《化學纖維成型工藝學》常熟理工學院-試題庫-部分刪減版

《化學纖維成型工藝學》試題庫（2021年05月）第0章緒論（10分）一、名詞解釋分纖維：再生纖維：合成纖維：長絲：單絲：復絲：捻絲：復捻絲：簾線絲：變形絲：短纖維：熔體紡絲：干法紡絲：濕紡紡絲：初生纖維：二、簡答題請列舉四種常見的再生纖維：答：再生纖維的特點是什么？答：請列舉至少六種常見的合成纖維。答：成纖聚合物的一般要求：答：什么是干濕法紡絲（干噴濕紡）？其優(yōu)點是什么？答：對纖維拉伸后處理的意義？答：對纖維熱定型后處理的意義？答：對纖維加捻后處理的意義？答：試比較回潮率和含濕率兩者之間的區(qū)別。答：回潮率：纖維所含水分的質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比；吸濕率：纖維所含水量與纖維實際質(zhì)量的百分比。第1章聚酯纖維（25分）一、名詞解釋PET：聚酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯PBT：聚對苯二甲酸丁二醇酯PTT：聚對苯二甲酸丙二醇酯DMT：對苯二甲酸二甲酯EG：乙二醇DMT：對苯二甲酸二甲酯BHET：對苯二甲酸乙二醇酯EO：環(huán)氧乙烷TPA：對苯二甲酸液泛：在逆流接觸的氣-液反應器或傳質(zhì)分離設備中，氣體從下往上流動。當氣體的流速增大至某一數(shù)值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為液泛。UDY：未拉伸絲（undrawyarn）MOY：中取向絲（mediumorentedyarn）POY：預取向絲（pre-orientedyarn）FOY：全取向絲（fullyorientedyarn）15.空氣變形絲：是以POY或FOY為原絲，通過一個特殊的噴嘴，在空氣噴射作用下單絲彎曲形成圈狀結構，環(huán)圈和絨圈纏結在一起，形成具有高度蓬松性的環(huán)圈絲。二、簡答題聚酯纖維的優(yōu)缺點？答： 優(yōu)點：⑴斷裂強度和彈性模量高，回彈性適中，熱定型效果優(yōu)異，耐熱和耐光性好；⑵熔點約255℃，玻璃化溫度約70℃，形狀穩(wěn)定，織物具有洗可穿性；⑶具有優(yōu)秀的阻抗性（諸如，抗有機溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑）以及較好的耐腐蝕性，對弱酸、堿等穩(wěn)定；⑷原料豐富、廉價、生產(chǎn)過程簡單。缺點：（1）染色性差、吸濕性低、已積累靜電、易起球；（2）用作簾子線時與橡膠的粘結性差。在DMT與EG合成BHET的反應中，如何增加BHET的產(chǎn)率？答：上述反應本質(zhì)上相似于酯化反應或皂解反應，是一個可逆平衡反應。為使正反應程度盡量完全，生產(chǎn)上通常采用增加反應物濃度和減少生成物濃度兩種方法。因此，在酯交換反應的配比中加入過量的乙二醇；或者把所生成的甲醇從體系中排除，從而抑制逆反應。生產(chǎn)中為了增加BHET的收率，通常將以上兩種方法同時采用。對苯二甲酸二甲酯與乙二醇合成對苯二甲酸乙二醇酯的反應中，會出現(xiàn)哪些副產(chǎn)物？答：①生成低聚物，它們可能是二聚、三聚或四聚體，利用熔點不同，可將這些低聚體分離；②生成對苯二甲酸甲乙酯，這是縮聚反應的鏈轉(zhuǎn)移劑，會使BHET的縮聚反應終止，致使PET的聚合度下降；③生成環(huán)狀低聚物，這些環(huán)狀低聚物會影響B(tài)HET的縮聚反應，使PET的相對分子質(zhì)量下降，熔點波動；④生成二甘醇，使PET熔點下降，顏色發(fā)黃，樹脂質(zhì)量下降，紡絲困難；⑤生成乙醛，它是BHET縮聚過程的鏈終止劑，使PET相對分子質(zhì)量降低，此外醛類又是發(fā)色基團，會使切片變黃。直接酯化法制備BHET的反應是幾級反應？為什么酯化反應速度與TPA的濃度無關？答：酯化反應為零級反應。直接酯化體系為固相TPA與液相EG共存的多相體系，酯化反應只發(fā)生在已溶解于EG中的TPA和EG之間，溶液中反應消耗的TPA，由隨后溶解的TPA補充。由于TPA在EG中的溶解度不大，所以在TPA全部溶解前，體系中的液相為TPA的飽和溶液，故酯化反應速度與TPA濃度無關，平衡向生成BHET方向進行。是分析為什么PET可作為原料制備纖維？答：⑴具有對稱性芳環(huán)結構的線型大分子；⑵沒有大的支鏈；⑶分子線型好，易于沿著纖維拉伸方向取向而平行排列；⑷分子鏈中的具有剛性較大的基團；請畫出PET的順式和反式構像的結構式：順式：反式：紡絲前，PET干燥的目的是什么？答：（1）除去切片中的水分；聚酯切片的含水率一般為0.4%，為防止紡絲時發(fā)生水解（另外少量的水還會生成氣泡）、干燥后要求含水率在0.01%以下。（2）提高切片的軟化點和結晶度，干燥后的切片由于產(chǎn)生結晶，切片也變得堅硬，且熔程狹窄，熔體質(zhì)量均勻，軟化點得到提高，可以防止切片進入螺桿擠壓機后會很快軟化粘合，造成環(huán)結阻料。為什么在PET切片干燥時的溫度要控制在一定的范圍？答：溫度高則干燥速度加快，干燥時間縮短，干燥后濕切片的平衡含水率降低。但溫度太高，則切片易粘結，大分子降解，色澤變黃。在180℃以上易引起固相縮聚反應，影響熔體均勻性。因此，通常預結晶溫度控制在170℃以下，干燥溫度控制在180℃以下。熔融紡絲機的基本組成包括哪些結構？答：⑴高聚物熔融裝置：螺桿擠出機；⑵熔體輸送、分配、紡絲及保溫裝置：包括彎管、熔體分配管、計量泵、紡絲頭組件及紡絲箱體部件；⑶絲條冷卻裝置：包括紡絲窗及冷卻套筒；⑷絲條收集裝置：卷繞機或受絲機構；⑸上油裝置：包括上油部件及油浴分配循環(huán)機構。PET纖維熔融紡絲后，上油給濕的目的是什么？答：上油給濕的目的是為了增加絲束的集束性、抗靜電和平滑性，以滿足紡絲、拉伸和后加工的要求。紡絲油劑的主要組成是什么？答：紡絲油劑是由多種組分復配而成，其主要成分有潤滑劑、抗靜電劑、集束劑、乳化劑和調(diào)整劑等。三、寫出反應式寫出高溫氧化法制備對苯二甲酸的反應：以醋酸為溶劑，醋酸鈷或醋酸錳為催化劑，溴化物為促進劑，在高溫下以對二甲苯為原料，經(jīng)空氣液相氧化將對二甲苯一步氧化為對苯二甲酸寫出環(huán)氧乙烷水解法制備乙二醇的反應：氯乙醇水解法制備乙二醇的反應：寫出對苯二甲酸二甲酯與乙二醇合成對苯二甲酸乙二醇酯的反應：寫出直接酯化法合成BHET的反應式：寫出直接加成法制備BHET的反應式：第2章聚酰胺纖維（15分）一、名詞解釋1.PA66：聚己二酰己二胺纖維2.PA6：聚己內(nèi)酰胺纖維3.尼龍1010：聚癸二酰癸二胺纖維4.尼龍610：聚己二酰癸二胺纖維二、簡答題1.請描述在聚己內(nèi)酰胺的聚合反應中，開環(huán)劑水的用量對反應的影響：答：因為水解開環(huán)存在誘導期，隨水量增加，誘導期減小，反應速率提高，達到平衡的時間減少，分子量降低；因此，在反應后期應除去水。2.請分別描述聚己內(nèi)酰胺和聚己二酰己二胺的鏈節(jié)結構答：聚己內(nèi)酰胺的鏈節(jié)結構為-NH(CH2)5CO-，聚己二酰己二胺的鏈節(jié)結構為-OC(CH2)4CONH(CH2)6NH-。3.請畫出聚己二酰己二胺的晶態(tài)結構答：4.請畫出聚己內(nèi)酰胺在晶體中反（逆）平行排列時的晶態(tài)結構答：5.請畫出聚己內(nèi)酰胺在晶體中平行排列時的晶態(tài)結構答：為什么在尼龍紡絲中要對纖維進行給濕處理？答：三、完成反應式1.聚酰胺66鹽合成尼龍66：2.己內(nèi)酰胺的開環(huán)反應：3.己內(nèi)酰胺的引發(fā)和加成反應：4.聚己內(nèi)酰胺的鏈增長反應：第3章聚丙烯纖維（10分）一、名詞解釋丙綸：是以丙烯聚合得到的等規(guī)聚丙烯為原料紡制而成的合成纖維，在我國聚丙烯纖維的商品名為丙綸。淤漿聚合：本體聚合：是指單體在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱、輻射作用下本體自身進行聚合引發(fā)的聚合反應。溶液聚合：將單體和引發(fā)劑溶于適當溶劑中，在溶液狀態(tài)下進行的聚合反應。氣相聚合：單體以氣態(tài)方式加料進行的聚合反應。等規(guī)聚丙烯：重復單元以相同構形有規(guī)則地排列，側(cè)基（—CH3）在主鏈平面的同一側(cè)。間規(guī)聚丙烯：重復單元是以相反構型交替有規(guī)則地排列，側(cè)基在主鏈平面上、下有次序地交替布置。無規(guī)聚丙烯：聚丙烯分子鏈上，側(cè)基完全無規(guī)的立體配置。膜裂纖維：膜裂纖維也稱薄膜纖維，是高聚物薄膜經(jīng)縱向拉伸、切割、撕裂或原纖化制成的化學纖維。二、簡答題合成等規(guī)聚丙烯最常用的兩種催化劑是什么？答：Ziegler-Natta催化劑和茂金屬催化劑合成聚丙烯的方法有哪些？答：溶液聚合法、淤漿聚合法、本體聚合法、氣象聚合法、本體法-氣相法組合工藝分別畫出等規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯及無規(guī)聚丙烯的結構式：答：試比較等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)聚丙烯的結晶性答：為什么聚丙烯的耐光性和耐候性較差？答：根據(jù)形成方法不同，膜裂纖維有哪兩種類型？答：根據(jù)薄膜裂纖的方法不同，膜裂纖維可分為割裂纖維和撕裂纖維兩大類。試比較生產(chǎn)紡粘法和熔噴法非織布的主要區(qū)別答：紡粘法是在聚合物熔體噴絲后才和拉伸的空氣相接觸，而熔噴法則是在聚合物熔體噴絲的同時利用熱空氣以超音速和熔體細流接觸，使熔體噴出并被拉成極細的無規(guī)則短纖維。第4章聚丙烯腈及碳纖維（10分）一、名詞解釋1.碳纖維：是有機纖維在惰性氣氛中經(jīng)高溫碳化而成的纖維狀碳化合物。二、簡答題1.請解釋聚丙烯腈生產(chǎn)工藝中一步法和二步法答：聚丙烯腈中的第二單體和第三彈體的作用分別是什么？答：在聚丙烯腈的聚合過程中，提高引發(fā)劑濃度，對自由基活性、活化中心數(shù)量、聚合反應速度、反應轉(zhuǎn)換率、聚合物分子量以及分子結構規(guī)整性有何影響？答：在聚丙烯腈的聚合過程中，提高單體濃度，對聚合反應速度以及聚合物平均分子量有何影響？答：請畫出聚丙烯腈濕法紡絲成型中凝固浴的示意圖答：根據(jù)原絲類型，列舉出至少三種碳纖維答：(1)聚丙烯腈基碳纖維；(2)粘膠基碳纖維；(3)瀝青基碳纖維；(4)木質(zhì)素纖維基碳纖維，(5)其他有機纖維基(各種天然纖維，再生纖維縮合多環(huán)芳香族等合成纖維)碳纖維。根據(jù)功能類型，請列舉出至少三種碳纖維：答：請畫出聚丙烯腈在加熱形成梯型結構時的結構變化請畫出聚丙烯腈在加熱形成氧鍵結構時的結構變化三、完成反應式采用丙烯制備丙烯腈：第5章聚乙烯醇纖維（10分）一、名詞解釋1.完全醇解PVA：醇解度98mol%以上的PVA2.二、簡答題1.為什么維綸染色性能較差，上染率速度慢、染料吸收量低和色澤不鮮艷等問題？答：2.為什么沒有游離的乙烯醇的單體存在？答：游離態(tài)的乙烯醇是不能單獨存在的，它會自發(fā)的進行重排轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?.請畫出部分醇解PVA的分子式：答：4.商品牌號PVAL17－99F是什么含義：答：17：平均聚合度1700。工藝：L－低堿醇解。醇解度：99%；主要用途：F－纖維用5.PVA紡絲原液制備中，水洗和脫水的目的是什么？答：⑴降低PVA中NaAc含量，使之＜0.2％，減少熱處理時的堿性著色；（2）除去低分子量PVA，改善分子量分布；⑶使PVA適度膨潤，以利于溶解。6.在PVA干法紡絲中，為什么比其他種類合成纖維耗能大？答：水的蒸發(fā)潛熱較大，紡絲時所需熱量較之其它干法紡絲的合成