我們已經(jīng)知道,纖維素的大分子鏈通過水解以后,變成了葡萄糖小分子,利用這一性質(zhì)可以制糖和發(fā)酵成糖化飼料等。
如果我們不使大分子鏈斷裂,而仍然保持原來纖維素的結(jié)構(gòu)骨架,那就可以進一步來造紙和制造人造纖維。這是因為纖維素不但分子量大,而且其長鏈分子平行地排列,互相交織、糾纏起來,也可以借氧環(huán)上的羥基彼此以氫鍵橫向相聯(lián),成為一捆捆纖維素束,使纖維素具有很好的機械強度及化學(xué)穩(wěn)定性。
造紙是中國古代四大發(fā)明之一。它和火藥、指南針、印刷術(shù)一樣傳遍了五洲四海,對人類社會和文化發(fā)展作出了偉大的貢獻。
早在二千多年前的我國西漢時代,就已有了紙張。一九五七年從陜西省西安市霸橋出土的墓葬文物——霸橋紙,可以推知在公元前140~87年西漢武帝時,我國勞動人民已能用大麻纖維來造紙。到了公元89~105年東漢和帝時,由于文化發(fā)展的需要,蔡倫集中了勞動人民造紙的豐富經(jīng)驗,在漂麻造紙的基礎(chǔ)上,提出了“用樹膚、麻頭及敝布、魚網(wǎng)以為紙”的設(shè)想,并引入了春持新技術(shù),為造紙術(shù)作為一種新型的獨立手工業(yè)開辟了廣泛的、迅速發(fā)展的道路。
造紙的原料很多,目前我國除少數(shù)工廠用木材作原料外,大部分都用含纖維素的農(nóng)林產(chǎn)品及野生植物,如蘆葦、竹子、稻麥稭等,也有用舊麻、破布等為原料的。
造紙過程就是將原料切成一定大小的小片和NaOH(同時加入Na2SO3等藥劑)一起蒸煮,把原料中木質(zhì)素、半纖維素、樹脂等非纖維素成分溶解除去(否則會影響紙張的強度、顏色、平滑度等),而讓纖維素分離出來,制成紙漿。經(jīng)過篩選、漂白、機械作用,使纖維素長度合適,漿色潔白,最后把它鋪成薄層(稱為抄紙),經(jīng)輥壓、烘干即成紙張。剩下的造紙液可以用來制造新型的有機肥料——胡敏酸銨。
在打漿和抄紙過程中,植物纖維要受到切斷、壓費、摩擦等作用,使纖維細(xì)胞壁上出現(xiàn)了“突破口”,水分子就乘機涌入,使纖維潤脹,于是分子鏈上有更多的羥基暴露出來,這些—OH在水中和水分子形成氧橋,當(dāng)紙漿平穩(wěn)地流入抄紙機的網(wǎng)部后,形成了濕紙層,由于輥壓、烘干作用,使與纖維素大分子中羥基形成氧橋的水分子脫去,纖維間加緊靠攏,羥基之間縮短到極小的距離,于是氫鍵就形成了(見圖2-2)。
借助氫鍵的作用,我們就可以制造具有一定強度的紙。