纖維化學(xué)與物理復(fù)習(xí)題

-.z.纖維重點提綱玻璃化溫度：非晶態(tài)高分子的玻璃態(tài)與高彈態(tài)的相互轉(zhuǎn)化溫度柔順性：高分子內(nèi)各個"環(huán)節(jié)〞在不斷地運動，各個化學(xué)鍵和各個原子也在不停地轉(zhuǎn)動和振動，所以高分子的形狀不單是彎彎曲曲或卷曲成無規(guī)線團狀，而且是瞬息萬變的，這種特性稱為高分子的柔順性。促使高分子具有柔順性的根本原因：分子內(nèi)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。剛性：高分子鏈中的σ單鍵受到阻礙，可旋轉(zhuǎn)性降低，柔性減小，并表現(xiàn)為剛性。結(jié)晶：高分子鏈從無序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻倪^程結(jié)晶度：結(jié)晶高分子中,晶相局部所占的百分率，它反映了高分子鏈聚集時形成結(jié)晶的程度取向：在外力作用下，高分子鏈沿外力場方向舒展并有序排列的現(xiàn)象叫高分子取向〔被動〕表示纖維細度的指標及相互轉(zhuǎn)換：A.特[克斯]〔te*〕：俗稱號數(shù)，指纖維在公定回潮率下，1000m長度所具有的質(zhì)量〔克〕分特[克斯]：1te*=10dte*=0.000001kg/m=1mg/mB.旦[尼爾]〔denier，D〕〔習(xí)慣，漸遭淘汰〕：指纖維在公定回潮率下，9000m長度所具有的質(zhì)量〔克〕，蠶絲和化纖常用。1tex=9denier1dte*=0.9denierC.公制支數(shù)〔Nm〕——非法定單位,指纖維在公定回潮率下，1g重纖維所具有的長度〔m〕,支數(shù)越大，紗線越細。1Nm=0.001te*D.英制支數(shù)〔Ne〕------(S)指纖維在公定回潮率下，公定質(zhì)量為1磅〔1b〕的纖維〔或紗線〕所具有的長度碼〔yd7.纖維截面形狀：8.纖維變形難易(拉伸曲線圖、模量)：P122應(yīng)力：外力使材料發(fā)生形變，同時在材料內(nèi)部產(chǎn)生相等的反作用力抵抗外力，單位面積上產(chǎn)生的反作用力即為應(yīng)力。變形:物體在平衡的力作用下,發(fā)生形狀或尺寸的變化。*應(yīng)變ε〔伸長率〕：單位長度上的伸長。彈性模量E〔楊氏模量〕：產(chǎn)生單位*應(yīng)變所需的*應(yīng)力。E=σ/εE表征材料抵抗變形能力的大小。模量越大，材料越不容易變形，表示材料剛度越大。抗*強度〔抗拉強度、斷裂強度、極限強度〕：使單位面積材料斷裂所需的最大*力。材料破壞有二種方式，可從拉伸應(yīng)力~應(yīng)變曲線的形狀和破壞的斷面形狀來區(qū)分：?脆性破壞:①試樣在出現(xiàn)屈服點之前斷裂，σ～ε的關(guān)系是線性〔或微曲〕，斷裂應(yīng)變低５％②斷裂外表光滑?韌性破壞:①試樣在拉伸過程中有明顯屈服點和"細頸〞現(xiàn)象，σ～ε關(guān)系非線性，斷裂前形變大得多②斷裂外表粗糙由應(yīng)力～應(yīng)變曲線上可獲得的反映破壞過程的力學(xué)量:楊氏模量、屈服應(yīng)力、屈服伸長、斷裂強度〔抗拉強度〕、斷裂伸長?軟〔柔〕和硬〔剛〕區(qū)分模量的低或高。?弱和強是指強度的大小。?脆指無屈服現(xiàn)象，而且斷裂伸長很小。?韌指斷裂功的大小，一般為斷裂伸長和斷裂應(yīng)力都較高的情況。?斷裂功：到B點處纖維應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積，韌性的標志。?判斷高聚物軟硬、強弱、脆嫩的方法模量----軟硬拉伸強度------強弱斷裂功--------脆韌幾種纖維分析：棉：剛而脆，初始模量較高，斷裂強度中等，斷裂伸長和斷裂功較低，無屈服應(yīng)力蠶絲：剛而強，斷裂強度和初始模量較高，斷裂伸長和斷裂功中等。滌綸：剛而韌，初始模量、斷裂強度、斷裂伸長和斷裂功較高。羊毛：柔而弱，斷裂強度、初始模量和斷裂功較低，斷裂伸長中等。錦綸：柔而韌，初始模量較低，斷裂強度、斷裂伸長和斷裂功較高。9.合成纖維的紡絲方法:常用的紡絲方法有熔體紡絲法和溶液紡絲法兩大類。1、熔體紡絲是將熔融的成纖高聚物熔體從噴絲頭的噴絲孔中壓出，在周圍空氣〔或水〕中冷卻凝固成絲的方法。2、溶液紡絲根據(jù)凝固方法的不同分為濕法紡絲和干法紡絲〔1〕濕法紡絲：將高聚物溶解所制得的紡絲液從噴絲孔中壓出，在凝固液中固化成絲的方法?！?〕干法紡絲：將用溶液法所制得的紡絲液從噴絲孔中壓出，形成細流，在空氣中迅速揮發(fā)而凝固成絲的方法。特殊紡絲方法靜電紡絲：聚合物熔體或其在揮發(fā)性溶劑中的溶液在靜電場中形成纖維。目前新技術(shù)：氣泡靜電紡絲凍膠紡絲：將濃聚合物溶液或塑化的凍膠從噴絲頭細孔擠出到*氣體介質(zhì)中，細流冷卻，伴隨溶劑揮發(fā)，聚合物固化得到纖維，又稱半熔體紡絲乳液紡絲、懸浮紡絲、干濕法紡絲、液絲紡絲、相別離紡絲、反響紡絲蛋白質(zhì)纖維的兩性性質(zhì)，蠶絲、羊毛的等電點，什么時候帶正電/負電？兩性性質(zhì)：蛋白質(zhì)分子中除末端的氨基與羧基外，側(cè)鏈上還含有許多酸、堿性基團，因而蛋白質(zhì)具有既像酸又像堿一樣的性能，是典型的兩性高分子電解質(zhì)〔P202反響式〕等電點〔PI〕：把蛋白質(zhì)纖維放在溶液中，調(diào)節(jié)溶液的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值稱為等電點。羊毛PI＝4.2－4.8桑蠶絲PI＝3.5－5.2pH＞PI帶負電pH＝PI呈中性pH＜PI帶正電絲素和絲膠的比擬：絲素中：a.乙氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸含量最多，總和占90%以上〔構(gòu)造最簡單的乙氨酸和丙氨酸的含量最高，占全絲素的65%左右，其次是絲氨酸和酪氨酸，占23%〕b.乙：丙：絲=4:3:1(摩爾比)，位于結(jié)晶區(qū)c.有較大側(cè)基的酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸等主要位于非晶區(qū)絲膠中極性氨基酸含量高極性氨基酸〔絲、蘇、酪、天冬、谷、賴、精、組等〕含量高，酸性氨基酸多于堿性氨基酸〔1〕近程構(gòu)造桑蠶絲素的分子鏈——多肽鏈，DNA測序證明有絲素蛋白的根本單元為三種肽鏈：1〕H鏈，含5112個氨基酸剩基，M≈3.5×1052〕L鏈，含244個氨基酸?；琈≈2.85×1043〕糖蛋白，含203個氨基酸剩基和3個寡糖鏈，M≈2.36×104H鏈與L鏈以二硫鍵相連，6個H鏈和L鏈復(fù)合體圍繞糖蛋白形成絲素蛋白復(fù)合體平均分子量為2.3×106〔2〕遠程構(gòu)造絲素蛋白分子的構(gòu)象分為兩類：SilkI(無規(guī)線團、α－螺旋)、silkII(反平行β－折疊)SilkII穩(wěn)定，蠶吐出的絲主要以該種形式構(gòu)象存在?！?〕聚集態(tài)構(gòu)造絲素蛋白由結(jié)晶局部和無定形局部組成，結(jié)晶度50%～60%。絲素蛋白結(jié)晶區(qū)以伸直的反向平行β－構(gòu)象為根底絲素的無定形構(gòu)造在絲素分子鏈的另一局部，由于含有酪氨酸、脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等側(cè)基大、復(fù)雜的氨基酸組成，阻礙了多肽鏈整齊而嚴密的排列，因而形成構(gòu)造松散的無定形區(qū)。絲膠是蠶絲外表的水溶性球狀蛋白〔親水性基團含量高〕棉的絲光：〔P168〕稀燒堿溶液〔9%以下〕使棉纖維發(fā)生可逆溶脹；濃燒堿溶液〔9%以上〕可使棉纖維發(fā)生劇烈的不可逆溶脹?！惨驗闈鉄龎A溶液可進入無定形區(qū)和結(jié)晶區(qū)，水則只能進入無定形區(qū)〕，截面積增加，縱向收縮。溶脹后纖維素的變化：?微構(gòu)造變化：結(jié)晶度下降，取向度提高；?光澤：提高；?織物尺寸穩(wěn)定性：提高；濃堿引起棉纖維發(fā)生劇烈溶脹的主要原因：纖維素大分子上的羥基可視為具有弱酸性的基團，它與濃堿作用時，可能生成醇鈉化合物，同時也可能生成加成化合物，鈉離子是一種水化能力很強的離子，固定在它周圍的水分子很多，或說其水化層很厚，當(dāng)它與纖維素大分子結(jié)合時，有大量水分子被帶入纖維內(nèi)部，從而引起纖維的劇烈溶脹。?化學(xué)反響活性提高，吸附性及對染料吸收提高絲光：用濃NaOH溶液〔18%-24%〕在*力下處理棉織物，然后經(jīng)水洗去堿的過程。絲光后：棉纖維的吸附能力、光澤、強度及尺寸穩(wěn)定性提高〔聚集態(tài)構(gòu)造改變所致〕羊毛的縮絨性：羊毛在濕、熱條件下經(jīng)力的反復(fù)作用，纖維之間互相穿插糾纏，纖維集合體逐漸收縮變得嚴密，這種性能稱為羊毛的縮絨性。原因：：羊毛的縮絨性主要是由于其外表有鱗片構(gòu)造，纖維移動時，順鱗片方向和逆鱗片方向的摩擦系數(shù)不同，在反復(fù)的外力作用下，每根纖維都帶著與它糾纏在一起的纖維向著毛根的指向緩緩蠕動，從而使纖維嚴密糾纏氈合，此外，羊毛的高度拉伸與回復(fù)性能以及羊毛纖維具有的穩(wěn)定卷曲，也是促進羊毛縮絨的因素。防縮的方法：減法--使用化學(xué)藥劑如含氯氧化劑〔次氯酸鈉、氯胺等〕，使羊毛鱗片損傷，以降低定向摩擦效應(yīng)，減少纖維的單向運動和糾纏能力，也叫羊毛的絲光。加法--樹脂整理：使用各種樹脂處理，樹脂沉積在織物外表，使鱗片失去作用，限制纖維的移動，從而失去縮絨性。試說明在濕態(tài)下，棉纖維強力提高和粘膠纖維強力下降的原因。棉：干態(tài)下，棉纖維的斷裂很可能是由于其聚集態(tài)構(gòu)造中存在*些缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，在受到拉伸時這些部位首先被破壞，并逐漸伸展，進而將應(yīng)力集中于局部取向的大分子主鏈上，最后這些分子鏈被拉斷而導(dǎo)致纖維素斷裂。濕態(tài)下，由于水的增塑作用，使應(yīng)力分布趨于均勻，從而增加了纖維的強度。粘膠纖維：干態(tài)：其結(jié)晶度、取向度和聚合度都較低，分子鏈之間的作用力較弱，在外力拉伸時，分子鏈或其它構(gòu)造單元之間的相對滑動可能是纖維斷裂的主要原因。濕態(tài)下，由于水分子的作用削弱了大分子間的作用力，有利于分子鏈及其他構(gòu)造單元間的滑移，它的濕強比干強低得多。纖維的吸濕性〔比擬不同纖維的吸濕性〕〔P115〕吸濕性:紡織纖維吸收和放出水分的性能。回潮率：紡織纖維內(nèi)水分重量與絕對枯燥纖維重量之比的百分數(shù)。R=(G0-G)*100%/G?含水率：紡織纖維內(nèi)所含水分重量與未經(jīng)烘干纖維重量的百分數(shù)。M=(G0-G)*100%/G0R－回潮率M－含水率G0－未經(jīng)烘干的纖維的重量G－絕對枯燥纖維的重量幾種表示方法：?實際回潮率：纖維制品在實際所處環(huán)境條件下具有的回潮率?！泊髿鈼l件不同結(jié)果不同〕?標準回潮率：在標準狀態(tài)下，纖維制品到達吸濕平衡的回潮率?！部梢员葦M纖維材料的吸濕性〕同一材料的標準回潮率不是定值，在一定范圍內(nèi)波動。?公定回潮率〔商業(yè)回潮率〕：為貿(mào)易、計價、檢驗等需要而定的回潮率。國際上將生絲的回潮率統(tǒng)一規(guī)定為11％，稱為公定回潮率。?一般公定回潮率接近標準回潮率吸濕平衡：纖維在*一溫度和濕度下的回潮率逐漸趨于一個定值，這種現(xiàn)象稱為吸濕平衡。–平衡是相對一定的空氣溫、濕度而言，溫度、濕度發(fā)生變化，平衡回潮率亦發(fā)生變化，是一個條件值。吸濕等溫線：纖維在一定的溫度下，通過改變相對濕度所得到的平衡回潮率曲線。不同纖維的吸濕等溫線不同。棉纖維的吸濕等溫線顯示反S形？？原因：?首先和無定形區(qū)的親水基形成單分子層吸附，結(jié)合水?水分子繼續(xù)進入纖維空隙，多分子層吸附，游離水?吸濕膨化，新的吸濕中心增加，毛細作用，斜率上升吸濕滯后現(xiàn)象原因：水分子進入纖維后，纖維素分子間的氫鍵被纖維素分子與水分子間的氫鍵所代替形成新的氫鍵，在解吸過程中〔水分子離開纖維，無定型區(qū)纖維素分子之間的氫鍵重新形成〕，但由于受內(nèi)部阻力的抵抗，纖維素分子與水分子之間的氫鍵不能全部可逆的翻開，故吸著的水較多，因而有較高的平衡回潮率，形成吸濕滯后現(xiàn)象燒堿對滌綸如何作用？〔滌綸仿真絲〕a．NaOH作用后，大分子鏈酯鍵水解是從鏈端酯鍵開場，逐步降解的，殘存局部的分子無明顯變化b.滌綸大分子構(gòu)造嚴密，燒堿對滌綸的損傷是由表及里，逐步進展的，當(dāng)滌綸外表分子被損傷到一定程度后，在燒堿溶液中均勻地剝落的現(xiàn)象，稱為"剝皮〞現(xiàn)象。堿剝皮使纖維直徑變細，重量減輕。采用測定分子量或聚合度方法不能判斷滌綸纖維損傷程度?？梢酝ㄟ^失重或纖維直徑變化來衡量。●燒堿對滌綸的作用，又稱為滌綸的堿減量加工〔處理〕，堿減量處理的失重率稱為減量率?！駢A減量加工可以進展滌綸仿真絲加工，使纖維光滑的外外表略微粗糙或出現(xiàn)波紋狀，使滌綸獲得蠶絲纖維的柔軟的手感、光澤。低聚物對滌綸的染色性能有什么影響？滌綸相對分子量為18000~25000，實際還有少量〔1~3%〕的線型和環(huán)狀的低聚物，其中環(huán)狀三聚物最多〔p262〕。染色時，低聚物從纖維內(nèi)部擴散到外表局部溶解在高溫染浴中，局部留在纖維外表與染料結(jié)合，形成染料色點、斑漬、色花等，影響色牢度、色光；溶在染浴中的低聚物還可能堵塞管道和閥門，影響正常液流速度，導(dǎo)致染色不勻，重現(xiàn)性差。纖維的疲勞和織物的耐用性疲勞：指材料在屢次重復(fù)施加應(yīng)力、應(yīng)變后其力學(xué)性質(zhì)的衰減或損壞。如果對纖維施加較斷裂功小的負荷，雖然所施加的外力未超過纖維的斷裂功，但經(jīng)過負荷---去除負荷的反復(fù)循環(huán)一定次數(shù)后，纖維最終也會斷裂，這就是纖維的疲勞破壞。疲勞壽命：即在給定的條件下試樣發(fā)生損壞前所承受的循環(huán)應(yīng)力、應(yīng)變的次數(shù)。耐用性：織物在穿著過程中，不僅受到拉伸、摩擦、彎曲等力的綜合作用，還受到環(huán)境因素的影響〔如光照、汗?jié)n、洗滌劑〕的影響。承受這些因素的作用而能夠維持使用功能的能力，稱為織物的耐用性?對纖維力學(xué)性能的測定和評價，主要是為了預(yù)測織物在使用過程中的耐用性耐久度〔纖維的耐用性〕：纖維所能承受的"拉伸－松馳〞循環(huán)的次數(shù)稱為耐久度。耐疲勞性的上下與所加外力大小、作用時間、松馳時間有密切關(guān)系。－外力越大，作用時間越長，疲勞越早發(fā)生。－松馳時間越長，緩彈形變可得到較多的回復(fù)，形變累加比擬慢，疲勞出現(xiàn)得比擬晚。潛在損傷，潛在損傷的機理？潛在損傷：*種條件下，纖維素纖維只發(fā)生基團的氧化和葡萄糖剩基的破壞，并未發(fā)生分子鏈斷裂，纖維素強度變化不大，纖維素銅氨溶液的黏度卻明顯下降的現(xiàn)象?！矟撛趽p傷機理：β－分裂〕氧化劑對纖維素的作用？氧化劑對纖維的氧化作用主要表現(xiàn)在纖維素葡萄糖?；h(huán)C2、C3、C6位的三個自由羥基和大分子末端C1的潛在醛基上，根據(jù)不同條件相應(yīng)生成醛基、酮基或羧基。當(dāng)氯化劑與纖維素作用時，*些氯化劑的氯化作用是有選擇性的，但在實際生產(chǎn)中使用的氯化劑對纖維素的氯化作用非常復(fù)雜，多屬于非選擇性氯化。纖維素在其基團被氯化的同時，還可能發(fā)生分子鏈的斷裂，纖維素受到氯化作用的同時，分別在C2、C3、C6位或在C2、C3位同時形成羰基，具有羰基的纖維素稱為復(fù)原性氧化纖維素。氧化產(chǎn)物通常為復(fù)雜的混合物，稱為氧化纖維素。什么是纖維的原纖化現(xiàn)象？試說明如何產(chǎn)生原纖化/"原纖化現(xiàn)象:在受到機械作用時，纖維沿軸向分裂出更細小的原纖，這些原纖一端固定在纖維本體上，一端暴露在纖維外表形成許多小絨毛。這種現(xiàn)象稱為原纖化現(xiàn)象。Lyocell容易原纖化，是因為：取向度高，縱向結(jié)合力較強，橫向結(jié)合力較弱，這種構(gòu)造使得纖維可沿縱向?qū)⒏毜睦w維逐層剝離出來，尤其是濕態(tài)下經(jīng)機械摩擦力作用，這種現(xiàn)象更明顯。極度原纖化會使織物外表起球。在極度原纖化作用下，原纖相互纏結(jié)使織物外表產(chǎn)生起球現(xiàn)象。有利：可使織物獲得桃皮絨風(fēng)格；?不利：是使織物產(chǎn)生毛茸茸外觀。腈綸的化學(xué)組成？由于均聚丙烯腈制得的聚丙烯腈纖維不易染色，手感及彈性都較差，還常呈現(xiàn)脆性，不適應(yīng)紡織加工和服用的要求，為了改善纖維的性能，聚合時參加少量其他單體。一般的成纖聚丙烯腈大多采用三元共聚體。第一單體為丙烯腈，它是聚丙烯腈纖維的主體，對纖維的許多化學(xué)、物理及機械性能起著主要的作用；第二單體為構(gòu)造單體，參加量為5％～10%。通常選用含酯基的乙烯基單體，如