纖維化學與物理-知識點

什么是原纖化，微纖化原纖化、微原纖是紡織纖維微觀結構的不同級別。紡織纖維從大分子排列到堆砌組合成纖維，其間有許多的微觀結構。一般為單分子結合成基原纖，基原纖平行排列結合成微原纖，微原纖排列成原纖，原纖堆砌成巨原纖，巨原纖堆砌成纖維。原纖化、微（原）纖化是說某種纖維在摩擦或其他物理、化學處理，纖維表面呈現(xiàn)原纖、微原纖的趨向。天絲存在原纖化現(xiàn)象，所謂“原纖化”是指沿著纖維長度方向在纖維表面分裂出更細小的原纖，這些原纖一端固定在纖維本體上，另一端暴露在纖維表面形成許多微小絨毛。天絲是由微原纖構成的取向度非常高的纖維素分子的集合體，纖維大分子之間縱向結合力較強，而橫向結合力較弱，這種明顯的各向異構特征使得纖維可以沿縱向將更細的纖維逐層剖離出來，尤其是在濕態(tài)下經(jīng)機械外力摩擦作用，天絲的原纖化現(xiàn)象更為明顯，在極度原纖化作用下，原纖相互纏結使織物表面產(chǎn)生起球現(xiàn)象。天絲的原纖化性能具有雙重效應：一方面對于要求表面光潔的紡織品來說，纖維原纖化會影響織物的外觀；另一方面可利用纖維易原纖化的傾向，可以獲得具有“桃皮絨”柔軟舒適風格的織物。對于前者，可利用經(jīng)過交聯(lián)處理的天絲或通過染整化學加工來防止原纖化的產(chǎn)生。什么是羥基？羥基（-OH）又稱氫氧基。是由一個氧原子和一個氫原子相連組成的一價原子團，結構式為HO-。例:乙醇C2H5OH，羥基（-OH）此原子團在有機化合物中稱為羥基，是醇（ROH）、酚（ArOH）等分子中的官能團；在無機化合物水溶液中以帶負電荷的離子形式存在（-OH-），稱為氫氧根。無機化合物中的氫氧化物（如氫氧化鈉）以及有機化合物中的醇（如乙醇）、酚（如苯酚）和羧酸（如乙酸）等的分子中都含有這種原子團。高分子材料的柔軟性高分子鏈具有柔順性的本質原因是其分子鏈內單鍵內旋轉，影響高分子柔順性的因素包括主鏈結構，側基，氫鍵等。相比C-C這樣的碳鏈高分子，當主鏈中含C-O鍵時，因為O原子周圍的原子比C原子少，內旋轉的位阻小，柔順性好。對于有取代基的高分子，取代基的極性越大，極性基團數(shù)目越多，相互作用越強，單鍵內旋轉越困難，分子鏈柔順性越差。判斷高分子柔軟性大小主要看其單鍵旋轉的容易程度，綜合考慮鍵能以及空間位阻等信息。非晶態(tài)高分子物的溫度－形變曲線（1）玻璃態(tài)：溫度T＜Tg。大分子運動特點（單元）：鏈段及大分子不能運動，處于“凍結”狀態(tài)，只有分子中原子或原子團在平衡位置上轉動和擺動，受外力作用只能使鍵長、鍵角產(chǎn)生變化。力學性質（形變特點）：彈性模量很高，形變很小，形變與外力成正比，外力去除后，形變能立即回復，普彈形變。（2）高彈態(tài)：溫度介于Tg和Tf之間。大分子運動特點（單元）：在外力作用下，鏈段運動，分子鏈的伸長和卷曲可以通過鏈段的運動而實現(xiàn)。形變特點：彈性模量小，受外力作用，形變很大，形變包括普彈形變和高彈形變，形變與外力不成正比，外力去除后，普彈形變可立即回復，高彈形變需要一定的時間才能回復。力學性能依賴于鏈段的性質。（3）粘流態(tài)：溫度＞Tf。大分子運動機理（單元）：在外力作用下整個大分子發(fā)生相對滑移，分子的質量重心發(fā)生位移。形變特點：彈性模量很小，受外力作用，形變很大，外力去除后形變不可回復，為塑性形變。力學性能依賴于整個分子鏈的性質。高分子有幾種運動單元？①整個分子鏈的運動：即大分子與大分子間產(chǎn)生相對滑移，大分子的質量重心發(fā)生移動，即發(fā)生流動。溫度T＞Tf。②鏈段運動：高分子質量重心不發(fā)生位移，是分子鏈中一部分相對于其他部分的運動。溫度范圍：Tg＜T＜Tf。③支鏈、鏈節(jié)、側基等尺寸小的運動單元的運動。④晶區(qū)的運動：包括晶型的轉變、晶區(qū)缺陷的運動，折疊鏈的“手風琴式”運動等。⑤原子在平衡位置附近的振動，鍵長、鍵角的變化。永定和過縮現(xiàn)象的原理過縮：將受到拉伸應力的羊毛在熱水或蒸汽中處理很短時間，然后出去外力并在蒸汽中任其收縮，纖維能夠收縮到比原來的長度還短，這種現(xiàn)象稱為“過縮”。原因：外力和濕熱作用使肽鏈的構象發(fā)生了變化，原來的次價鍵被拆散，但因處理時間過短，尚未在新的位置上建立起新的次價鍵，多肽鏈可以自由收縮。永定：如果將伸長的羊毛纖維在熱水或蒸汽中處理的時間足夠長，則外力去除后，即使再經(jīng)蒸汽處理，也僅能使纖維稍微收縮，這種現(xiàn)象稱為永定。原因：由于處理時間較長，次價鍵被拆散后，在新的位置上又建立起新的、穩(wěn)固的次價鍵，使多肽鏈的構象穩(wěn)定下來，從而能阻止羊毛纖維從形變中恢復原狀。纖維的疲勞性與哪些因素有關？外因：所發(fā)生的形變或所加外力的大小、作用時間的長短。內因：分子流動和次價鍵的斷裂、分子鏈受力斷裂、老化而產(chǎn)生的分子鏈斷裂、鏈的取向、結晶度和晶體大小、結晶的形態(tài)、玻璃化轉變等。線密度和纖維的結構，一般地說，但纖維線密度降低時，纖維的耐疲勞性高；分子量的大小，分子量增大，耐疲勞性提高；晶粒小，晶區(qū)分布均勻，耐疲勞性提高；取向度過高時，耐疲勞性低；疲勞壽命還和溫度及施加應力或應變的振幅與頻率等條件有關。什么是應力松弛？為什么未硫化橡膠應力可松弛到零，而經(jīng)硫化的橡膠不能松弛到零？在一定溫度下，使高分子試樣迅速產(chǎn)生形變，試樣內產(chǎn)生與外力向抗衡的內應力，在保持形變不變的情況下，隨時間延長，應力不斷衰減的現(xiàn)象，叫應力松弛。應力松弛與分子結構有關，分子鏈柔性越大，應力松弛愈快；反之愈慢；交聯(lián)后應力只能松弛到一定值，不能松弛到零。硫化后的橡膠發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)點不能在應力作用下通過分子熱運動而解開，交聯(lián)鍵力圖使高分子保持一定的形狀，因而必然存在著與外力相抗衡的內部應力，所以應力不能松弛到零。結晶和取向有什么不同？非晶態(tài)高聚物取向后有什么變化？結晶和取向兩者都是高分子的排列有序，但取向只是一維或二維有序，是被動過程；結晶是三維有序，是自發(fā)過程，結晶時要釋放出晶格能而是分子鏈趨于穩(wěn)定。能結晶的高分子一般都能取向，能取向的高分子不一定都能結晶。取向態(tài)的高分子又分為結晶取向和非結晶取向。非晶態(tài)高聚物取向按取向單元大小可分為整鏈取向和鏈段取向。前者整個分子鏈沿外力方向取向，但鏈段不一定取向，在高彈態(tài)時就能實現(xiàn)；后者分子鏈的鏈段取向，整個分子鏈的[排列是無規(guī)的，在粘流態(tài)時才能實現(xiàn)。取向后分子變得有序。親水滌綸與易染滌綸分子結構相同嗎？親水滌綸與易染滌綸在結構方面有相同之處，比如可能在兩種纖維中含有相同的基團，既具有親水性，又可以與染料結合，具體還要看其制備方法，以及分子鏈中所含基團的差別。親水滌綸：親水滌綸的制備方法一般為兩種，為物理改性和化學改性。物理改性可以從纖維橫截面的大小、形狀及纖維的平直度、容積等方面進行改性，以增加纖維的內外表面積來提高親水性。從化學改性上講，可以通過化學處理來改變纖維的超分子結構，或對纖維上的羥基進行酸化或醚化，以增加或改變纖維的生物活性物質來提高親水性。具體方法為：（1）用親水性基團接枝共聚此法是在滌綸分子的結構中，引人醚鍵、經(jīng)基、磺酸基等親水性基團，在大分子上進行接枝共聚，從而增強滌綸纖維的吸濕性。（2）用親水性化合物進行涂層處理用親水性整理劑對纖維進行涂層處理以改變滌綸的疏水表面層性能。（3）超細滌綸纖維在同樣線密度的絲束中，由于超細纖維單絲根數(shù)比普通纖維多，從而改變了織物密度。超細滌綸織物比普通滌綸織物結構細密，纖維間間隙多，所以極易形成毛細現(xiàn)象而吸水。（4）中空微孔纖維中空微孔纖維通常是指芯部有中孔、皮層有微孔的差別化纖維，其中有部分微孔成為從表面到中空部分的貫穿孔。當滌綸織物與汗水接觸時，在毛細效應作用下，一面從內側貫穿孔將汗水輸向中孔并沿中空部分分布，一面又通過外側微孔向空氣中蒸發(fā)，因而吸水迅速，保水率和輸水率都高，透氣性好，較好地滿足了穿著舒適性的要求。（5）異形截面纖維幾乎所有的天然纖維都屬于非標準圓形截面。在化學纖維生產(chǎn)中，采用改變噴絲板孔形及紡絲工藝條件等方法制造出的各種非圓形截面形狀纖維，統(tǒng)稱異形纖維。由于纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關，借助纖維截面形狀的改變可獲得人們所需要的各種特性。故采用異形截面的滌綸纖維可增強滌綸纖維的吸濕性。（6）與其他纖維共紡在制作滌綸纖維時，加入親水性的纖維，比如粘膠纖維、棉纖維、蛋白質纖維等，以改善滌綸的親水性。易染滌綸：主要是對滌綸進行化學改性，在分子鏈中引入其他單體，如陽離子可染滌綸，既是在滌綸分子鏈中引進能結合陽離子染料的酸性基團，制得能用陽離子染料染色的滌綸。氫鍵氫原子與電負性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價鍵結合，若與電負性大的原子Y（與X相同的也可以）接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間相互作用，稱為氫鍵。（X與Y可以是同一種類原子，如水分子之間的氫鍵）錦綸6、錦綸66、錦綸610形態(tài)相同嗎？分別有什么性質、用途？錦綸的主要品種為脂肪族聚酰胺纖維，它可以用一種單體合成，如內酰胺或氨基酸。此時錦綸名稱后的阿拉伯數(shù)字即表明所用內酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)目，如錦綸6、錦綸11等；亦可以用兩種單體合成，即一種二元胺與一種二元酸。此時錦綸名稱后的兩組阿拉伯數(shù)字中，第一組代表二元胺的碳原子數(shù)目，第二組代表二元酸的碳原子數(shù)目，如錦綸66，錦綸610，錦綸1010等。一般說來錦綸66的手感比錦綸6好，另外錦綸66的舒適性也比錦綸6好，但從表面上很難區(qū)分錦綸6和錦綸66。錦綸紡織品特點：良好的形狀穩(wěn)定性和抗皺性，錦綸有優(yōu)異的強度和耐磨性。錦綸特點長絲：大部分以變形絲的形式制造各種襪子、內外衣料、手套及裝飾織物等。短纖維：通常以低于20%的比例與其他纖維混紡，以提高織物的耐磨性，也可以與天然纖維等交織聚酰胺6（1）學名：聚己內酰胺。（2）分子結構：廣泛用于化工機械，防腐設備的制齒輪及零件壞料。耐磨零件，傳動結構件，家用電器零件，汽車制造零件，絲桿防止機械零件，化工機械零件，化工設備等。聚酰胺66（1）學名：聚己二酰己二胺。（2）分子結構：尼龍66主要用于汽車、機械工業(yè)、電子電器、精密儀器等領域。從最終用途看，汽車行業(yè)消耗的尼龍66占第一位，電子電器占第二位。大約有88%的尼龍66通過注射成型加工成各種制件，約12%的尼龍66則通過擠出、吹塑等成型加工成相應的制品。尼龍-610（1）學名：聚癸二酰己二胺用途:用于制機械、交通業(yè)的零部件，電子工業(yè)中的絕緣材料、儀表殼體。三者結構特征1.分子結構線型長鏈分子，柔性較好，晶體中分子鏈為完全伸展的平面鋸齒形結構。聚集態(tài)結構初生絲：部分結晶