植物纖維素改質技術及其應用:材料世界網 | 食品添加物合法業者資訊網
2017年7月5日—纖維素的生產來源主要取自木材的木漿和棉花,它的組成分包括了纖維素、半纖維素(Hemicellulose)、木質素(Lignin)、萃取成分(Extractives)及灰份( ...
纖維素是存在於自然界中數量最多的高分子(圖一),全球每年產量可達1,000億噸以上。纖維素的生產來源主要取自木材的木漿和棉花,它的組成分包括了纖維素、半纖維素(Hemicellulose)、木質素(Lignin)、萃取成分(Extractives)及灰份(Ash)(圖二)。其中,纖維素、半纖維素及木質素屬於高分子量的物質,這三種成分約占植物細胞壁組成95%以上,萃取成分及灰份則屬於低分子量的物質。植物中纖維素的取出,傳統工業製法是用亞硫酸鹽溶液或鹼溶液蒸煮植物原料,除去木質素,然後經過漂白進一步除去殘留木質素,獲得高純度的纖維素。
圖二、木材的組成分
纖維素改質技術及其應用 纖維素係由許多β-D-葡萄糖單位結合而成之聚合體,聚合度約1,000~3,000,即分子量160,000~480,000。纖維素中每一個葡萄糖單元均含有三個OH基,在理論上應有強烈的親水性,但實際上纖維素並不溶於水,而且不大會引起膨潤,其原因是大部分的OH Group都引起了氫鍵作用,不僅使纖維素分子形成安定之結晶體,而且使纖維間產生了高度的結合力,纖維素分子內和之間的氫鍵如圖三所示。纖維素不溶於一般的有機溶劑,如酒精、乙醚、丙酮、苯等,也不溶於稀鹼溶液中,因而限制了其應用。衍生化可改善纖維素的溶解性,並賦予其新的功能及應用。常見的化學改質技術包含氧化、交聯、酯化、醚化、接枝共聚等,得到的改質纖維素其溶解性可大幅提升,亦可藉由親/疏水性改質劑的調控,得到不同性質的改質纖維素。以下將介紹纖維素經物理改質與化學改質的應用。 1. 透明木材 木材的成分中,纖維素與半纖維素是透明成分,木質素是深色的不透明物質,但是將木質素除去後,木材仍不是透明的,而是轉變為「白色不透明」。原因之一是因為木材的纖維束是長管狀的中空結構,進入木材內部的光線在中空結構內反射與散射所造成,光線也會在木材內的任何孔隙發生反射與散射,這也是重要原因之一,所以減輕甚或避免光線在除去木質素的木材內部反射與散射,才能做出透明木材(Transparent Wood)。
2. 改質纖維...
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