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纖維素介紹ppt下載

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2017-12-21
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疾病PPT

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纖維素介紹ppt

這是一個關(guān)于纖維素介紹ppt,纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物合成;纖維素的溶解。研究方法:纖維素是天然高分子化合物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式的確定,就是將纖維素水解成纖維素叁糖、纖維素貳糖,最后一個產(chǎn)物是葡萄糖。1921年Mener-Willians用濃H2SO4水解純的棉花纖維,分離出得率為:90.7%的結(jié)晶D-葡萄糖。1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化,轉(zhuǎn)化成纖維素醋酸酯,然后甲醇解得到一種得率為:95.5%的甲基α-D-葡萄糖苷和甲基-β-D-葡萄糖苷的混合物,不含戊糖和其它物質(zhì)。另外也有人將纖維素先溶于40%HCl或72% H2SO4中,放置12~24hr,然后沖稀至含酸低于1%的水解液,再煮沸數(shù)小時,纖維素幾乎完全成葡萄糖,其得率達(dá)理論值的96%~98%。葡萄糖基的鍵合 ---葡萄糖基之間為1-4苷鍵連接: 將纖維素甲基化,可以得到甲基纖維素,將它水解可以分出2,3,6—三甲基葡萄糖,歡迎點(diǎn)擊下載纖維素介紹ppt哦。

纖維素介紹ppt是由紅軟PPT免費(fèi)下載網(wǎng)推薦的一款疾病PPT類型的PowerPoint.

第9章  纖維素材料fk0紅軟基地
思考題:請設(shè)計方案如何利用南海島上資源得到飲用水? fk0紅軟基地
1. 纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物合成fk0紅軟基地
研究方法:纖維素是天然高分子化合物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)式的確定,就是將纖維素水解成纖維素叁糖、纖維素貳糖,最后一個產(chǎn)物是葡萄糖。fk0紅軟基地
1921年Mener-Willians用濃H2SO4水解純的棉花纖維,分離出得率為:90.7%的結(jié)晶D-葡萄糖。fk0紅軟基地
1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化,轉(zhuǎn)化成纖維素醋酸酯,然后甲醇解得到一種得率為:95.5%的甲基α-D-葡萄糖苷和甲基-β-D-葡萄糖苷的混合物,不含戊糖和其它物質(zhì)。 fk0紅軟基地
另外也有人將纖維素先溶于40%HCl或72% H2SO4中,放置12~24hr,然后沖稀至含酸低于1%的水解液,再煮沸數(shù)小時,纖維素幾乎完全成葡萄糖,其得率達(dá)理論值的96%~98%。fk0紅軟基地
葡萄糖基的鍵合 ---葡萄糖基之間為1-4苷鍵連接 : 將纖維素甲基化,可以得到甲基纖維素,將它水解可以分出2,3,6—三甲基葡萄糖。fk0紅軟基地
D-葡萄糖基的構(gòu)型為β-型 : 包含在麥芽糖中的糖酵素,很容易破壞α-配糖連接,而對β-配糖連接則無作用。相反、包含在纖維素中的酵素,只能破壞β-配糖連接,而對α-配糖連接無作用。fk0紅軟基地
纖維素中的羥基: 纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)式的結(jié)構(gòu)單元中,含有三個游離醇羥基,分別處于葡萄糖基環(huán)的2、3、6位,其中在C6上的羥基為伯羥基,而C2、C3上的羥基為仲羥基。 fk0紅軟基地
纖維素大分子中的末端基:  一端為還原性末端基;另一端為非還原性末端基。fk0紅軟基地
2. 纖維素的分子量和聚合度fk0紅軟基地
纖維素的分子式: fk0紅軟基地
   C6H11O5-(C6H10O5)n-C6H11O5fk0紅軟基地
纖維素的多分散性: 纖維素是不同聚合度的分子混合物,即分子結(jié)構(gòu)單元相同,結(jié)構(gòu)單元間的連接方式也相同,但各個分子的聚合度不同。這種現(xiàn)象稱之為纖維素的多分散性。fk0紅軟基地
纖維素分子量和聚合度的測定方法 fk0紅軟基地
化學(xué)方法:端基分析法; fk0紅軟基地
熱力學(xué)方法:沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)降低法、蒸  氣壓下降法、滲透壓法; fk0紅軟基地
光學(xué)方法:光散射法; fk0紅軟基地
動力學(xué)方法:黏度法、超速離心沉淀及擴(kuò)散法; fk0紅軟基地
其它方法:凝膠滲透色譜法。fk0紅軟基地
3. 纖維素的多分散性與分級 fk0紅軟基地
纖維素是不同聚合度的分子混合物,即分子結(jié)構(gòu)單元相同,結(jié)構(gòu)單元間的連接方式也相同,但各個分子的聚合度不同。這種現(xiàn)象稱之為纖維素的多分散性。 fk0紅軟基地
按不同聚合度將多分散性的纖維素試樣分成若干級分的纖維素試樣稱之為分級。 fk0紅軟基地
常用的分級方法:沉淀分級法、溶解分級法和凝膠穿透色譜法(GPC)等。fk0紅軟基地
沉淀分級 : 當(dāng)加入沉淀劑于溶液中,溶劑的溶解能力降低,良溶劑轉(zhuǎn)變?yōu)椴涣既軇芤合嘀芯酆隙却蟮姆肿訒恋沓鰜。如果將沉淀分離出來,再重復(fù)操作就可以達(dá)到分級的目的,此法稱之為沉淀分級。 fk0紅軟基地
溶解分級: 當(dāng)加入良溶劑于溶液中時(或增加溶劑的用量),溶液的溶解力升高,凝液相的高分子物質(zhì)將溶解,如果將其分離出來,再重復(fù)操作,會使溶解部分的聚合度逐漸增高。fk0紅軟基地
直接分級與間接分級fk0紅軟基地
間接分級: 將纖維素轉(zhuǎn)變成纖維素的衍生物,再進(jìn)行溶解分級和沉淀分級的分級方法。fk0紅軟基地
溶解分級法測定纖維素多分散性的結(jié)果fk0紅軟基地
                        ( 銅氨溶液)fk0紅軟基地
4. 纖維素大分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)fk0紅軟基地
纖維素Ⅰ是天然存在的纖維素形式,包括細(xì)菌纖維素(如Acetobacterxylinum),海藻(如Valoniaventricosa)和高等植物(如棉花、苧麻、木材等)細(xì)胞壁中存在的纖維素。fk0紅軟基地
纖維素Ⅰ晶形屬單斜晶系,單位晶胞在各方面重復(fù)延展,形成結(jié)晶區(qū)。fk0紅軟基地
纖維素Ⅰ是由平行分子鏈有規(guī)則排列組成的,在結(jié)中所有鏈具有相同的意義(例如鏈都是“向上”的)。鏈分子薄片平行于ac平面。所有-CH2OH側(cè)鏈為tg構(gòu)象。中心鏈在高度上與角上的分子鏈彼此相差半個萄糖基單位。fk0紅軟基地
每個鏈形成兩個分子內(nèi)氫鍵(O3-H……O(5')和O(2')-H……O(6')),而在a軸方向上相鄰鏈形成分子間氫鍵(O(6)-H……O(3'))。fk0紅軟基地
纖維素Ⅱ的結(jié)晶結(jié)構(gòu)fk0紅軟基地
纖維素Ⅱ可用下列方法制成:fk0紅軟基地
 以濃堿液作用于纖維素而生成堿纖維素,再用水其分解為纖維素。這樣生成的纖維素Ⅱ,一般稱絲光化纖維素; fk0紅軟基地
 將纖維素溶解后再從溶液中沉淀出來; fk0紅軟基地
 將纖維素酯化后,再皂化成纖維素; fk0紅軟基地
 將纖維素磨碎后并以熱水處理。fk0紅軟基地
纖維素Ⅲ :纖維素Ⅲ是用液態(tài)氨潤脹纖維素所生成的氨纖維素分解后形成的一種變體。它的單位晶胞參數(shù)為:fk0紅軟基地
纖維素Ⅳ :纖維素Ⅳ是由纖維素Ⅱ或Ⅲ在極性液體中加以高溫處理而生成的,故有“高溫纖維素”之稱。其單位晶胞參數(shù)是:fk0紅軟基地
纖維素Ⅹ :纖維素Ⅹ是纖維素新的結(jié)晶變體。它是用濃HCl(重量百分?jǐn)?shù)38% ~ 40.3%)作用于纖維素而發(fā)現(xiàn)的。它的單位晶胞與纖維素Ⅳ幾乎相等。fk0紅軟基地
5. 纖維素大分子的集聚態(tài)結(jié)構(gòu)模型、 結(jié)晶度、可及度fk0紅軟基地
纖維素大分子的集聚態(tài)理論: 據(jù)X-射線的研究,纖維素大分子的集聚,一部分的分子排列比較整齊,有規(guī)則,呈現(xiàn)清晰的X-射線圖,這部分稱之為結(jié)晶區(qū);另一部分的分子鏈排列不整齊,比較松弛,但其取向大致與纖維軸平行,這部分稱之為無定形區(qū)。fk0紅軟基地
纖維素鏈分子很長,在5000~10000X10-10m之間; fk0紅軟基地
• 結(jié)晶區(qū)的長度大約為2000X10-10m; fk0紅軟基地
• 無定形區(qū)的的長度約為300~400X10-10m; fk0紅軟基地
• 纖維素鏈可以重復(fù)穿過結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)。fk0紅軟基地
折疊鏈結(jié)構(gòu)理論 fk0紅軟基地
纖維素在結(jié)晶體內(nèi)的排列是平行的,按目前的觀點(diǎn),天然微細(xì)纖維呈現(xiàn)出伸展鏈的結(jié)晶,而再生纖維素和一些纖維素衍生物呈現(xiàn)出為折疊鏈的片晶。 fk0紅軟基地
纖維素分子鏈主要部是線型的β-聯(lián)接,但在折疊處則是βL聯(lián)接。fk0紅軟基地
纖維素的結(jié)晶度和可及度fk0紅軟基地
纖維素的結(jié)晶度Xcfk0紅軟基地
纖維素的結(jié)晶度的測定方法 fk0紅軟基地
X-射線法 fk0紅軟基地
密度法等fk0紅軟基地
紅外光譜法 fk0紅軟基地
          用紅外線分光光度計測出纖維素樣品的紅外光譜,然后計算波數(shù)為1372cm-1和2900cm-1兩個峰的強(qiáng)度比值,或1429cm-1和893cm-1兩個峰的強(qiáng)度比值,稱之為紅外(IR)結(jié)晶指數(shù)。常用Nelson和O’connor的方法。fk0紅軟基地
纖維素的可及度 : 利用某些能進(jìn)入纖維素物料的無定形區(qū)而不能進(jìn)入結(jié)晶區(qū)的化學(xué)試劑,測定這些試劑可以到達(dá)并起反應(yīng)的部占全體的百分率稱為纖維素物料的可及度。fk0紅軟基地
可及度A和結(jié)晶度Xc的關(guān)系 fk0紅軟基地
       A=σXc+(100-Xc) fk0紅軟基地
      Xc—纖維素物料的結(jié)晶度(%); fk0紅軟基地
      σ—結(jié)晶區(qū)表面部分的纖維素分?jǐn)?shù); fk0紅軟基地
       A —纖維素物料的可及度。fk0紅軟基地
6.  纖維素的物理及物理化學(xué)性質(zhì)fk0紅軟基地
6.1 纖維素纖維的吸濕與解吸 fk0紅軟基地
         在纖維素的無定形區(qū)中,鏈分子中的羥基只是部分地形成氫鍵,還有部分的羥基仍是游離羥基。由于羥基是極性基團(tuán),易于吸附極性的水分子,并與吸附的水分子形成氫鍵結(jié)合,這就是纖維素吸濕的內(nèi)在原因。因大氣中降低了蒸氣分壓而自纖維素放出水或蒸汽時,稱為解吸。fk0紅軟基地
纖維素吸附水的性質(zhì)    fk0紅軟基地
結(jié)合水:一部分是進(jìn)入纖維素?zé)o定形區(qū)與纖維素的羥基形成氫鍵結(jié)合的水,稱為“結(jié)合水”。 fk0紅軟基地
游離水:當(dāng)纖維素物料吸濕達(dá)到纖維飽和點(diǎn)后,水分子繼續(xù)進(jìn)入纖維的細(xì)胞腔和孔隙中,形成多層吸附水或毛細(xì)管水,這種水稱為“游離水”。fk0紅軟基地
纖維素的吸濕對紙張的影響 fk0紅軟基地
         紙張的強(qiáng)度在某一水分含量而達(dá)最大值,低于此值則紙張發(fā)脆強(qiáng)度下降,高于此值則由于潤脹作用又破壞了纖維之間的氫鍵結(jié)合,強(qiáng)度也會下降。纖維素物質(zhì)在絕干時是良好的絕緣體,吸濕時則電阻迅速下降。fk0紅軟基地
纖維素纖維的潤脹fk0紅軟基地
          固體吸收潤脹劑后,其體積變大但不失其表觀均勻性,分子間的內(nèi)聚力減少,固體變軟,此種現(xiàn)象稱為潤脹。fk0紅軟基地
          纖維素的功能基都有一定的極性,所以液體的極性越大,對纖維素的潤脹能力越大,如:LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、H3PO4。fk0紅軟基地
堿液種類: fk0紅軟基地
        堿金屬離子半徑愈小,極化力愈大,其水化度也大,故潤脹能力愈大。 fk0紅軟基地
LiOH > NaOH > KOH > RbOH > CsOH fk0紅軟基地
        纖維素的潤脹度隨濃度而增加,至某一濃度而潤脹度達(dá)最高值。濃度更大,則潤脹度反而緩慢下降。fk0紅軟基地
        溫度降低時,纖維素的潤脹作用增大。fk0紅軟基地
各種纖維素纖維在不同溫度產(chǎn)生最大潤脹的NaOH濃度fk0紅軟基地
6.2 纖維素的溶解 fk0紅軟基地
纖維素的溶解分兩步進(jìn)行:首先是潤脹階段,快速運(yùn)動的溶劑分子擴(kuò)散進(jìn)入溶質(zhì)中。溶解階段,在纖維素?zé)o限潤脹時即出現(xiàn)溶解。fk0紅軟基地
纖維素溶劑 三類: 衍生化體系、非衍生化水相體系和非水相體系。fk0紅軟基地
常見:NaOH/CS2、銅氨溶液fk0紅軟基地
新溶劑:NaOH/尿素fk0紅軟基地
6.3 纖維素的電化學(xué)性質(zhì)fk0紅軟基地
纖維素本身含有極性羥基、糖醛酸基等基團(tuán),使纖維素纖維在水中表面帶負(fù)電。因此,當(dāng)纖維素纖維在水中往往引起一些正電荷由于熱運(yùn)動的結(jié)果在離纖維表面由近而遠(yuǎn)有一濃度分布。fk0紅軟基地
施膠:由于纖維素纖維表面帶負(fù)電,而與加入的膠料負(fù)離子(松香的皂化物C19H29COO-)相排斥,達(dá)不到施膠的效果,因此在施膠時加入電解質(zhì)—礬土Al2(SO4)3,其水解出來的Al3+會降低松香粒子的ξ-電位直至為零,這樣松香就會沉積在纖維上了。fk0紅軟基地
染色:在紙漿纖維染色時,可用堿性染料直接染色,因纖維表面帶負(fù)電,堿性染料帶正電,染料粒子可以被吸附在纖維上。如果用酸性染料染色,其粒子在水中帶負(fù)電,則不能被纖維吸附,所以必須加入媒染劑明礬后,改變纖維表面的電性,使染料被纖維吸附,達(dá)到染色的目的。fk0紅軟基地
6.4 纖維素的熱降解fk0紅軟基地
物理吸附的水進(jìn)行解吸,溫度范圍是25~150℃。fk0紅軟基地
某些葡萄糖基開始脫水,溫度范圍是150~240℃。 fk0紅軟基地
糖甙鍵開始斷裂,一些C-O鍵和C-C鍵也開始斷裂,并產(chǎn)生一些新的產(chǎn)物和低分子量的揮發(fā)性化合物,溫度范圍是240~400℃。 fk0紅軟基地
殘余部分進(jìn)行芳環(huán)化,逐步形成石墨結(jié)構(gòu),溫度范圍在400℃以上。 fk0紅軟基地
7.纖維素的化學(xué)性質(zhì)fk0紅軟基地
   纖維素的反應(yīng)性(reactivity)是指纖維素大分子基環(huán)上的伯、仲羥基的反應(yīng)能力。影響因素有: fk0紅軟基地
纖維素形態(tài)學(xué)區(qū)域差異的影響; fk0紅軟基地
纖維素纖維超分子結(jié)構(gòu)差異的影響; fk0紅軟基地
纖維素基環(huán)上不同羥基的影響; fk0紅軟基地
取代度及取代基的分布。fk0紅軟基地
取代度(degree of substitution,DS)是指纖維分子鏈上平均每個失水葡萄糖單元上被反應(yīng)試劑取代的羥基數(shù)目。fk0紅軟基地
纖維素多相反應(yīng)的主要特點(diǎn):天然纖維素的高結(jié)晶性和難溶性,決定了多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都是在多相介質(zhì)中進(jìn)行。 fk0紅軟基地
纖維素均相反應(yīng)的主要特點(diǎn):纖維素整個分子溶解于溶劑之中,分子間與分子內(nèi)氫鍵均已斷裂。fk0紅軟基地
7.1 纖維素的酸水解fk0紅軟基地
纖維素大分子中的1,4-β-苷鍵是一種縮醛鍵,對酸特別敏感,在適當(dāng)?shù)臍潆x子濃度、溫度和時間作用下,苷鍵斷裂。fk0紅軟基地
濃濃酸水解:纖維素在濃酸中的水解是均相水解。纖維素晶體結(jié)構(gòu)在酸中潤脹或溶解后,通過形成酸的復(fù)合物再水解成低聚糖和葡萄糖。fk0紅軟基地
 纖維素→酸復(fù)合物→低聚糖→葡萄糖fk0紅軟基地
催化劑:硫酸或鹽酸; fk0紅軟基地
濃硫酸濃度:72%~75%; fk0紅軟基地
濃鹽酸濃度:39%~41%; fk0紅軟基地
壓力:常壓fk0紅軟基地
稀酸水解:稀酸水解屬多相水解。水解發(fā)生于固相纖維素和酸溶液之間,在高溫高壓下,稀酸可將纖維素完全水成葡萄糖:纖維素→水解纖維素→可溶性多糖→葡萄糖 fk0紅軟基地
稀酸高壓水解方法: 硫酸濃度:0.3% ~ 0.5%;水解溫度:151~174 ℃或179~194℃ (根據(jù)原料情況); 壓力:400~800kPa 和900~1300kPa(根據(jù)原料情況)。fk0紅軟基地
稀酸常壓水解法: 一般采用硫酸;硫酸濃度:3% 以下;水解溫度:100~103 ℃。fk0紅軟基地
水解纖維素的性質(zhì) (1) 聚合度下降,一般降至200以下則成粉末;(2) 纖維素酸水解后吸濕能力改變,水解開始階段纖維素的吸濕性有明顯降低,到了一定值后再逐漸增加;(3) 酸水解纖維素聚合度下降;(4) 酸水解纖維素還原能力增加;(5) 酸水解纖維素纖維機(jī)械強(qiáng)度下降。fk0紅軟基地
7.2 纖維素的堿性降解fk0紅軟基地
堿性水解:纖維素的配糖鍵在一般情況下對堿是比較穩(wěn)定的,但在高溫條件下,纖維素也會受到堿性水解。與酸性水解一樣,堿性水解使纖維素的配糖鍵部分?jǐn)嗔选?fk0紅軟基地
剝皮反應(yīng):在堿的影響下,纖維素具有還原性末端基的葡萄糖基會逐個掉下來。在堿性溶液中,即使在很溫和的條件下纖維素也能發(fā)生剝皮反應(yīng)。fk0紅軟基地
7.3  纖維素的氧化降解 fk0紅軟基地
纖維素受到空氣、氧氣、漂白劑的氧化作用,在纖維素葡萄糖基環(huán)的C2、C3、C6位的游離羥基,以及還原性末端基C1位置上,根據(jù)不同條件相應(yīng)生成醛基、酮基或羧基,形成氧化纖維素(Oxycellulose)。fk0紅軟基地
氧化纖維素按含基團(tuán)分為還原性氧化纖維素(以醛基為主)和酸性氧化纖維素(以羧基為主)。 fk0紅軟基地
纖維素的氧化斷裂是按照β-烷氧基消除反應(yīng)進(jìn)行的。fk0紅軟基地
7.4 纖維素的微生物降解fk0紅軟基地
纖維素酶(Cellulase)fk0紅軟基地
外切β-1-4-聚葡萄糖酶(EC 3.2.1.91,也稱C1酶)——從纖維素鏈的非還原性末端基脫去單個葡萄糖單元; fk0紅軟基地
內(nèi)切β-1-4-聚葡萄糖酶(EC 3.2.1.4,也稱Cx酶)——作用無可以隨機(jī)降解纖維素的β-1,4-苷鍵; fk0紅軟基地
纖維二糖酶(EC 3.2.1.21,也稱β-葡萄糖二聚體酶)——主要作用在葡萄糖的β-二聚體上,包括纖維素二糖。fk0紅軟基地
8 纖維素的酯化和醚化fk0紅軟基地
組成纖維素大分子的每個葡萄糖基中含有三個醇羥基,從而使纖維素有可能發(fā)生各種酯化、醚化反應(yīng),通過這些反應(yīng)能夠生成許多有價值的纖維素衍生物。 fk0紅軟基地
8.1 酯化、醚化前的預(yù)處理 fk0紅軟基地
纖維素的預(yù)潤脹處理(NaOH、冰醋酸); fk0紅軟基地
纖維素的乙胺消晶; fk0紅軟基地
低取代度對纖維素的活化作用。fk0紅軟基地
8.2  纖維素的酯類fk0紅軟基地
無機(jī)酸的酯: 纖維素可以被一些無機(jī)酸酯化,如:硝酸、硫酸、磷酸等,這幾種無機(jī)酸同時也是很強(qiáng)的潤脹劑。 fk0紅軟基地
纖維素的硝酸酯fk0紅軟基地
纖維素的磺酸酯(Cellulose Xanthate)制備步驟: fk0紅軟基地
第一步:用18% NaOH在15~30℃處理纖維素纖維,然后將多余的堿液壓榨出去,在這個過程中纖維素降解,DP降至200~400。 fk0紅軟基地
第二步:纖維素磺化:25~30℃,3小時,取代度大約為0.5。 fk0紅軟基地
第三步:將黏膠液過濾,然后使它通過噴絲頭進(jìn)入酸液中(如硫酸)。這時纖維素的磺酸酯再生成纖維素,同時形成非常好的細(xì)絲稱之為人造絲。fk0紅軟基地
8.3 纖維素醚類fk0紅軟基地
纖維素的烷基醚(Alkyl Ethers) fk0紅軟基地
在纖維素的烷基醚中最常應(yīng)用的是纖維素的甲基醚和纖維素的乙基醚。 fk0紅軟基地
制備纖維素的烷基醚是以堿纖維素(Alkali Cellulose)為原料,與烷基氯進(jìn)行烷基取代反應(yīng)。此反應(yīng)是根據(jù)SN2反應(yīng)歷程(雙分子親核取代反應(yīng))。fk0紅軟基地
纖維素的羧甲基醚: Carboxymethylcellulose-CMC)fk0紅軟基地
9. 纖維素復(fù)合材料fk0紅軟基地
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微晶纖維素ppt:這是微晶纖維素ppt,包括了理化性質(zhì),生產(chǎn)原理,生產(chǎn)工藝,應(yīng)用領(lǐng)域,產(chǎn)品現(xiàn)狀,參考文獻(xiàn),稻草微晶纖維素的制備等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。

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