2016四川大學(xué)化學(xué)纖維復(fù)習(xí)提綱

1、2016年化學(xué)纖維課程復(fù)習(xí)提綱試題類型：一、名詞解釋（5題20分） 二、簡答題（4題20分） 三、計算題（2題30分） 四、論述題（2題30份）第一章 概論1. 纖維的分類：天然纖維、化學(xué)纖維（合成纖維+人造纖維）2. 化學(xué)纖維的基本概念：長絲：紡絲流體（溶體或溶液）經(jīng)紡絲成型和后加工處理得到的長度以千米計的連續(xù)纖維短纖維化學(xué)纖維的產(chǎn)品被切成幾厘米至十幾厘米的長度，這種長度的纖維稱為短纖維絲束由幾萬根甚至幾百萬根單絲組成的束絲，用來切斷成短纖維和牽切成條子單絲用單孔噴絲頭紡制而成的一根或幾根連續(xù)纖維，但一般分別卷繞的纖維異形纖維在合成纖維成形過程中，采用異形噴絲孔紡制的具有非圓形橫截面的纖維或

2、中空纖維復(fù)合纖維在纖維橫截面上存在兩種或兩種以上不相混合的聚合物，這種化學(xué)纖維稱為復(fù)合纖維，或稱雙組分纖維超細(xì)纖維纖維直徑在5m或0.44dtex以下的纖維。差別化纖維通過化學(xué)改性或物理變形使常規(guī)化纖品種有所創(chuàng)新或賦予某些特性的服用化學(xué)纖維高性能纖維具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖維功能纖維高技術(shù)纖維海島纖維將一種聚合物分散于另一種聚合物中，在纖維截面中分散相呈“島”狀態(tài)，而母體則相當(dāng)于“?！?，從纖維的橫截面看是一種成分以微細(xì)而分散的狀態(tài)被另一種成分包圍著，好像海中有許多島嶼智能纖維全牽伸絲（FDY）預(yù)取向絲(POY)3. 化學(xué)纖維質(zhì)量指標(biāo)：線密度(纖度) 表示纖維粗

3、細(xì)程度的法定計量單位，在我國化學(xué)纖維工業(yè)中，稱“纖度”。斷裂強度常用相對強度表示化學(xué)纖維的斷裂強度。即纖維在連續(xù)增加負(fù)荷的作用下，直至斷裂所能承受的最大負(fù)荷與纖維的線密度之比斷裂伸長率一般用斷裂時的相對伸長率表示，即纖維在拉伸至斷裂時的長度比原來長度增加的百分?jǐn)?shù)表示初始模量彈性模量是指纖維受拉伸而當(dāng)伸長為原長的1時所需的應(yīng)力卷曲度將纖維進(jìn)行化學(xué)、物理或機械卷曲變形加工，而賦予纖維一定的卷曲沸水收縮率將纖維放在沸水中煮沸30min后，其收縮后的長度與原來長度之比纖維長度短纖維特有的指標(biāo)，名義長度-設(shè)計的切斷長度取向度結(jié)晶度吸濕性指在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度(20、65相對濕度)條件下纖維的吸水率第二章 化學(xué)纖

4、維成型原理及工藝4. 熔融紡絲、濕法紡絲、干法紡絲的主要流程；熔紡：分直接紡絲法和切片紡絲法，包括以下步驟：制備紡絲熔體（將成纖高聚物切片熔融或由連續(xù)聚合制得熔體）；熔體通過噴絲孔擠出形成熔體細(xì)流;熔體細(xì)流冷卻固化形成初生纖維;初生纖維上油和卷繞。濕法：紡絲原液經(jīng)混合過濾和脫泡送至紡絲機，通過計量泵計量，然后經(jīng)燭形濾器、連接管而進(jìn)入噴絲頭（帽）。從噴絲孔眼中壓出的原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴，原液細(xì)流中的溶劑向凝固浴擴散，凝固劑向細(xì)流滲透，從而使原液細(xì)流達(dá)到臨界濃度，在凝固浴中析出而形成纖維。干法：與濕紡不同的是，干紡時從噴絲頭毛細(xì)孔中壓出的紡絲液細(xì)流不是進(jìn)入凝固浴，而是進(jìn)入紡絲甬道中。通過甬道中熱空氣

5、流的作用,使原液細(xì)流中的溶劑快速揮發(fā),揮發(fā)出來的溶劑蒸汽被熱空氣流帶走。原液在逐漸脫去溶劑的同時發(fā)生固化，并在卷繞張力的作用下伸長變細(xì)而形成初生纖維5. 對于給定聚合物如何選擇合適的紡絲方法？選擇的依據(jù)是什么？根據(jù)聚合物的熱性能決定改聚合物是否采用熔法紡絲和溶液紡絲：所有能進(jìn)行熔融而在黏流態(tài)下不顯著分解的成纖高聚物都能采用熔體紡絲法進(jìn)行生產(chǎn)，一般要求在150度下形狀穩(wěn)定不變。該法適用于能熔化、易流動、不易分解的高聚物。分解溫度大于熔點30以上、分解溫度與熔點接近在熔融的同時分解，不能用熔融紡絲,若聚合物能夠被一定的溶劑。溶解或者采用溶液聚合方法得到的高聚物可以采用溶液紡絲。凡高聚物的熔點高于其

6、分解溫度或無熔點，多采用將高聚物溶解成流動的液體（紡絲溶液）進(jìn)行紡絲。2：根據(jù)聚合物的溶解情況，是否選用濕法或干法紡絲。濕法適用于不耐熱、不易熔化但能溶于某一種溶劑中的高聚物。干法紡絲要求采用易揮發(fā)的溶劑溶解高聚物。3. 化學(xué)纖維成型的基本步驟化學(xué)纖維生產(chǎn)的四個步驟：原料制備、紡絲流體的制備、紡絲成型、后加工4. 化學(xué)纖維成型過程中聚合物的變化幾何形態(tài)變化，d0-dx物理形態(tài)變化，宏觀狀態(tài)參數(shù)，微觀狀態(tài)參數(shù)化學(xué)結(jié)構(gòu)變化5. 化學(xué)纖維成型的基本規(guī)律；穩(wěn)態(tài)流動和連續(xù)性紡絲過程的單軸拉伸紡絲過程中狀態(tài)參數(shù)連續(xù)變化的非平衡態(tài)動力學(xué)過程紡絲過程中動力學(xué)相關(guān)聯(lián)的單元過程6. 可紡性的概念及理論（內(nèi)聚斷裂理

7、論和毛細(xì)斷裂理論） 7. 擠出細(xì)流的類型，哪種適合紡絲？如何避免無法正常紡絲的細(xì)流？液滴型、慢流型、脹大型和破裂型。 脹大型是高聚物熔體紡絲的正?，F(xiàn)象液滴型出現(xiàn)的條件首先與紡絲液體的性質(zhì)有關(guān)。液體表面張力越大，則細(xì)流縮小其表面積為液滴的傾向也越大。此外，粘度的下降也促使液滴的生成。漫流型雖已形成連續(xù)細(xì)流，但紡絲流體在流出噴絲孔后，迅速沿噴絲板表面漫流。這種細(xì)流很不穩(wěn)定，紡絲往往因而中斷；為避免漫流型細(xì)流的出現(xiàn)，應(yīng)設(shè)法提高或降低界面張張力。8. 熔融紡絲的特點及對原料的基本要求特點是卷繞速度高、不需要溶劑和沉淀劑，設(shè)備簡單，工藝流程短熔點低于分解溫度、可熔融形成熱穩(wěn)定熔體的成纖聚合物，

8、都可采用這一方法成型。9. 熔紡干燥的目的切片中含有水分(即使是微量的)會對纖維質(zhì)量帶來不利的影響:1）使高聚物在高溫下易發(fā)生熱裂解、熱氧化裂解和水解等反應(yīng)，分子量顯著下降而大大降低所得纖維的質(zhì)量。(2)熔體中的水分汽化逸出，會造成紡絲斷頭率增加，嚴(yán)重時甚至使紡絲無法進(jìn)行。因此，必須將切片仔細(xì)干燥以除去水分。10. 熔紡過程中的基本計算：（1）在給定的條件（如泵供量、噴絲孔截面積、卷繞速度等參數(shù)）下，計算噴絲速度、拉伸比，纖維線密度等；（2）在給定的條件（如成品纖維線密度、熔體密度、卷繞速度等）下，計算各段速度、拉伸倍數(shù)、泵供量和泵轉(zhuǎn)速等。 11. 熔融紡絲線受力分析Fext(x):在x處紡絲

9、線上受到的卷繞張力Fg(x):重力場對紡絲線的作用力Fi(x):使紡絲線作軸向加速運動所需克服的慣性力，F(xiàn)s(x):紡絲線在紡程中需克服的表面張力Ff(x):空氣對運動著的紡絲線表面所產(chǎn)生的摩擦阻力Fr(0):熔體細(xì)流在噴絲孔出口處作軸向拉伸流動時所克服的流變阻力12. 纖維的多層次結(jié)構(gòu)及其表征方法(1)成纖聚合物的鏈結(jié)構(gòu)：單個分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。包括成纖聚合物的組成、構(gòu)型,以及分子量和分布、支化或交聯(lián)等鏈空間不規(guī)則性(2)成纖高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：成纖聚合物分子鏈聚集成一定規(guī)則排列的高分子聚集體結(jié)構(gòu)。包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)(3)纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)：包括微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)

10、和宏觀形態(tài)結(jié)構(gòu).微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)指微孔的形狀、大小和分布等, 宏觀形態(tài)結(jié)構(gòu)包括橫截面形狀、空隙大以及皮芯結(jié)構(gòu)13. 熔融紡絲過程的取向機理及取向的影響因素1.熔體流動取向機理；2.固化纖維的形變?nèi)∠驒C理 因素：聚合物分子量卷繞速度熔體泵供量（細(xì)度不變） 纖維細(xì)度（泵供量不變）環(huán)境介質(zhì)溫度的影響熔體溫度的影響14. 取向結(jié)晶的概念及其特點由于分子取向而產(chǎn)生的結(jié)晶特點：結(jié)晶聚合物的形態(tài)隨分子取向程度不同而變化-折疊鏈結(jié)構(gòu)到伸直鏈結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變；結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率升高；結(jié)晶機理可能完全不同 。15. 濕法紡絲溶劑選擇的要求1、溶劑必須使?jié)馊芤涸诩庸r具有良好的流變性能2、沸點不應(yīng)太低或過高3、溶劑需具備足夠

11、的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性4、綠色環(huán)保5、對聚合物穩(wěn)定17. 濕法紡絲成型過程中的雙擴散及其影響因素Js= - Ds*dCs/dx 溶劑的傳質(zhì)通量 (g/cm2.s) Jn= - Dn*dCn/dx 凝固劑的傳質(zhì)通量 (g/cm2.s)溫度：T ,Di(Ds、DN) .原液濃度，Di(Ds、DN) 纖維半徑的影響 一般有：R，Di , 凝固劑分子量 ，DN (一般而言) 紡速的影響,以粘膠生產(chǎn)為例：VL ,擴散速率添加劑的影響,以粘膠生產(chǎn)為例：使用聚氯乙烯衍生物后，擴散速率 紡程的影響 一般有：沿紡程x ,Di18. 濕法成型過程中P-S-N三元相圖分析在區(qū)是不能紡制成纖維的。在、和區(qū)的原液細(xì)流能

12、夠固化。從纖維結(jié)構(gòu)的均勻性和機械性能看:以區(qū)成形的纖維最為優(yōu)良通常的濕法紡絲以區(qū)為多。濕法成形中，初生纖維的結(jié)構(gòu)不僅取決于平均組成，而且取決于達(dá)到這個組成的途徑。相分離法中，濃縮凝固形成的結(jié)構(gòu)比稀釋凝固形成的結(jié)構(gòu)較為均勻。19. 影響濕法紡絲橫截面形狀的因素a.傳質(zhì)通量比(Js/JN)b.固化表面層硬度c.噴絲孔形狀20濕法紡絲纖維皮芯結(jié)構(gòu)形成的原因及結(jié)構(gòu)性能差別原因：濕紡初生纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的沿徑向有差異差別：皮層的結(jié)構(gòu)特征 微晶和無定形區(qū)尺寸小,結(jié)構(gòu)比較緊密均一取向度高皮層的性能特征： 在水中的膨潤度較低 吸濕性較高 密度較低 對某些物質(zhì)的可及性較低，對染料的吸收值較低，但染色牢度較高； 力學(xué)

13、性能較好21. 濕法紡絲纖維的空隙及其形成機理由于成形過程中發(fā)生溶劑和凝固劑雙擴散和紡絲溶液發(fā)生相分離，濕紡初生纖維的結(jié)構(gòu)為由空隙分隔、相互連接的聚合物凍膠網(wǎng)絡(luò)。機理：整個凝固過程受豫遲雙擴散的控制，初生纖維便會形成一個沒有核孔而且非常致密的結(jié)構(gòu)當(dāng)紡絲溶液中聚合物濃度低于臨界濃度時，首先在細(xì)流表面出現(xiàn)皮層，然后通過雙擴散，紡絲液體積發(fā)生變化，內(nèi)部進(jìn)行凝固。由于皮層較硬，聚合物粒子的合并使內(nèi)部體系收縮時，皮層不能按比例發(fā)生形變，內(nèi)部形成空隙22. 濕法紡絲取向和結(jié)晶的特點軸向取向作用： 與熔紡相比 取向度小得多 取向單元 大分子微晶 取向區(qū)域 主要在皮層 取向機理 大多為拉伸形變?nèi)∠蚪Y(jié)晶結(jié)構(gòu)的形

14、成受聚合物體系剛?cè)嵝缘纫蛩赜绊懜飨虍愋砸撼尚蜁r：較快形成規(guī)整結(jié)構(gòu)à結(jié)晶結(jié)構(gòu)剛性鏈聚合物的各向同性液成型時：形成各向異性狀態(tài)à規(guī)整結(jié)構(gòu)à緩慢形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)柔性鏈聚合物的各向同性液成型時：形成無定形相或部分規(guī)整的結(jié)構(gòu)à較快形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)23. 凍膠紡絲、干濕法紡絲、液晶紡絲、乳液紡絲概念及代表性產(chǎn)品。凍膠紡絲：凍膠紡絲也稱凝膠紡絲，是一種通過凍膠態(tài)中間物質(zhì)制得高強度纖維的新型紡絲方法。液晶紡絲：將具有各向異性的液晶溶液(或熔體)經(jīng)干-濕法紡絲、濕法紡絲、干法紡絲或熔體紡絲紡制纖維的方法24. 熱拉伸的目的、作用及纖維結(jié)構(gòu)性能的變化促進(jìn)分子鏈段運動，降低拉伸應(yīng)力，

15、有利拉伸25. 熱定型的目的、作用及纖維結(jié)構(gòu)性能的變化熱定型的主要目的是提高纖維的尺寸穩(wěn)定性；進(jìn)一步改善纖維的機械性能和染色性能以及紡織加工性能。熱定型溫度越高，纖維超分子結(jié)構(gòu)的舒解、重建和加強的程度就越顯著，大分子的解取向也隨之加劇，纖維的鉤強、鉤伸提高，沸水收縮率降低，同時初始模量和干強下降，線密度增大。第三章 高性能纖維26. 高性能纖維的概念及主要產(chǎn)品通常是指具有高強度、高模量、耐高溫、耐環(huán)境、耐摩擦、耐化學(xué)藥品等所謂高物性纖維。主要產(chǎn)品： 耐腐蝕纖維： 有聚四氟乙烯纖維（Teflon TFE）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚纖維、聚偏氟氯乙烯纖維、乙烯-三氟氯乙烯共聚纖維等。耐高溫纖維：有聚

16、間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚酰亞胺纖維、 聚苯硫醚纖維、聚酰胺酰亞胺纖維、聚苯并咪唑纖維(PBI)等?？谷祭w維:有酚醛纖維、芳香族聚酰胺表面化學(xué)處理纖維、金屬螯合纖維、聚丙烯腈預(yù)氧化纖維等。高強度高模量纖維：有聚苯二甲酰對苯二胺纖維(Kevlar)、 芳香族聚酰胺共聚纖維、雜環(huán)族聚酰胺纖維、碳纖維 、超高分子量PE纖維、高強高模PVA纖維等。功能纖維:有中空纖維半透膜、活性碳纖維等 、超細(xì)纖維、吸油纖維氈、光導(dǎo)纖維、導(dǎo)電纖維等。彈性體纖維：有聚酯型和聚醚型聚氨基甲酸酯纖維、 聚丙烯酸酯類纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維(PBT)等27、高性能纖維結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系高性能纖維的結(jié)構(gòu)特點(1)構(gòu)成主鏈的

17、鍵能大；(2)大分子構(gòu)象線性化，具有伸直鏈結(jié)構(gòu)；(3)大分子橫截面積??；(4)鏈纏結(jié)程度小；(5)分子鏈中分子末端數(shù)少。第四章 人造纖維28、人造纖維的概念人造纖維是用某些線型天然高分子化合物或其衍生物做原料，直接溶解于溶劑或制備成衍生物后溶解于溶劑生成紡織溶液，之后再經(jīng)紡絲加工制得的多種化學(xué)纖維的統(tǒng)稱。29、粘膠纖維的生產(chǎn)過程及主要工序的目的和作用；粘膠纖維的生產(chǎn)過程(1)粘膠的制備；(2)紡前準(zhǔn)備；(3)纖維成形；(4)纖維的后處理30、粘膠纖維的凝固浴組成及作用凝固浴是由硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅按一定比例組成的混合溶液。1硫酸使纖維素黃酸鈉分解，再生出纖維素和CS2；中和粘膠中的NaOH，使粘膠凝固；使黃化時產(chǎn)生的副