其他生物质材料省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

生物质材料東北林業大學材料科学与工程学院NortheastForestryUniversity1/28主要内容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

2/28第八章其它生物质材料环糊精竹材树皮农作物秸秆3/288.1环糊精（1）环糊精结构环糊精是环糊精葡萄糖转位酶（由嗜碱性杆菌在中性或碱性条件下制造一个碱性淀粉酶）作用于淀粉产物。是由六个以上葡萄糖以

-1,4-糖苷键连结环状寡聚糖。最常见是

-环糊精、

-环糊精、

-环糊精，分别由六个、七个和八个葡萄糖分子组成，是相对大和相对柔性分子。环糊精分子呈锥柱状或圆锥状花环，有许多可旋转键和羟基，内有一个空腔，表观外型类似于接导管橡胶塞。4/288.1环糊精环糊精“空腔”结构5/288.1环糊精（2）环糊精性质环糊精对热、酸、碱稳定性环糊精像淀粉一样，能够贮存多年不变质。环糊精在碱乃至强碱性溶液中都是稳定，但酸可使环糊精部分水解生成葡萄糖和系列非环麦芽糖。环糊精没有一定熔点，在约200℃时开始分解。引进修饰基团后能提升环糊精热稳定性。环糊精化学反应活性环糊精分子内含有伯羟基和仲羟基，能够发生化学反应。6/288.1环糊精环糊精结晶与吸湿性环糊精含有良好结晶性：

-环糊精/I2-KI（蓝-黑色板状正六边形或黑色长针状晶体）；

-环糊精/I2-KI形成（棕黄-黄棕色短针状晶体）；

-环糊精/I2-KI（棕黄色小方块状晶体）。环糊精不含有吸湿性，但易形成各种稳定水合物。环糊精溶解度不一样晶形环糊精在水中溶解度不一样，

-环糊精反常低。能溶解环糊精有机溶剂也屈指可数。7/288.1环糊精环糊精包结性

环糊精---“主体”，空腔内其它物质---“客体”包结作用力：主体与客体之间范德华引力(偶极力、色散力、诱导力)；客体分子与主体羟基基团之间氢键作用力；客体与主体之间库仑力；主体与客体之间相互作用疏水力；主客体形成包合物时释放高能水合张力能；被客体取代释放出水分子部分赔偿了因为环糊精分子与客体结合而引发熵失。8/288.1环糊精（3）环糊精修饰修饰环糊精：保持大环基本骨架不变情况下引入取代基。修饰目标增加水溶性，尤其是包结物水中溶解度；在结合位附近构筑立体几何关系，形成特殊手性位点；扩大结合空腔或者提供有特定几何形状空间；构筑有特殊功效超分子和自集成超分子聚集体；引入特殊原子或基团，构筑研究弱作用力模型；融入高分子结构，取得有特殊性质新材料。9/288.1环糊精（4）环糊精应用环糊精包结技术是指一个分子被包嵌于另一个分子孔穴结构内，形成包结物技术。这种包结物是由主分子和客分子两种组分加合而成。环糊精外缘亲水而内腔疏水，能够提供一个疏水结合部位，作为主体包结各种适当客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等。这种选择性包结作用即通常所说分子识别，其结果是形成主客体包结物。环糊精包结物制备方法：共沉淀法、研磨法、冷冻干燥法、超声波法、喷雾干燥法等。

10/288.1环糊精食品工业：包结香料、去除异味、改进食品工艺和品质、防腐及包装化装品及卫生用具：用作稳定剂、乳化剂、去味剂纺织印染工业：芳香和消臭树脂、芳香纤维、着色材料环境保护：环境监测、有害物质分离和消除农业：对春小麦、大麦、蔬菜增产，农药调整、增容和长期有效作用，植物生长素药品：药品载体、药品包结物11/288.2竹材12/288.2竹材概述竹类属禾本科竹亚科，现已记载世界上竹类70多属1200余种。世界上竹林面积约2200万hm2，按地理分布可分为亚太竹区、美洲竹区和非洲竹区三大竹区。我国竹类种质资源丰富，有48属500余种，主要分布于北纬40

以南地域。普通可分为四个分布区，即黄河-长江竹区，长江-南岭竹区，华南竹区和西南高山竹区。现有竹林面积约720万hm2。我国竹类植物中，最大竹子是云南巨龙竹，其高25m，直径20~24cm；竹材利用最广是毛竹。毛竹是材质最好、用途多、分布广优良竹种。13/288.2竹材竹材植物形态

竹秆是竹子主体，即通常所称竹材，多为圆柱形有节壳体，可分为三部分：屹立于地上部分称为直秆或秆茎；直秆在地面下或紧邻地表部分为秆基；秆基之下紧接竹鞭或母秆部分称为秆柄，其中秆茎是加工利用主体。竹秆含有显著节和节间，不一样竹种节数变异很大，节间长度也因竹种而异。节间多为中空，周围组织即竹壁。

14/288.2竹材竹材宏观结构竹材宏观结构就是秆径竹壁在肉眼下和放大镜下组成，由竹皮、竹肉和髓外组织（髓环和髓）组成。竹皮是竹壁横切面上见不着维管束最外侧部分，髓外组织是竹壁邻接竹腔部分，也不含维管束；竹肉居竹皮和髓外组织之间，在横切面上有维管束分布，维管束之间是基本组织。竹壁横切面宏观结构图15/288.2竹材竹材成份竹材和木材相同，主要化学成份为有机组成，是天然高分子聚合物，主要由纤维素（约55%）、木质素（约25%）和半纤维素（约20%）组成

。纤维素、木质素和半纤维素在竹材中分布并不均一，各种组分含量都与取样部位、竹种、竹龄、产地等原因亲密相关。

竹材少许成份：可溶性糖类、脂肪类、蛋白质类、部分半纤维素、灰分等。

16/288.2竹材竹材物理性质竹材密度：竹材基本密度0.4~0.8g/cm3，与维管束密度成正相关，并决定竹材力学性质。竹材密度主要取决于纤维含量、纤维直径及细胞壁厚度，随纤维含量增加而增加。竹材干缩性：维管束中导管失水后收缩而造成竹材收缩，其收缩率比木材要小。竹材干缩弦向、径向和纵向含有各向异性。干燥特征：通常采取自然干燥法。竹材吸水性：干燥竹材吸水性强，吸水速度与竹材直径关系不大，但与长度相关。17/288.2竹材竹材力学性质竹材力学强度：竹材力学强度主要有顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度以及静曲强度等。竹材顺纹抗拉强度和静曲强度比木材高，但因缺乏刚性受荷重后挠度增加，易变形。抗剪强度较木材弱，竹材横纹抗剪强度是其顺纹3倍。竹材强度变异：与竹材维管束密度、含水率、竹龄、立地条件、竹秆形态、部位相关。18/288.2竹材竹材防护

物理法：浸渍、蒸煮、电磁波辐射、气调、干燥化学法竹材用防腐剂：熏蒸剂、焦油型、油溶性和水溶性。处理方法：浸渍、喷雾、涂刷法、热冷槽法、树液置换法、扩散、活竹注射法、加压法竹材开发利用竹材人造板、竹纤维、竹浆造纸、药用及保健、竹制品19/288.3树皮树皮化学成份树皮浸提物：主要是脂类和蜡、萜类和树脂酸、植物甾醇和毛地黄苷类、色素、黄烷醇及其聚合物、单宁、多元酚类、蛋白质、生物碱、维生素、碳水化合物和矿物质。栓皮物质：由羟基酸类组成栓皮酸和栓皮脂木素和酚酸多糖类：纤维素和半纤维素等成份灰分20/288.3树皮树皮液化早期木材液化通常是指在高温高压液化下将木材转化为燃油过程----油化。在有机溶剂中，木材能够在比较温和条件下液化，没有催化剂作用时，其液化温度普通是240~270℃，而在酸催化剂存在下仅需80~150℃即可液化。比如木材能够在苯酚、双酚A等醇类；多元醇如1,6-己二醇、1,4-丁二醇；氧化醚如甲基乙二醇乙醚、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、环己酮等溶剂中于250℃条件下反应15~180min液化。以磷酸、硫酸、盐酸、草酸、乙酸等酸作催化剂时，在常压和120~180℃条件下可使木材液化，而没有催化剂时则需250℃下才能液化。21/288.3树皮树皮利用制造树皮板作为能源与热解原料用树皮制造堆肥木栓制品提取栲胶树皮药用胶粘剂及增充剂韧皮纤维吸附剂牲畜饲料食品制作工艺品桦皮漆片提取芳香油提制橡胶22/288.3树皮单宁-二异氰酸酯合成生物降解性聚氨酯弹性体。树皮-二异氰酸酯合成生物降解性聚氨酯材料。树皮含有纤维素和半纤维素，比纯粹单宁聚氨酯弹性体显示出更加好微生物降解性。单宁结构23/288.4农作物秸秆概述秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后剩下含纤维成份很高作物残留物。稻草、小麦秸和玉米秸为三大农作物秸秆。充分利用农作物秸秆资源不但能够处理人造板原料供给不足问题，而且能够处理农作物焚烧带来环境问题，还能够增加农民收入，含有“环境保护+效益”重大意义。24/288.4农作物秸秆秸秆结构表皮组织、基本薄壁组织、维管束组织、纤维组织带

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芦苇秆横切面(SEM×25)1.外表皮膜及表皮细胞2.维管束3.薄壁细胞4.内表皮膜5.纤维组织带6.导管A.横向切面B.表皮部25/288.4农作物秸秆秸秆化学组成农作物秸秆是由大量有机物和少许无机物及水组成，有机物主要成份是纤维素类碳水化合物，另外还有少许粗蛋白质和粗脂肪。碳水化合物又由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类包含纤维素、半纤维素和木质素等。除此之外还富含氮、磷、钾、钙、镁、