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竹原纤维的细胞结构与其特性原理
发布时间:2010-05-13阅读次数:3382

一、竹子茎秆的构造

竹子是多年生的禾本科的植物,外观多数呈圆柱形,茎秆高1~20M,中空,有节。竹子茎秆由一系列的组织细胞组成。主要由表皮层、角质层、韧皮层、木质层组成。

1、表皮层:表皮层是竹茎的最外层,坚韧平滑,主要由表皮细胞构成。表皮内层由排列紧密的纤维细胞构成,相对密度在0.8左右。表皮层的作用是保护植物水分不致迅速蒸发,进行气体交换,表皮层更不易透水。

2、角质层:表皮层向内生长有一层狭窄的角质组织,又称角质层。它赋予茎秆一定的强度,在竹子长叶以前供给养分。

3、韧皮层:韧皮层是竹茎中最厚的细胞层,称厚壁细胞。它常年沿着竹茎输送养分,使茎秆长高、长粗、长叶,也赋予茎秆强度及坚固性。随着竹子的生长,韧皮层内纤维量不断增大,纤维强度不断增高。韧皮层纤维有初生纤维及渐生纤维,初生纤维较长、较细、伴生物较少,是制取浆粕和纤维的最好原料。韧皮层由排列紧密的纤维细胞构成,竹材中的纤维细胞主要集中在这层,约占竹材总纤维细胞的50%~63%。竹材中除纤维细胞外,还有其他细胞壁中的薄壁细胞、导管、表皮细胞等组织,这些统称为杂细胞。由于薄壁细胞和石细胞的形状近似,故它们统称为竹簧。薄壁细胞是韧皮层中除纤维细胞外的一种主要细胞,薄壁细胞有腔大而壁薄的特点,吸水量为其自身重量的15倍,而纤维细胞的吸水量仅为其自身重量的5倍。导管是由很多末端彼此相接的心导管细胞组成的,彼此连接成连续的长导管,分布于整个竹茎中,其作用是输送水分。伴生的筛管用于输送养分,供给竹茎生长所必要的养分和水分。

4、木质层:木质层是竹材壁的最内层。木质素是竹细胞壁的主要成分之一,竹纤维中木质素的含量是影响竹纤维品质的重要因素,木质素含量少,纤维光泽好,柔软且富有弹性,可纺性和着色性好。制备竹浆纤维浆粕时,应将木质素除掉,否则影响浆粕的把反应均匀性。

二、竹纤维细胞壁构造

竹子细胞壁是有生命的原生质体活动的产物。在细胞壁形成过程中,首先在原生质体外表面形成不同厚度的细胞薄膜,很快生长加厚而成为细胞壁。细胞壁形成后,它的原生质体,在细胞中心形成细胞腔,其中充满水和空气,这时细胞已变成为中空细胞,呈长管丝条状,即竹植物纤维。细胞壁在生长过程中,会在大小、构造和成分等方面发生很大的变化。细胞在成分方面最常发生的变化是细胞的木素化,但竹细胞壁的这种变化现象不显著,木素化程度不如木材类。

竹纤维只有初生层结构,而没有次生层结构,因此其结构比较简单。在竹纤维的横截面中,除皮层和维管束外,其余部分均为薄壁细胞组织。皮层是由表皮细胞及表皮内的纤维层构成的。维管束是由外围的纤维及中央的导管、筛管和伴胞结合而成的束状组织。维管散生在薄壁细胞中,靠外围的维管束较小,但密度大;靠内层的维管束较大,但密度小。维管束外部是初生韧皮部,内侧是初生木质部,初生木质部的基部为原生导管,原生导管附近常有因原生导管破裂而形成的空腔。因筛管和伴胞的胞壁薄而多空隙,加之强度较低,故常被破坏而形成空腔。

竹子生长过程中。细胞壁上常有末加的厚的地方,这就是纹孔。通过纹孔使两个细胞腔相通,这样可递送养分、水分等溶液。各种细胞的纹孔大小与形状互不相同,细胞间递送的程序也不同。所以,竹纤维(竹原纤维、竹浆纤维)横截面呈现出许多裂纹、裂逢、孔洞,使竹纤维具有吸湿快、放湿快、透气性好的性能。

细胞壁的主要是纤维素细胞,故称纤维细胞。细胞壁除含纤维素细胞久,还有伴生物:半纤维素、木质素、果胶、矿物质和其他化合物,它们统称为杂细胞。制备浆粕时,应除掉杂细胞,否则会影响浆粕的反应均匀性。

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