世界上蘊藏量最豐富的天然高分子化合物，絕大部分是由綠色植物通過光合作用合成的，某些細菌和真菌也能合成纖維素。纖維素在植物體中構成細胞壁網路，在網路之間填充著半纖維素和木素素，共同擔負著支撐軀幹的作用。

　　法國化學傢A.帕揚是最早研究纖維素的科學傢之一。他在1837～1842年研究植物細胞壁成分時發現，纖維素是一種由葡萄糖組成的物質。帕揚將它命名為cellu-lose，由法語cellule（該詞來源於拉丁文cellula）變變化而成。這一名詞為使用拉丁字母文字的國傢所沿用，中文名為纖維素。

　　纖維素是由 D-吡喃型葡萄糖基彼此以1，4-β-苷鍵連接而成的一種均一的高分子。在20世紀20年代，H.施陶丁格提出高分子化合物概念之後，在測定纖維素銅銨溶液粘度的基礎上，首次確定纖維素屬於高分子化合物。

　　結構　可用霍沃思式表示：

式中n為聚合度。從上式可見，纖維素分子鏈除兩個端基外，每個葡萄糖基都有三個羥基，在分子鏈末端上多瞭一個仲羥基，在首端糖基上則多一個苷羥基。苷羥基不穩定，其氫原子容易轉移，引起氧橋的開裂而與氧結合，使C1轉變為醛基，顯還原性，故苷羥基常稱為隱性醛基。

　　纖維素是由不等長度、即不同聚合度的分子鏈組成的高聚物，這種性質稱為多分散性。因此，實際測定的天然纖維素的聚合度是平均聚合度(約10000左右)。聚合度和多分散性對纖維素的化學反應和產品的物理力學性能有重要影響。

　　由於纖維素是線形分子，鏈很長，具有為數眾多的羥基，除分子內糖基上羥基的氫原子可與相鄰糖基上的某些羥基或氧環中的氧原子形成氫鍵而賦予分子鏈以剛性外，當分子鏈相互靠攏，它們的羥基上的氫原子與氧原子相距小於3埃時，也可形成氫鍵。雖然葡萄糖苷鍵的鍵能為80～90千卡／摩爾，而氫鍵隻有5～8千卡／摩爾，但纖維素分子鏈上眾多的羥基，在一定條件下形成大量氫鍵，這些氫鍵對纖維素的物理、化學性質有重大影響。當纖維素在一定空間范圍內，其分子之間形成的氫鍵在數量上多到能引起分子有序排列，出現特征 X射線圖時，就是纖維素的結晶區，否則，為非結晶區。非晶區與結晶區之間並無明顯界限，而是連續過渡的。

　　性質　由於纖維素羥基的極性，水可進入非晶區，發生結晶區間的有限溶脹。某些酸、堿和鹽的水溶液在一定條件下，可滲入結晶區，產生無限溶脹，使纖維素溶解。溶脹和溶解對纖維素改性、衍生物制備和產品的加工成型都有重要意義。例如，纖維素在黃酸化和醚化反應前，必須進行堿處理，目的在於破壞氫鍵，釋放出更多的羥基，有利於反應的進行。

　　堿金屬氫氧化物的水溶液對纖維素物料溶脹作用的大小與其離子水化程度有關，離子半徑愈小，水化程度愈大。幾種堿金屬氫氧化物溶脹能力的順序為 CsOH＜RbOH＜KOH＜NaOH＜LiOH。

　　某些鹽類溶液對纖維素溶脹能力的順序為：K+＜NH4+＜Na+＜Ba2+＜Mg2+＜Ca2+＜Li+＜Zn2+；ClO3-＜SO42-＜NO3-＜Cl-＜Br-＜PO43-＜I-＜SCN-。某些鹽類的熱溶液可使纖維素溶解，如Ca(SCN)2、Al(SCN)3、AlCl3、ZnCl2、K2HgI4等的溶液。

　　最常用的纖維素溶劑是銅銨 Cu(NH3)4(OH)2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液，它們可用來測定纖維素的聚合度。銅銨纖維就是纖維素銅銨溶液經凝固再生紡制的。此外，鎘、鎳、鈷、鋅等金屬的絡合物和酒石酸鐵鈉溶液也可作纖維素的溶劑。近年來出現瞭一些非水纖維素溶劑體系，如二甲基亞砜中加入少量多聚甲醛或N2O4，二甲基甲酰胺中加入N2O4或NOCl等。用非水溶劑的纖維素濃溶液紡絲成型正在研究中。

　　原料　在世界上森林資源豐富的國傢，纖維素主要來源於木材；在中國，由於森林資源不足，主要來源於非木材的原料(約占70％)，其中包括棉花、棉短絨、麥草、稻草、蘆葦、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。中國針葉材、闊葉材的纖維素平均含量約43％～45％；草類莖桿的纖維素平均含量在40％左右。

　　制備　有實驗室方法和工業方法二種，前者可制備盡可能保持原有狀態的純粹纖維素作為科學研究的試料；後者可制備純度不同的纖維素，工業上叫做漿粕，用作造紙或纖維素衍生物的原料。

　　實驗室制法是先用水、有機溶劑處理植物原料，再在緩和條件下用氯、亞氯酸鹽、二氧化氯、過乙酸除去其中所含的木素，得到的殘渣包括原料中的全部高聚糖，即纖維素和半纖維素，稱為綜纖維素；然後再在溫和條件下，根據原料的主要化學組成，采用各種方法除去半纖維素，制得純的纖維素。工業制法是用亞硫酸鹽溶液或堿溶液蒸煮植物原料，主要是除去木素，分別稱亞硫酸鹽法和堿法。得到的物料稱為亞硫酸鹽漿和堿法漿，然後經過漂白進一步除去殘留木素，所得漂白漿可用於造紙。如果作為制備纖維素衍生物的原料，還需要盡可能除去半纖維素。

　　

參考書目

　陳國符、鄔義明主編：《植物纖維化學》，輕工業出版社，北京，1980。

　E.Sjöström，Wood Chemistry，Academic Press，New York，1981.