半纤维素论文

的纤维素聚合度很高，有利于进一步的对半纤维素的改性，并且利用碱法提取半纤维素所需要的成本不高。 1.2.1高温液态水提取半纤维素

热水提取半纤维素的方法一共有两种，即高温水蒸汽法和微波辐射法。实质是烯酸提取法的演绎，即在高压下水依旧可以维持它原有的液态，由于温度的不断升高水的介电常数会增大，在200℃左右时，位于半纤维素上的乙酰基取代物生成了乙酸等一些有机酸，正是由于乙酸等有机酸的作用下使水在高温高压下可以很轻松的穿透生物质的细胞壁、水和纤维素组织。Alexandra1等人从大麦外壳用抽提水溶液的方法研究半纤维素，经长期的研究表明，前面两种抽提方法相比较而言，水蒸气抽提方法的优点更明显，原因在于水蒸气抽屉的工艺条件相对温和，减少了对化学品的依赖，进而减少了对环境的破坏，最重要的是抽提过程中减少了对半纤维素结构的破坏，从而保障了半纤维素接下来的更多研究和用途，例如化学改性过程增加了半纤维素的疏水性。

Alexandra2等人把上面的两种方法结合起来，即在微波辐射条件下用高温水蒸气提取半纤维素，经过长期的研究表明提高温度的同时往往会提高半纤维素的提取率，但是有个很大的缺点，即多聚糖的分子量会变小，半纤维素破坏程度明显上升。 1.2.2弱碱或者弱酸提取半纤维素

根据半纤维素的性质可知在酸性条件下半纤维素很容易发生降解，如果在实验条件下即控制好反应温度、时间、浓度，又保证整个实验

过程都处于弱酸的条件下，不仅大多数的半纤维素可以被提取出来，而且纤维素对其干扰性也很小，这样对半纤维素以后的改性创造了有力的条件。Charles3等人在温和的温度下把浓硫酸稀释成0.5%-1.0%后和玉米芯同时放在玻璃器皿中进行提取并回收多大数的半纤维素，在整个实验反应的过程中采用氨水和Ca（OH）共同控制处理液PH，整个实验的预处理效果将更好，也使得预处理效果更加温和。和前面提到的高温液态水进行比较的话，烯酸预处理提高了半纤维素的得率，但是在预处理过程中成本会有所增加。草邦威4等在制浆造纸模式模式转换中得出：实验过程中温度设定在100℃用碱溶液从木片中把半纤维素提取出来，形成了包含木素的聚合半纤维素溶液。用此方法除了能得到制作新生物产品的原料外，还可以适当加快脱去木素的速率、降低黑夜负荷。这种作用对纸浆的得率尤为重要。从木材中得到的半纤维素的用途主要是提供了乙醇的生产、糖基聚合物的原料。 1.2.3高温反应釜预提取半纤维素

从植物纤维中提取半纤维素的步骤如下：将植物纤维、碱、水完全混合好后放入带有加热系统和搅拌装置的反应釜中，反应釜中的温度设置为80℃左右，同时搅拌速率保持在300rpm-2000rpm条件下，反应的时间在10分钟左右。待反应结束后利用常规的离心的方法得到上清液，即为半纤维素的提取液。将先前配好的80%-95%的乙醇缓缓导入半纤维素的提取液中，倒入的量是上清液的2-3倍，使半纤维素沉淀在烧杯的底部，待常规过滤后，收集产物半纤维素并进行干燥。本实验方法和高温液态水法有很大的区别，即反应釜的反应物浓度要

求较高，提取过程中不要求使用大量的水，明显节约了时间并且降低了劳动成本。 1.3半纤维素的改性

虽然半纤维素广泛分布在植物中，但是因为结构的复杂性限制了它在工业上的应用。例如，绝大多数的半纤维素都有很强的氢键，因此半纤维素是不溶于水的；半纤维素化学结构十分复杂，它的复杂性在于分枝以及不同类型的官能团（乙酰基、甲氧基等），它的这些性质必然限制它们的利用。为了克服半纤维素这种劣势，需要对它就行适当的化学改性，可以使其得到广泛的应用。目前绝大多数的方法是对其进行官能团的衍生化，根据取代基与半纤维素成键方式的不同，衍生化方法又可以分为氧化、醚化、酯化等。取代度是半纤维素改性的一个重要指标，所谓的取代度就是糖单元上被取代基团的平均数目，取代度越大，那么被改性的半纤维素则越多，即就有更多的取代基团接枝到半纤维素上。半纤维素的改性使半纤维素不为人知的功能最大限度挖掘出来，使其成为一种天然可降解的聚合物提供了很大的空间。

1.3.1半纤维素的醚化

半纤维素结构上的羟基可以与烷基化学试剂发生反应，反应的产物是半纤维素素醚。醚化反应根据不同的醚化产品使用不同的醚化试剂，如烯类单体、卤代物、环氧化合物等。近年来人民研究的重点在于羧甲基半纤维素的合成。将半纤维素羧甲基化即可得到改性后的羧甲基半纤维素。制备方法是：在碱性乙醇溶液中加入半纤维素使其处

于悬浮状态，加入 醚化剂，等反应完全结束后，过滤出产物，然后用乙醇反复的清洗目的是洗除氯离子。

全金英等5主要研究从麦草碱制浆黑夜中提取的变性半纤维素，然后进行羧甲基化反应制备羧甲基变性半纤维素。此实验主要通过一氯醋酸和氢氧化钠共同控制产物的取代度。一氯醋酸的用量一般为10mol/mol糖基，NaOH的用量一般是前者的两倍（摩尔）。经过很多药理验证，羧甲基半纤维素在制药行业有广阔的应用前景。 1.3.2半纤维素的酯化

在众多半纤维素酯化反应中，最常见的是半纤维素的乙酰化 。乙酰基比羟基更加具有疏水的性能，因此半纤维素乙酰化的改性是一种改善聚合物疏水性能较好的方法。采用乙酰酐对半纤维素进行乙酰化反应，进而增强半纤维素的抗水性能。这种抗水性的增加能够提高酯化半纤维素在塑料生产中的巨大潜力，特别适用于食品工业中的的生物降解塑料和环境降解树脂、涂料等。通常情况下该类反应在均相、多相介质中完成的，往往生成不同取代度的产物。许凤等比较了来自小麦糠和橡树木屑的半纤维素，发现在没有溶剂的情况下，纯的半纤维素的反应活性很大，更容易得到水解，最终得到酯化的低聚糖和高取代物的聚合物，酯化后的半纤维素往往是水解性的。再无溶剂的条件下，小麦糠和木屑中的半纤维素质量增加很小，但是当吡啶做溶剂的情况下，木屑和小麦糠中的半纤维素的质量大大增加。两者比较而言可以得出在吡啶中进行半纤维素酯化反应效率是高效的。但是吡啶的使用过程中是有毒性的，实验结束后需要洗涤抽提吡啶盐，从而增