶部纤维n龙须草龙须草长长2.1mm2.1mm宽度宽度10m10m，杂细胞少只占，杂细胞少只占30%30%n剑麻剑麻长长2.9mm2.9mm纤维较细，

45、纤维率为纤维较细，纤维率为5%5%常见植物纤维原料的纤维细胞和非纤常见植物纤维原料的纤维细胞和非纤维细胞含量维细胞含量1 1常见植物纤维原料的纤维细胞和非纤常见植物纤维原料的纤维细胞和非纤维细胞含量维细胞含量2第四节第四节 植物纤维细胞形态及对造纸的影响植物纤维细胞形态及对造纸的影响n长度长度 L Ln宽度宽度 D Dn壁厚壁厚 W W 即即 D-dD-dn腔径腔径 d dn长宽比长宽比 L/DL/Dn壁腔比壁腔比 W/dW/dn纤维粗度纤维粗度 dg dg 即每即每100m100m长度的绝干纤维的质量长度的绝干纤维的质量(mg)(mg)n 非纤维细胞含量非纤维细胞含量1、纤维形态、纤维形态按

46、柔性系数，造纸用材分四个等级按柔性系数，造纸用材分四个等级I I级材：柔性系级材：柔性系 7575IIII级材：柔性系数级材：柔性系数 =5075 =5075 IIIIII级材：柔性系数级材：柔性系数 =3050=3050IVIV级材：柔性系数级材：柔性系数 30 75753 3、原料来源广、易得、价廉、运输方便，、原料来源广、易得、价廉、运输方便，最好有基地最好有基地4 4、根据制浆造纸的目的和用途。、根据制浆造纸的目的和用途。2 2、对造纸的影响、对造纸的影响n杂细胞杂细胞n包括木射线细胞包括木射线细胞、木薄壁细胞木薄壁细胞、导管导管、表皮细表皮细胞胞、石细胞石细胞、薄壁细胞薄壁细胞n具腔

47、大具腔大、壁薄壁薄、长度短特点长度短特点n会吸收大量蒸煮液造成浪费会吸收大量蒸煮液造成浪费n滤水困难，洗浆时会堵塞洗浆机洗鼓的网孔滤水困难，洗浆时会堵塞洗浆机洗鼓的网孔n成纸时交织力差使纸张强度降低成纸时交织力差使纸张强度降低n表皮细胞增加废液硅含量，对回收碱不利表皮细胞增加废液硅含量，对回收碱不利4、常见植物纤维的细胞形态、常见植物纤维的细胞形态(1)常见植物纤维的细胞形态常见植物纤维的细胞形态(2) 木材及非木材的水分木材及非木材的水分n水分存在形式水分存在形式n自由水自由水( (存在大毛细管及细胞间隙、细胞存在大毛细管及细胞间隙、细胞腔腔) )n结合水结合水( (存在细胞壁中存在细胞壁中

48、) )n水分的测定水分的测定n绝对含水率绝对含水率W(%)W(%)n相对含水率相对含水率W W1 1(%)(%)n试样重量试样重量m m1 1n绝干试样重量绝干试样重量m m0 0绝对含水率：水分重量占绝干材重量的百分数绝对含水率：水分重量占绝干材重量的百分数相对含水率：水分重量占湿材重量的百分数相对含水率：水分重量占湿材重量的百分数水分测定方法：水分测定方法：(1）烘干法：先测定含水试材的质量，然后将试材放置在）烘干法：先测定含水试材的质量，然后将试材放置在101105下强制循环风干燥器中，当试材质量达到恒下强制循环风干燥器中，当试材质量达到恒定时，再测试材质量。定时，再测试材质量。（2）蒸

49、馏法：对挥发性成分高的试材可采用此法。早蒸馏）蒸馏法：对挥发性成分高的试材可采用此法。早蒸馏装置中放入一种与水不混溶、能溶解试材挥发分的溶剂，将装置中放入一种与水不混溶、能溶解试材挥发分的溶剂，将木材放在该蒸馏装置中加热，蒸馏出的水分通过冷凝管收集木材放在该蒸馏装置中加热，蒸馏出的水分通过冷凝管收集后定量。后定量。(3)仪表法：根据含水率与试材的物理量之间的关系进行间仪表法：根据含水率与试材的物理量之间的关系进行间接测量。如电阻式水分仪。接测量。如电阻式水分仪。木材的吸湿性：是指木材由空气中木材的吸湿性：是指木材由空气中吸收吸收水分或蒸水分或蒸发水分的性能发水分的性能解吸过程：湿材在空气中会发

50、生水分蒸发的过程。解吸过程：湿材在空气中会发生水分蒸发的过程。吸湿过程：干材会由空气中吸湿过程：干材会由空气中吸着吸着水分的过程。水分的过程。原因：原因： （1）羟基）羟基 （2）毛细管多孔体）毛细管多孔体平衡含水率平衡含水率 由于木材具有吸放湿特性，当外界的由于木材具有吸放湿特性，当外界的温湿度条件发生变化时，木材能相应地从外界吸收水分温湿度条件发生变化时，木材能相应地从外界吸收水分或释放水分，从而与外界达到一个新的水分平衡体系，或释放水分，从而与外界达到一个新的水分平衡体系，此时的含水率称为该湿温度条件下的平衡含水率。此时此时的含水率称为该湿温度条件下的平衡含水率。此时吸湿速率和解吸速率相

51、等。吸湿速率和解吸速率相等。n吸湿和解吸过程如下：吸湿和解吸过程如下：滞后现象：n在一定相对湿度下吸湿的平衡含水率总比解吸在一定相对湿度下吸湿的平衡含水率总比解吸时为低称滞后现象时为低称滞后现象原因：原因：(1)(1)毛细管中有空气毛细管中有空气(2)(2)羟基形成氢键羟基形成氢键(3)(3)木材塑性木材塑性纤维饱和点纤维饱和点 是纤维性质变化的转折点是纤维性质变化的转折点潮湿木材置于干燥环境中潮湿木材置于干燥环境中, , 由于木材内水蒸汽压由于木材内水蒸汽压力高于大气水蒸汽压力力高于大气水蒸汽压力, , 水分就会由木材自向大水分就会由木材自向大气蒸发气蒸发, , 首先蒸发的是自由水。首先蒸发的是自由水。当木材内的自由当木材内的自由水蒸发殆尽而水蒸发殆尽而结合结合水仍处于饱和状态时水仍处于饱和状态时, , 则则称它称它的含水状态是纤维饱和点的含水状态是纤维饱和点, , 此时的含水率则称为此时的含水率则称为纤维饱和点含水率。纤维饱和点含水率。由此可见由此可见,