其他生物質(zhì)材料

其他生物質(zhì)材料第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日第八章其他生物質(zhì)材料環(huán)糊精竹材樹皮農(nóng)作物秸稈第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精（1）環(huán)糊精的結構環(huán)糊精是環(huán)糊精葡萄糖轉位酶（由嗜堿性桿菌在中性或堿性條件下制造的一種堿性淀粉酶）作用于淀粉的產(chǎn)物。是由六個以上葡萄糖以-1,4-糖苷鍵連結的環(huán)狀寡聚糖。最常見的是-環(huán)糊精、-環(huán)糊精、-環(huán)糊精，分別由六個、七個和八個葡萄糖分子構成，是相對大和相對柔性的分子。環(huán)糊精分子呈錐柱狀或圓錐狀花環(huán)，有許多可旋轉的鍵和羥基，內(nèi)有一個空腔，表觀外型類似于接導管的橡膠塞。第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精環(huán)糊精的“空腔”結構第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精（2）環(huán)糊精的性質(zhì)環(huán)糊精對熱、酸、堿的穩(wěn)定性環(huán)糊精像淀粉一樣，可以貯存多年不變質(zhì)。環(huán)糊精在堿乃至強堿性溶液中都是穩(wěn)定的，但酸可使環(huán)糊精部分水解生成葡萄糖和系列非環(huán)麥芽糖。環(huán)糊精沒有一定的熔點，在約200℃時開始分解。引進修飾基團后能提高環(huán)糊精的熱穩(wěn)定性。環(huán)糊精的化學反應活性環(huán)糊精分子內(nèi)含有伯羥基和仲羥基，可以發(fā)生化學反應。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精環(huán)糊精的結晶與吸濕性環(huán)糊精具有良好的結晶性：-環(huán)糊精/I2-KI（藍-黑色板狀正六邊形或黑色長針狀晶體）；-環(huán)糊精/I2-KI形成（棕黃-黃棕色短針狀晶體）；-環(huán)糊精/I2-KI（棕黃色小方塊狀晶體）。環(huán)糊精不具有吸濕性，但易形成各種穩(wěn)定的水合物。環(huán)糊精的溶解度不同晶形的環(huán)糊精在水中溶解度不同，-環(huán)糊精反常的低。能溶解環(huán)糊精的有機溶劑也屈指可數(shù)。第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精環(huán)糊精的包結性

環(huán)糊精---“主體”，空腔內(nèi)的其他物質(zhì)---“客體”包結作用力：主體與客體之間的范德華引力(偶極力、色散力、誘導力)；客體分子與主體羥基基團之間的氫鍵作用力；客體與主體之間的庫侖力；主體與客體之間相互作用的疏水力；主客體形成包合物時釋放的高能水合張力能；被客體取代釋放出的水分子部分補償了由于環(huán)糊精分子與客體結合而引起的熵失。第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精（3）環(huán)糊精的修飾修飾環(huán)糊精：保持大環(huán)基本骨架不變的情況下引入取代基。修飾的目的增加水溶性，特別是包結物的水中溶解度；在結合位附近構筑立體幾何關系，形成特殊的手性位點；擴大結合空腔或者提供有特定幾何形狀的空間；構筑有特殊功能的超分子和自集成超分子聚集體；引入特殊原子或基團，構筑研究弱作用力模型；融入高分子結構，獲得有特殊性質(zhì)的新材料。第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精（4）環(huán)糊精的應用環(huán)糊精的包結技術是指一種分子被包嵌于另一種分子的孔穴結構內(nèi)，形成包結物的技術。這種包結物是由主分子和客分子兩種組分加合而成。環(huán)糊精的外緣親水而內(nèi)腔疏水，可以提供一個疏水的結合部位，作為主體包結各種適當?shù)目腕w，如有機分子、無機離子以及氣體分子等。這種選擇性的包結作用即通常所說的分子識別，其結果是形成主客體的包結物。環(huán)糊精包結物的制備方法：共沉淀法、研磨法、冷凍干燥法、超聲波法、噴霧干燥法等。

第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.1環(huán)糊精食品工業(yè)：包結香料、去除異味、改進食品的工藝和品質(zhì)、防腐及包裝化妝品及衛(wèi)生用品：用作穩(wěn)定劑、乳化劑、去味劑紡織印染工業(yè)：芳香和消臭樹脂、芳香纖維、著色材料環(huán)境保護：環(huán)境監(jiān)測、有害物質(zhì)的分離和消除農(nóng)業(yè)：對春小麥、大麥、蔬菜的增產(chǎn)，農(nóng)藥的調(diào)節(jié)、增容和長效作用，植物生長素藥物：藥物載體、藥物包結物第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材概述竹類屬禾本科竹亞科，現(xiàn)已記載世界上竹類70多屬1200余種。世界上竹林面積約2200萬hm2，按地理分布可分為亞太竹區(qū)、美洲竹區(qū)和非洲竹區(qū)三大竹區(qū)。我國竹類種質(zhì)資源豐富，有48屬500余種，主要分布于北緯40以南地區(qū)。一般可分為四個分布區(qū)，即黃河-長江竹區(qū)，長江-南嶺竹區(qū)，華南竹區(qū)和西南高山竹區(qū)?，F(xiàn)有竹林面積約720萬hm2。我國竹類植物中，最大的竹子是云南的巨龍竹，其高25m，直徑20~24cm；竹材利用最廣的是毛竹。毛竹是材質(zhì)最好、用途多、分布廣的優(yōu)良竹種。第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的植物形態(tài)

竹稈是竹子的主體，即通常所稱的竹材，多為圓柱形的有節(jié)殼體，可分為三部分：挺立于地上的部分稱為直稈或稈莖；直稈在地面下或緊鄰地表的部分為稈基；稈基之下緊接竹鞭或母稈的部分稱為稈柄，其中稈莖是加工利用的主體。竹稈具有明顯的節(jié)和節(jié)間，不同竹種節(jié)數(shù)變異很大，節(jié)間長度也因竹種而異。節(jié)間多為中空，周圍的組織即竹壁。

第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的宏觀構造竹材的宏觀構造就是稈徑竹壁在肉眼下和放大鏡下的構成，由竹皮、竹肉和髓外組織（髓環(huán)和髓）組成。竹皮是竹壁橫切面上見不著維管束的最外側部分，髓外組織是竹壁鄰接竹腔的部分，也不含維管束；竹肉居竹皮和髓外組織之間，在橫切面上有維管束分布，維管束之間是基本組織。竹壁橫切面宏觀結構圖第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的成分竹材和木材相似，主要化學成分為有機組成，是天然的高分子聚合物，主要由纖維素（約55%）、木質(zhì)素（約25%）和半纖維素（約20%）構成

。纖維素、木質(zhì)素和半纖維素在竹材中的分布并不均一，各種組分的含量都與取樣部位、竹種、竹齡、產(chǎn)地等因素密切相關。

竹材的少量成分：可溶性的糖類、脂肪類、蛋白質(zhì)類、部分半纖維素、灰分等。

第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的物理性質(zhì)竹材的密度：竹材的基本密度0.4~0.8g/cm3，與維管束密度成正相關，并決定竹材的力學性質(zhì)。竹材密度主要取決于纖維含量、纖維直徑及細胞壁厚度，隨纖維含量增加而增加。竹材的干縮性：維管束中的導管失水后收縮而導致竹材收縮，其收縮率比木材要小。竹材的干縮弦向、徑向和縱向具有各向異性。干燥特性：通常采用自然干燥法。竹材的吸水性：干燥的竹材吸水性強，吸水速度與竹材直徑關系不大，但與長度有關。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的力學性質(zhì)竹材的力學強度：竹材力學強度主要有順紋抗拉強度、順紋抗壓強度、順紋抗剪強度以及靜曲強度等。竹材的順紋抗拉強度和靜曲強度比木材高，但因缺乏剛性受荷重后撓度增加，易變形?？辜魪姸容^木材弱，竹材的橫紋抗剪強度是其順紋的3倍。竹材強度變異：與竹材的維管束密度、含水率、竹齡、立地條件、竹稈形態(tài)、部位有關。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.2竹材竹材的防護

物理法：浸漬、蒸煮、電磁波輻射、氣調(diào)、干燥化學法竹材用防腐劑：熏蒸劑、焦油型、油溶性和水溶性。處理方法：浸漬、噴霧、涂刷法、熱冷槽法、樹液置換法、擴散、活竹注射法、加壓法竹材的開發(fā)利用竹材人造板、竹纖維、竹漿造紙、藥用及保健、竹制品第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.3樹皮樹皮的化學成分樹皮浸提物：主要是脂類和蠟、萜類和樹脂酸、植物甾醇和毛地黃苷類、色素、黃烷醇及其聚合物、單寧、多元酚類、蛋白質(zhì)、生物堿、維生素、碳水化合物和礦物質(zhì)。栓皮物質(zhì)：由羥基酸類組成的栓皮酸和栓皮脂木素和酚酸多糖類：纖維素和半纖維素等成分灰分第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.3樹皮樹皮的液化初期的木材液化通常是指在高溫高壓的液化下將木材轉化為燃油的過程----油化。在有機溶劑中，木材可以在比較溫和的條件下液化，沒有催化劑作用時，其液化溫度一般是240~270℃，而在酸催化劑存在下僅需80~150℃即可液化。例如木材可以在苯酚、雙酚A等醇類；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、環(huán)己酮等溶劑中于250℃條件下反應15~180min液化。以磷酸、硫酸、鹽酸、草酸、乙酸等酸作催化劑時，在常壓和120~180℃條件下可使木材液化，而沒有催化劑時則需250℃下才能液化。第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.3樹皮樹皮的利用制造樹皮板作為能源與熱解的原料用樹皮制造堆肥木栓制品提取栲膠樹皮藥用膠粘劑及增充劑韌皮纖維吸附劑牲畜飼料食品制作工藝品樺皮漆片提取芳香油提制橡膠第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.3樹皮單寧-二異氰酸酯合成生物降解性聚氨酯彈性體。樹皮-二異氰酸酯合成生物降解性聚氨酯材料。樹皮含有纖維素和半纖維素，比純粹的單寧聚氨酯彈性體顯示出更好的微生物降解性。單寧的結構第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日8.4農(nóng)作物秸稈概述秸稈通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他農(nóng)作物在收獲籽實后剩余的含纖維成分很高的作物殘留物。稻草、小麥秸和玉米秸為三大農(nóng)作物秸稈。充分利用農(nóng)作物秸稈資源不僅可以解決人造板原料供應不足的問題，而且可以解決農(nóng)作物焚燒帶來的環(huán)境問題，還可以增加農(nóng)民收入，具有“