纖維化學與物理總結

1、纖維化學與物理（適合輕化工程專業(yè)染整方向）安徽1、簡述纖維的結構層次纖維的結構層次涉及T鏈結構、聚集態(tài)結構以及纖維的形態(tài)結構；鏈結構包括近程結構和遠程結構，近程結構主要研究結構單元的化學組成、結構單元的鍵合、分子鏈的鍵合、共聚物結構以及高分子鏈的構型；遠程結構主要研究相對分子質(zhì)量及其分布、分子鏈構象和分子鏈旋轉(zhuǎn)及剛?cè)嵝裕痪奂瘧B(tài)結構包括三次結構和高次結構，三次結構有晶態(tài)結構、非晶態(tài)結構、取向態(tài)結構和液晶態(tài)結構，而高次結構又稱織態(tài)結構。纖維的形態(tài)結構主要有縱向外觀和截面形狀。2、合成纖維為什么既要牽伸又要進行熱處理初生纖維是無定形的，取向度很差，需要進一步牽伸取向，提高合成纖維的強度；熱處理是為了

2、使較小的鏈段解取向消除內(nèi)部應力，這樣使得纖維既有高強度；又使纖維具有適當?shù)膹椥?，同時還具有較好的尺寸穩(wěn)定性。3、為什么大多數(shù)纖維是結晶性聚合物？這是由纖維性能決定的：纖維既有彈性柔性又有強度，取向提供強度，鏈段運動提供彈性柔性，而結晶高聚物，晶區(qū)可維持穩(wěn)定的取向，非晶區(qū)能提供彈性和柔性；但是非晶高聚物，剛性大分子可維持穩(wěn)定的取向但不能提供彈性和柔性，柔性大分子能提供彈性和柔性但不能維持穩(wěn)定的取向。4、為什么硝化纖維素難溶于乙醇和乙醚卻溶于乙醇和乙醚的混合溶劑中？若硝化纖維素的=95，乙醇=127，乙醚=74混合溶液按什么比例混合能溶解硝化纖維素？硝化纖維素8.511.5，乙醇（12.7）和乙醚

3、（7.4）按適當比例混和能得到與硝化纖維素相當?shù)幕旌腿軇一旌腿軇┑臉O性也與硝化纖維素相似；微溶于1：3的乙醇乙醚混合溶劑。5、為什么纖維素不能溶于水卻能溶于銅氨溶液？由于銅與葡萄糖殘基形成了銅的配合物而使纖維素溶化而溶解。銅氨溶液為20CuSO4的氨水溶液，與纖維素的反應示意如下：6、棉、羊毛纖維的天然卷曲是如何形成的？羊毛天然卷曲：在羊毛的同一截面，O皮質(zhì)細胞的含量比P皮質(zhì)細胞多；O皮質(zhì)細胞排列疏松，始終位于羊毛卷曲波形的外側(cè)，而P皮質(zhì)細胞排列緊密，位于卷曲波形的內(nèi)側(cè)，O、P皮質(zhì)細胞的雙側(cè)異構分布結構，它形成了羊毛纖維的天然卷曲。棉的天然卷曲：由于棉纖維生長發(fā)育過程中微原纖沿纖維軸向呈

4、螺旋形排列的結果7、在生產(chǎn)加工和日常生活使用中，各種纖維可能斷裂的方式有幾種？為什么纖維材料的的理論強度很高而實際強度卻低得多？請根據(jù)纖維材料的斷裂機理分析棉、麻和粘膠纖維的斷裂機理，并說明其干濕強度的變化及原因。答：纖維大分子鏈的排列方向一般平行于受力方向，纖維在外力作用下發(fā)生斷裂可能是分子鏈的斷裂和分子鏈間的相對滑脫所引起的。纖維的實際強度之所以小于理論強度，是因為纖維的結構不是均勻的理想的，其存在許多薄弱環(huán)節(jié)，如微細的裂縫、空洞、氣泡等，當受到外力作用時，纖維的斷裂首先從這些薄弱環(huán)節(jié)開始。同時纖維的取向也不是理想的取向，此時纖維中的大分子也不可能均勻承受外力，而是先使未取向的分子鏈段間的

5、H間或范德華引力破壞，應力逐漸向其他部位擴展，集中到少數(shù)取向的分子鏈上，對于聚合度、結晶度、取向度高的纖維，由于其分子間的作用力大，導致了分子鏈的斷裂而使纖維破壞；而對于聚合度、結晶度、取向度低的材料，由于其分子間的作用力小，導致了分子鏈間或其結構單元間的滑移而使纖維破壞。8、我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會對毛料服裝進行熨燙，這是利用羊毛的什么性質(zhì)？對其進行簡要分析。利用了羊毛的可塑性，羊毛在濕熱條件下，可使其內(nèi)應力迅速衰減，并可按外力作用改變現(xiàn)有形態(tài)，再經(jīng)冷卻或烘干使形態(tài)保持下來的性能；服裝熨燙，在濕熱和外力作用下，使得服裝變得平整無皺，形成的褶裥也可保持較長時間。9、棉纖維的耐堿性如何？生產(chǎn)中常對棉

6、纖維進行絲光加工，分析濃堿作用下棉纖維發(fā)生劇烈膨脹？處理后其聚集態(tài)結構發(fā)生了變化？棉纖維經(jīng)酸和氧化作用的相似及相異之處。棉纖 維耐堿性較好；棉纖維經(jīng)濃燒堿溶液處理后，纖維即發(fā)生膨化，其直徑增大而長度縮短，纖維從原來扁平狀變成平滑柱形，同時棉纖維所特有的胞腔及天然捻度也消失，處理時若及時加以張力，纖維表面小皺紋消失，則纖維就顯現(xiàn)出似絲一樣的光澤。棉纖維和濃燒堿溶液作用后，纖維發(fā)生膨化，生成一種新的化合物，稱堿纖維素。關于堿纖維的組成有以下兩種可能：一種認為堿與纖維素作用后生成分子化合物，另一種認為堿與纖維素作用后生成醇金屬化合物。以上兩類化合物都是不穩(wěn)定的，清水洗去堿后發(fā)生水解，經(jīng)水解后的堿纖維

7、素，稱為水化纖維素或絲光纖維素。絲光纖維素與未絲光纖維素化學組成相同，結晶結構不同，稱結構變體。纖維素結構變體后，性能上有以下變化：a）棉纖維經(jīng)絲光后，結晶區(qū)減少，無定形區(qū)增加，改善了吸附能力，吸濕性、上染力提高。b）棉纖維膨化后，形態(tài)改變，由原來腰圓形變?yōu)閳A形，對光的反射效果增加，使織物產(chǎn)生柔和的光澤。 c）氫鍵的破壞與重組，能改善織物尺寸穩(wěn)定性。相同點：都在漂白及染色等染整過程中進行，且均使纖維的聚合度下降，最終生成羧基或羧基化合物，還原性加強。相異點：酸對纖維素的水解作用使14-gan鍵水解，在斷裂處與分子結合形成-oH、醛基。纖維強度下降明顯。氧化劑對纖維素的氧化作用主要發(fā)生在葡萄糖基

8、環(huán)C2,C3,C4位的三個自由羥基和大分子末端的潛在醛基上，根據(jù)不同的條件相應生成醛基，酮基和羧基，形成潛在損傷，聚合度下降但強度變化不明顯（其銅氨溶液粘度下降，），堿性環(huán)境中容易發(fā)生貝塔-分裂10、簡述纖維素的化學性質(zhì)？答：纖維素纖維具有耐堿性，但含堿棉纖維能與空氣中氧氣發(fā)生強烈的氧化作用； 液氮對纖維素纖維有溶脹作用；銅氨氫氧化物對纖維素有溶解作用；耐酸性差，易發(fā)生水解降解；對氧化劑不穩(wěn)定，能被一些氧化劑氧化；抗熱性較好，光照作用有光解作用和光敏作用等。11、名詞解釋：第一章聚合度：n代表重復單元的數(shù)目，成為聚合度。 結構單元：聚合物口號內(nèi)的化學結構稱為結構單元。重復單元：口號內(nèi)的結構也可

9、稱為重復單元或鏈節(jié)鏈節(jié)：同上。鏈式聚合：逐步聚合加聚反應：不飽和乙烯類單體及環(huán)狀化合物，通過自身的加成聚合反應而生成高聚物，稱為。縮聚反應：含有兩個或兩個以上官能團，通過縮合聚合反應，消除小分子副產(chǎn)物而生成高聚物，稱為縮聚反應。 第二章 一次結構：一個大分子內(nèi)一個結構單元或幾個結構單元間的化學結構和立體化學結構。二次結構：整個分子的大小和在空間的形態(tài)，即構象。 三次結構：由微觀的結構向宏觀結構過渡，成為晶態(tài)結構，非晶態(tài)結構，取向態(tài)結構，也晶態(tài)結構，描述高分子聚集體中分子之間如何堆砌的。 高次結構：不同高分子之間或高分子與添加劑分子之間的排列或堆砌結構，稱為高次結構。聚集態(tài)結構：指具有一定構象的

10、高分子鏈通過范德華力或氫鍵的作用，聚集成一定規(guī)則排列的情況。 超分子結構：如果高分子本身是嵌段，接枝共聚，或采用兩種或兩種以上高分子共混，已經(jīng)通過摻入添加劑或其他填料等對共聚物改性，這樣所形成的不同高分子的多相復合體系，其相與相之間的結構稱為之態(tài)結構，由于它們的結構尺寸已經(jīng)超過高分子自身的尺寸，所以也稱為超分子結構。 構型：取代基圍繞特定原子在空間的排列規(guī)律。 構象：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)所形成的分子內(nèi)各原子在空間的幾何排列和分布稱為構象。柔順性：高分子的形狀不但是彎彎曲曲或卷曲成無規(guī)則線團狀，而且是瞬息萬變的。內(nèi)旋轉(zhuǎn)勢壘：分子從一種內(nèi)旋轉(zhuǎn)異構體轉(zhuǎn)到另一種內(nèi)旋異構體所需要的活化能。 鏈段：大分子鏈上任

11、何一個單鍵在進行內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，由于分子鏈很長，受到牽連的部分可視作主鏈上能獨立運動的最小單元，稱為鏈段。 末端距：大分子卷曲時分子兩端的距離，稱為末端距。 高斯鏈：凡符合h02=Zb2式子的大分子鏈是一種典型的柔性連，稱為高斯鏈。 第三章 特克斯：俗稱號數(shù)，是指纖維在公定回潮率下，1000m長度所具有的質(zhì)量（g）。旦尼爾：是指纖維在公定回潮率下，9000m長度所具有的質(zhì)量（g）。絕對濕度：絕對濕度H是指單位體積空氣中所含水的質(zhì)量，單位為g/m3,它與水蒸氣分壓E的關系為：E=22.4101.3（273+t）H18273 相對濕度：相對濕度RH是指絕對濕度H與同溫度下飽和狀態(tài)的絕對濕度Hs之比。RH

12、=HHs100 標準大氣：標準大氣亦稱大氣的標準狀態(tài)，用3個基本參數(shù)表征：溫度，相對濕度和大氣壓力，國際標準規(guī)定，溫度為20熱帶可為27，相對濕度（RH）為65%，大氣壓力在86106kPa。 回潮率：回潮率系指紡織纖維內(nèi)水分質(zhì)量與絕對干燥纖維質(zhì)量之比的百分數(shù)。 吸濕平衡：放置于某一溫度和濕度下的纖維，其回潮率逐漸趨于一個穩(wěn)定值，這種現(xiàn)象稱為吸濕平衡。 吸濕滯后：吸濕性好的天然纖維和黏膠纖維等，在相對濕度為0100，脫濕等溫線始終高于吸濕等溫線，兩者不重合，稱為吸濕滯后。 溶脹：纖維在吸濕的同時伴隨體積的增大，稱為溶脹。模量：產(chǎn)生單位張應變所需的張應力稱為彈性模量。 拉伸強度：材料產(chǎn)生最大均勻

13、塑性形變所產(chǎn)生的應力值。斷裂伸長：纖維的一端固定，另一端向下懸垂并不斷伸長，由于其自身質(zhì)量而斷裂時的長度。屈服點：產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的最小應力值。 屈服應力：應力-應變曲線上屈服點所對應的應力。 第四章 初生胞壁：簡稱P層，也稱初生層，在表皮層里側(cè)，由網(wǎng)狀原纖組成，初生胞壁的厚度僅為0.10.2um，質(zhì)量占纖維總質(zhì)量的2.52.7%，其中的纖維素稱原纖螺旋狀結構，與纖維軸稱7090，纖維梢部傾角比基部大。 次生胞壁：次生胞壁簡稱S層，也稱此生層，在初生胞壁的界面，它是纖維的主體，占纖維總質(zhì)量的90%以上，主要由纖維素組成，是由纖維素在初生胞壁內(nèi)沉淀而成的原纖網(wǎng)狀結構。 苷鍵：由半縮醛羥基和C4上的醇

14、羥基之間縮水形成的。苷鍵是苷類分子特有的化學鍵，具有縮醛性質(zhì)，易被化學或生物方法裂解，苷鍵裂解常用的方法有酸，堿催化水解法，乙酰解酶催化水解法，氧化開裂法等。 銅氨溶液：氫氧化銅與氨或胺的配位化合物。 可及度：是指化學試劑可以到達并其反應的部分占全體的百分率。 值：是指每100個葡萄糖?；衅浞磻牧u基數(shù)目。最大為300，最小為0.銅值：是指100g干燥纖維素能使二價銅還原成一價銅的克數(shù)。Cell-CHO+2CuSO4+2H2O=Cell-COOH+Cu2O+2H2SO4 碘值：是指1g干燥纖維素能還原c(1/2I2)=0.1mol/l的碘溶液的毫升數(shù)。Cell-CHO+I2+2NaOH=Ce

15、ll-COOH+2NaI+H2O -分裂：當強吸電子基的-碳原子上的醚鍵變得不穩(wěn)定，在堿的作用下容易發(fā)生斷裂。潛在損傷：某種條件下，如果纖維素只發(fā)生基團的氧化和葡萄糖剩基的破裂，并未發(fā)生分子鏈的二斷裂，只是纖維的強度不大，而纖維素銅氨溶液的黏度卻明顯下降。酸性氧化纖維素：氧化產(chǎn)物中羧基含量高，具有較強的酸性。還原性纖維素：氧化性纖維素：銅氨纖維：醋酯纖維：Lyocell: 第五章 等電點：當調(diào)節(jié)溶液pH值，使蛋白質(zhì)分子的正負離子數(shù)目相等，此時溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點。 O皮質(zhì)細胞：羊毛纖維的皮質(zhì)細胞一般分為兩種，結構相對疏松的叫O皮質(zhì)細胞。O皮質(zhì)細胞始終位于羊毛卷曲波形的外側(cè)，含硫量較

16、P皮質(zhì)細胞低，吸濕性較強，對堿性染料的親和力較強，易于染色，對生物酶和一些化學試劑的反應活潑性也較高。 鹽縮：蠶絲纖維在氯化鈣，硝酸鈣等中性鹽類的濃溶液中處理，會發(fā)生顯著膨潤，收縮的現(xiàn)象，稱為鹽縮。 第六章 棉型短纖維：其纖維長度為2538mm，纖維較細（線密度為1.31.7dtex）。類似棉纖維，主要用于與棉纖維混紡，如用棉型聚酯短纖維與棉纖維混紡，得到的織物稱滌棉織物。毛型短纖維：其纖維長度為70150mm,纖維較粗（線密度為3.37.7dtex），類似羊毛，主要用于與羊毛混紡，如用毛型聚酯短纖維與羊毛混紡，得到的織物稱毛滌織物。 中長型短纖維：其纖維長度為5176mm，其粗細介于棉型和毛型之間（線密度為2.23.3