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文檔簡介
紡織化學(2018秋季期末)第二章物質結構基礎知識描述核外電子運動狀態(tài)的四個方面電子在原子核外的運動狀態(tài)必須通過它所處的電子層、電子亞層、電子云的空間伸展方向和自旋狀態(tài)四個方面來描述。電子層,處于不同電子層的電子,離核的遠近也不同。層數(shù)越大,離核越遠,能量越高。通常用n=1、2、3、4等數(shù)值來表示電子層離核的遠近。n=1,表示離核最近的電子層,其中的電子能量最低。n=2,表示第二電子層,電子能量稍高。n=3,表示第三電子層,電子能量更高一些……有時也用K、L、M、N、O、P、Q等字母依次表示1、2、3、4、5、6、7等電子層。電子亞層和電子云的形狀即使在同一電子層中的電子,能量也稍有差別,電子云的形狀也不相同。每一個電子層,又可以分作幾個電子亞層,分別用s、p、d、f等符號來表示。第一電子層或K層中只包含一個亞層,即s亞層;第二電子層或L層中包含兩個亞層,即s和p亞層;第三電子層或M電子層中包含有三個電子亞層,即s、p、d亞層;第四電子層中包含四個電子亞層,即s、p、d、f亞層。為了表示不同電子層的亞層,把亞層所屬的電子層的層數(shù)標在亞層符號之前,如1s、2p、3d、4f等。不同亞層的電子云形狀也不相同,s電子云是球形,p電子云是紡錘形,d電子云為花瓣形,f電子云形狀更復雜。電子云的伸展方向電子云不僅形狀不同,而且同屬一種形狀的電子云在空間的伸展方向也不同。s電子云是球形對稱的,在空間各個方向上伸展的程度相同。p電子云在空間有三種伸展方向,f電子云在空間有五種伸展方向。電子層(n)亞層軌道數(shù)n=1s1=12n=2s、p1+3=4=22n=3s、p、d1+3+5=9=32n=4s、p、d、f1+3+5+7=16=42電子的自旋電子不僅在核外空間不停地運動,而且還作自旋運動。電子自旋有兩種狀態(tài),相當于順時針和逆時針兩種方向。常用向上箭頭“↑”和向下箭頭“↓”表示不同的自旋狀態(tài)。核外電子排布三個基本原理、電負性變化規(guī)律,洪特規(guī)則舉例鮑利(Pauli)不相容原理:每個原子軌道中,最多只能容納兩個自旋方向相反的電子。或者說,在同一個原子中,不可能有兩個電子處于完全相同的狀態(tài)。能量最低原理:核外運動著的電子總是盡可能的處于能量最低的狀態(tài)。即電子首先填充能量最低的軌道,然后依次進入能量較高的軌道。洪特(Hund)規(guī)則:在等價軌道(能量相同的原子軌道)上分布的電子,將盡可能分占不同的軌道,且自旋方向相同。電負性(χ)為了綜合表征原子得失電子的能力,1932年鮑林(L.Pauling)首先提出了電負性概念,把原子在分子中吸引電子的能力叫做元素的電負性χ。從元素周期表可以看出,右上方氟是最活潑的非金屬元素,電負性值確定為4.0,電負性最大。然后將其他元素的原子與F相比較,從而得到其他元素的電負性。左下方銫的電負性最小,金屬性最強。在同一周期中,從左到右,隨著原子序數(shù)增大,電負性遞增,元素的非金屬性逐漸增強。在同一主族中,從上到下,電負性遞減,元素的非金屬性依次減弱。副族元素的電負性沒有明顯的變化規(guī)律。一般來說,金屬元素的電負性<2.0,非金屬元素的電負性>2.0。根據(jù)元素電負性的大小,可以衡量元素的金屬性和非金屬性的強弱。但應注意,元素的金屬性和非金屬性之間并沒有嚴格的界限??梢耘袛嗷衔镏墟I的類型(以△Χ判斷)△Χ<1.7,極性共價鍵;△Χ>1.7,離子鍵。C原子有6個電子,其電子排布式為:1s22s22p2原子半徑原子半徑有三種不同的定義。共價半徑:同種元素的兩原子以共價單鍵相連時,兩原子核間距離的一半叫共價半徑.適用非金屬元素。金屬半徑:金屬元素的兩原子以密堆積方式(金屬鍵)結合成金屬晶體時,兩原子核間距離的一半叫金屬半徑。適用金屬元素。范德華半徑:同種元素的兩原子不能以共價鍵相連,只靠分子間力作用時,兩原子核間距離的一半叫范德華半徑。鍵參數(shù)包含的幾個物理量(1)鍵能AB(g)—A(g)+B(g)△H=EAB對于雙原子分子,鍵能EAB等于解離能DAB。但對于多原子分子,則要注意鍵能與解離能的區(qū)別與聯(lián)系。鍵長分子中成鍵兩原子核之間的距離叫鍵長一般鍵長越小,鍵越強。在不同化合物,相同的鍵,鍵長和鍵能并不相等。例如,CH3OH和C2H6均有C-H鍵,而它們的鍵長和鍵能不同。鍵角鍵角是分子中鍵與鍵之間的夾角,在多原子分子中才涉及鍵角。極性分子和非極性分子的區(qū)別非極性分子——正負電荷中心重合的分子。由相同原子組成的雙原子分子,分子中正、負電荷中心互相重合,這些分子都是非極性分子,如H2、O2、Cl2等。由不同原子組成的多原子分子,分子的極性不僅與鍵的極性(電負性)有關,也與分子構型有關,若分子的空間構型對稱,雖然分子由極性鍵組成,鍵的極性相互抵消,整個分子的正、負電荷中心重合,也是非極性分子。例如CO2、CH4。極性分子——正負電荷中心不重合的分子。由不同原子組成的雙原子分子,由于電負性不同,共用電子對偏向電負性較大的原子一方。兩原子之間的化學鍵是極性鍵,這種分子就是極性分子,如HCl、HF、HBr、CO等。對于不同原子組成的多原子分子,化學鍵是極性鍵,當分子的空間構型不對稱時,鍵的極性不能抵消,分子正、負電荷中心不重合,這樣的分子是極性分子。如SO2、NH3、H2O、CH3Cl等分子都是極性分子。用偶極矩判斷分子的空間構型:μ≠0的分子為極性分子,μ越大,分子極性越大。μ=0的分子為非極性分子。非極性分子,在外電場作用下,電子云與原子核發(fā)生相對位移,正、負電荷中心位移,從而產(chǎn)生偶極,這樣形成的偶極稱為誘導偶極。外電場消失時,誘導偶極也隨之消失,分子恢復為原來的非極性分子。極性分子本身具有固有偶極,若在外電場作用下,正、負電荷中心距離會增大,分子偶極矩增大,極性增加,產(chǎn)生誘導偶極。外電場消失時,誘導偶極會消失,但永久偶極不變。分子間作用力包括哪幾種色散力由于各種分子均有瞬間偶極,故色散力存在于極性分子和極性分子、極性分子和非極性分子及非極性分子和非極性分子之間。取向力由極性分子固有偶極的取向而產(chǎn)生的力稱為取向力,它僅存在于極性分子之間。誘導力當極性分子與非極性分子相互靠近時,除了色散力的作用外,還存在著誘導力。極性分子作為電場,使非極性分子產(chǎn)生誘導偶極或使極性分子的偶極增大(也產(chǎn)生誘導偶極),這時誘導偶極與永久偶極之間產(chǎn)生誘導力。因此,誘導力存在于極性分子與非極性分子之間,也存在于極性分子與極性分子之間。在非極性分子間只存在色散力。在極性分子和非極性分子間,有色散力和誘導力。在極性分子之間,則有色散力、誘導力和取向力。大多數(shù)分子的范德華力中,色散力是最主要的,誘導力一般較小,取向力只有當分子的極性很強(如H2O之間)時才占優(yōu)勢。氫鍵形成條件,強弱比較,舉例氫鍵是由于半徑小又帶正電性的氫原子充分靠近時所產(chǎn)生的吸引力。表示方法:X—H…Y形成條件:含有氫原子的分子;氫必須與電負性很大的元素成鍵,通常是O、F、N三種元素原子;與氫成鍵的原子必須具有孤對電子,且半徑很小,只有第二周期元素才可。氫鍵的強度介于化學鍵和分子間作用力之間,其大小和H兩側的原子的電負性有關。(1)氫鍵的強弱與X、Y原子電負性大小有關,X、Y原子電負性越大,形成的氫鍵越強。(2)原子半徑越小,氫鍵越強;鍵極性越大,氫鍵越強;負電荷密度越高,氫鍵越強。F—H…F>O—H…O>O—H…N>N—H…N分子間存在氫鍵時,大大地影響了分子間的結合力,故物質的熔點、沸點將升高。第三章有機化學基礎知識各種烴類物質的結構通式烷烴:CnH2n+2烯烴:CnH2n炔烴:CnH2n-2苯的同系物通式:CnH2n-6代表性烴類衍生物的官能團烴分子中一個或多個氫原子被其他原子或基團取代后生成的有機化合物叫烴的衍生物。
主要有鹵代烷(鹵素)、醇(羥基直接與烴基上的碳原子相連的化合物,—OH)、酚(羥基直接與芳環(huán)上的碳原子相連的化合物)、醚(醇或酚羥基上的氫原子被烴基取代后的產(chǎn)物)、醛、酮(醛和酮均含有羰基官能團)、醌(醌是一類特殊的環(huán)酮,可由芳香族化合物制備,但醌環(huán)沒有芳香族化合物的特性,作為芳烴的衍生物來命名)、羧酸(—COOH)及羧酸衍生物(羧酸分子中羥基上的氫原子被其他原子或原子團取代后的產(chǎn)物叫羧酸衍生物)等化合物。順反異構現(xiàn)象烯烴分子中順反異構是由于碳碳雙鍵不能旋轉而導致的分子中原子或原子團在空間的排列形式不同而引起的異構現(xiàn)象。當兩個雙鍵碳各自連有兩個不同的原子或原子團時,則存在兩種不同的空間排列方式,即順反異構,形成兩種不同的化合物。當雙鍵碳上有一個碳原子連有兩個相同的原子或原子團時,則不存在順反異構。根據(jù)IUPAC命名法,順反異構體的構型是用Z(德文Zusammen,同)表示順式結構,E(德文Entgegen,對)表示反式結構。共軛體系,共軛結構共軛體系具有離域鍵的體系。共軛分子含共軛π鍵的分子。π電子不是局限于2個碳原子之間,而是分布于4個(2個以上)碳原子的分子軌道,稱為離域軌道,這樣形成的鍵叫離域鍵(大π鍵)。共軛效應——在共軛體系中,由于原子間的相互影響,使整個分子電子云的分布趨于平均化的傾向。共軛結構就是有單雙鍵交替的結構,凱庫勒式是苯環(huán)的最早表示結構,就是單雙鍵交替。苯環(huán)取代反應的定位規(guī)律。代表性的第一類定位基,第二類定位基,取代反應的難易程度。定位規(guī)律:苯環(huán)上引入一個取代基之后,再導入第二個取代基時,取代基所占的位置主要取決于原有取代基的性質。苯環(huán)上原有取代基稱為定位基。第一類定位基(鄰、對位定位基):能將苯環(huán)活化,使苯環(huán)的親電取代反應變得比苯容易,新導入的第二個取代基進入它的鄰位和對位。常見的有:—NR2、—NHR、—NH2、—OH、—OR、—NHCOR、—R、—X、—OCOR等。第二類定位基(間位定位基):能將苯環(huán)鈍化,使苯環(huán)的親電取代反應變得比苯困難,新導入的第二個取代基進入它的間位,—NO2、—CN、—SO3H、—CHO、—COOH、—COOR、—CF3、—CONR2等。有機化合物沸點比較隨著相對分子質量的增加,直鏈烷烴的沸點逐漸升高。碳原子數(shù)相同的烷烴,支鏈越多,沸點越低。烯烴的沸點隨相對分子質量的增加而升高。簡單炔烴的沸點比相應的烯烴、烷烴要高。環(huán)烷烴沸點比相同碳原子數(shù)的鏈烴高。烷基苯的沸點隨著相對分子質量的增大而提高。一鹵代烷的沸點比相應的烷烴高。相同烷基的一鹵代烷中,沸點高低次序是:RI>RBr>RCl。在同一級鹵代烷的各種異構體中,直鏈異構體的沸點最高,支鏈越多,沸點越低。飽和一元醇隨著碳原子數(shù)目的增加而上升,碳原子數(shù)目相同的醇,支鏈越多,沸點越低。由于分子間可以形成氫鍵,所以酚的沸點高于相對分子質量與之相當?shù)臒N。低級醚的沸點比同碳原子數(shù)醇低,與相對分子質量相當?shù)耐闊N幾乎接近。醛、酮的沸點比相對分子質量相近得醇低得多,但比醚高。羧酸的沸點比相對分子質量相近的醇高。羧酸的沸點隨著相對分子質量的增加而升高,且直鏈的一元飽和羧酸比帶支鏈的沸點高。羧酸分子中的羥基被其他原子或原子團取代后的產(chǎn)物稱為羧酸衍生物。當取代基分別是鹵素、氨基、酰氧基、烷氧基時,其產(chǎn)物分別稱為酰鹵、酰胺、酸酐、酯。酰鹵的沸點比相應的羧酸低。酸酐的沸點比相應的羧酸略高,比相對分子質量相近的羧酸低。第四章膠、染料胺類化合物的分類,堿性強弱比較根據(jù)氮上氫被取代的數(shù)目分類:根據(jù)氨分子中氫原子被烴基取代的數(shù)目,胺分為伯胺(1個氫原子被取代)、仲胺(2個氫原子被取代)和叔胺(3個氫原子被取代),伯胺、仲胺、叔胺也相應稱為一級胺或1°胺,二級胺或2°胺,三級胺或3°胺。根據(jù)取代基類型,即與N相連的烴基類別,分為脂肪胺和芳香胺。根據(jù)所含氨基的數(shù)目分為一元胺、二元胺和多元胺。胺和氨相似,分子中氮原子上具有未共用電子對,能接受一個質子形成銨離子,故胺具有堿性,能與大多數(shù)強酸反應生成鹽。在氣態(tài)時堿性為:(CH3)3N>(CH3)2NH>CH3NH2>NH3在水溶液中堿性為:(CH3)2NH>CH3NH2>(CH3)3N>NH3原因是氣態(tài)時,僅有烷基的供電子效應,烷基越多,供電子效應越大,故堿性次序如上。水溶液中,電子效應、空間效應和溶劑化效應共同影響的結果。電子效應:3°胺>2°胺>1°胺空間效應:1°胺>2°胺>3°胺溶劑化效應:1°胺>2°胺>3°胺不同胺類堿性:脂肪胺>氨>芳香胺pKb<4.704.75>8.40重氮化反應低溫(一般5℃以下)及強酸水溶液中芳香族伯胺與亞硝酸反應,生成芳基重氮鹽。有機化合物結構與顏色的關系根據(jù)發(fā)色理論和發(fā)色團學說,有機化合物的顏色與結構的關系主要有以下幾方面:共軛雙鍵的數(shù)目與顏色的關系在共軛雙鍵體系中,共軛雙鍵越長,共軛體系越大,則其選擇吸收的光線波長也越長,因而產(chǎn)生深色效應。共軛體系內的極性基團對顏色的影響在共軛體系的兩端存在極性基團(強的供、吸電子基團)時,可使分子的極性增強,大π鍵中的電子流動性增強,降低了分子激化所需要的能量,使吸收光量子向長波方向移動(紅移現(xiàn)象),產(chǎn)生深色效應。如果共軛體系分子的兩端分別對稱地連接供吸電子基團,電子流動性更加增強,深色效應更顯著。分子的離子化對顏色的影響化合物在介質的作用下發(fā)生離子化,產(chǎn)生電荷,使共軛體系內供電子基團的供電子性或吸電子基團的吸電子性均獲得加強,促使共軛體系內的電子更加活躍,激化能更小,于是吸收光譜向長波方向移動,產(chǎn)生深色效應。如:色酚AS溶解于燒堿后溶液變成黃色。分子的共平面性和對稱性對顏色的影響當分子和所有的基團都處于同一平面并且對稱時,共軛效應才能得到最大的發(fā)揮,電子云在整個分子中的流動性得以增強,激化能降低,產(chǎn)生深色效應。分子中的共軛雙鍵有利于分子的共平面性,單鍵自由旋轉不利于分子的共平面性。從下面兩分子結構做比較來看,后者比前者雖然相對分子質量減少了一半,但顏色并未明顯變淺,原因是前者分子中的單鍵可以自由旋轉,使分子很難處于同平面上。其他外界因素對化合物顏色的影響影響化合物顏色的因素除了自身的結構外,外界因素也是不可忽視的。如溶劑、介質、物質溶液的濃度、溫度、光照強度等對物質的顏色都有影響。如溶液濃度過高,由于化合物的結構特征決定了其分子在溶液中呈現(xiàn)聚集狀態(tài),不能很好地選擇性地吸收光譜,顏色發(fā)生變化,或深或淺。(例子詳見kP129)染料與顏料的異同點染料:通過化學和物理的方法,能與被染物(紡織纖維、紙張、塑料)通過分子間作用力產(chǎn)生吸附和固著,在被染物中以單分子的形式吸收可見光并反射出該可見光的補光,使被染物呈現(xiàn)牢固而均勻的色澤,且符合環(huán)保要求的有色物質稱為染料。顏料:一般與被染物間無親和力,通過黏合劑(高分子成膜有機化合物)將顏料機械固著在被染物表面,使被染物著色。如油漆、建筑涂料、紡織品印花涂料等均屬顏料范疇。染料和顏料的共同特點是:分子能選擇性地吸收某一波長范圍的可見光,從而顯現(xiàn)出鮮艷的顏色;能以一定的方法使被染物上色;具有符合使用要求的堅牢度和環(huán)保性。染料除上述特點外,還必須與被染物分子產(chǎn)生分子間作用力(親和力);具有良好的染色穩(wěn)定性和良好的染后使用性能;能直接和間接溶解于水或均勻穩(wěn)定地分散在染色介質中。染料按應用分類,每一類染料適合染什么纖維染料按應用分類可分為:直接染料、活性染料、還原染料、硫化染料、不溶性偶氮染料(又稱冰染料)、分散染料、酸性染料、中性染料、陽離子染料、熒光染料等。另外也把染料分為纖維素纖維用染料、合成纖維用染料、蛋白質纖維用染料。如纖維索纖維用染料主要是指用于染棉麻、粘膠纖維的直接、活性還原、硫化等染料;分散染料主要用于染合成纖維中的滌綸。下面簡單介紹幾種主要的染料。直接染料分子中含有可溶性基團和—NH2、—OH等極性基團,可溶解于水。不需要任何媒染劑即可直接對纖維素纖維染色。大部分屬于偶氮結構,染料分子較大,分子共平面性好,對稱性好,色譜齊全。不足的是染料染色后色光不太鮮艷,染濃色濕處理牢度較差?;钚匀玖戏肿又泻心芘c纖維分子中的—NH2、-OH等發(fā)生化學反應的基團,染色時在一定條件下(一般是堿性條件)和纖維生成共價鍵。染料中與纖維發(fā)生反應的基團稱為活性基團?;钚匀玖现饕蓛刹糠纸M成:一個是染料母體,是染料的發(fā)色部分,另一個是活性基團。活性染料能溶解于水,能用于纖維素纖維、蛋白質纖維的染色。色譜齊全,顏色鮮艷,牢度特別是濕處理牢度優(yōu)良。還原染料又稱為士林染料。一般不直接溶解于水,染色時需用保險粉在強堿性溶液中將染料還原成可溶解于水的隱色體鈉鹽后完成對纖維素纖維的上染,上染后再經(jīng)過氧化等后處理,把隱色體氧化成原來結構的染料固著在纖維中完成染色。還原染料顏色鮮艷,各項牢度指標優(yōu)良,但染料成本較高,染色工藝相對復雜,常用于染淺色棉織物和高檔織物。硫化染料大多不溶解于水和有機溶劑。染色時需將染料用硫化堿溶液處理,把染料還原成可溶解于水的隱色體鈉鹽后對纖維素纖維上染,然后將上染后的纖維經(jīng)氧化等后處理使染料恢復成原來的硫化染料完成染色。硫化染料以黑色和藍色最為優(yōu)良,常用于染黑色棉織物。染色成本低,但染色過程相對復雜,染色過程有硫化氫氣體,不環(huán)保。不溶性偶氮染料又稱冰染料和納夫妥染料。是由色酚(酚類化合物)和色基(芳香伯胺類化合物)兩部分構成。其染色過程可以看成是在纖維上合成不溶解于水的色淀過程。不溶性偶氮染料以紅色、紫色、藍色、醬色等色光見長。染深色時各項牢度優(yōu)良,染色成本低廉。但該染料染色工藝復雜,工藝控制要求較高,染色過程不環(huán)保,織物服用過程中染料容易分解出芳香胺類物質。因此,不溶性偶氮染料逐漸被淘汰。分散染料分子極性很小,不含水溶性基團,只含少量極性基團,因此微溶解于水。主要用于滌綸等合成纖維的染色。分散染料色譜齊全,各項牢度指標良好,是合成纖維的優(yōu)良染料,用量較大,染料成本適中,但染色條件較高,對染色設備要求較高。分散染料也是目前發(fā)展較為快速的一類染料。第五章碳水化合物、漿料和纖維素纖維代表性單糖、二糖、多糖的結構式還原糖和非還原糖的例子單糖的氧環(huán)式結構中有苷羥基,在溶液中可以轉變?yōu)殚_鏈式結構,所以單糖均是還原糖。麥芽糖與纖維二塘也是還原糖。麥芽糖中的第二個葡萄糖單元仍然保留有苷羥基,因此在水溶液中可以轉變?yōu)殚_鏈結構。麥芽糖為α—葡萄糖苷;纖維二糖為β—葡萄糖苷。多糖沒有還原性,為非還原糖。如何鑒別還原糖和非還原糖,所用試劑能與斐林試劑反應產(chǎn)生磚紅色沉淀,或與托倫斯試劑發(fā)生銀鏡反應的糖叫還原糖;不能反應的糖叫非還原糖。單糖的氧環(huán)式結構中有苷羥基,在溶液中可以轉變?yōu)殚_鏈式結構,所以單糖均是還原糖。上漿的目的,漿料的分類,基本性能,區(qū)分各種漿料食用淀粉:玉米淀粉、小麥淀粉、米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉為了降低經(jīng)紗斷頭率,提高經(jīng)紗的織造性能及產(chǎn)品質量,必須賦予經(jīng)紗以更高的耐磨性,黏附突出在紗條表面的毛羽,適當增加經(jīng)紗的強度,并盡可能地保持經(jīng)紗原有的彈性,盡可能地使經(jīng)紗的斷裂伸長率不要降低太多。食用淀粉:玉米淀粉、小麥淀粉、米淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉野生淀粉:橡子淀粉、木薯淀粉、石蒜粉等淀粉野生淀粉:橡子淀粉、木薯淀粉、石蒜粉等植物膠:海藻膠、槐豆膠、田仁粉、阿拉伯樹植物膠:海藻膠、槐豆膠、田仁粉、阿拉伯樹天然漿料動物膠:骨膠、皮膠、明膠、魚膠等動物膠:骨膠、皮膠、明膠、魚膠等淀粉衍生物:羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、尿素淀粉衍生物:羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、尿素、淀粉等半合成漿料半合成漿料變性淀粉:氧化淀粉、交聯(lián)淀粉等變性淀粉:氧化淀粉、交聯(lián)淀粉等纖維素衍生物:羧甲基纖維素、甲基纖維素等主漿料纖維素衍生物:羧甲基纖維素、甲基纖維素等(黏著劑)聚乙烯醇類:聚乙烯醇(PVA)、變性聚乙烯醇聚乙烯醇類:聚乙烯醇(PVA)、變性聚乙烯醇合成漿料合成漿料聚丙烯酸類:聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉等聚丙烯酸類:聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉等其他類合成高聚物:聚乙二醇、苯乙烯丁烯二酸共聚物等其他類合成高聚物:聚乙二醇、苯乙烯丁烯二酸共聚物等經(jīng)紗上漿所用材料種類甚多,可劃分為兩大類:一類是黏著劑,另一類是助劑。經(jīng)紗經(jīng)過上漿后,主要依靠黏著劑,提高織造性能,因此又稱為主漿料。主漿料是一類高分子化合物,根據(jù)來源可分為:(如上)助劑是為了改善黏著劑某些方面性能不足所用的輔助料,用量不大、種類不少、性質不同,稱為輔漿料。輔漿料目的是改善主體黏著劑的不足,促使主漿料能有效地發(fā)揮作用,從而改善漿液性能,提高漿紗質量和織造效率。這些助劑可以統(tǒng)稱為輔漿料。表面活性劑還有消除靜電干擾的作用、乳化作用、分散作用、消泡作用等。油脂使主漿料分子間的結合松弛,可塑性增大,因而獲得柔軟性,同時油脂也能增大漿膜的平滑性,降低漿紗的摩擦系數(shù),從而在織造過程中,減少漿膜脫落,降低斷頭,提高漿紗質量。防腐劑可以防止?jié){液變質,坯布發(fā)霉。防腐劑的品種和用量隨漿液種類、pH值、氣候條件以及坯布運輸存放的條件和時間長短而定。蠟由少量的油劑獲得平滑性,減少摩擦,并增加抗靜電性,手感爽滑,同時又不減弱漿液黏附力及漿膜強度,可提高織造效率。1.淀粉類漿料淀粉類漿料主要是指對天然淀粉進行變性,也就是變性淀粉漿料。此類漿料已成為全棉等天然纖維素纖維的主體漿料,也是滌棉等混紡紗的主要漿料之-。它的應用可分為三個階段:第一代變性淀粉,是指酸解淀粉、氧化淀粉和糊精等;第二代變性淀粉則主要包括醚化淀粉(CMS等)、酯化淀粉(醋酸酯、磷酸酯等)、交聯(lián)淀粉和陽離子淀粉等。這是一類淀粉衍生物,是通過在淀粉大分子的羥基上引人一個基團或引人一個低分子物,已成為常用的主體漿料。第三代變性淀粉,主要是接枝淀粉,它是在淀粉大分子鏈上引人具有一定聚合度的高分子化合物,使淀粉的性能有了顯著的改變,從而可在合成纖維混紡織物中作為主體漿料使用,在滌棉混紡紗上漿中,它的使用比例可達70%~80%,甚至可進一步作為單組分漿料在經(jīng)紗上漿中使用。2.PVA漿料PVA即聚乙烯醇,是一-種典型的水溶性合成高分子化合物,是由聚醋酸乙烯酯通過醇解而得。PVA是一種很好的漿料,它的成膜性非常好,形成的漿膜堅韌耐磨且富有彈性,漿膜吸濕性好,有利于織造,漿液的穩(wěn)定性好,對天然纖維和合成纖維有較好的黏附性,因而一直被廣泛地用作滌棉混紡紗線上漿的主漿料。但是,PVA漿料由于難以生物降解和回收利用,長期沉積會引起生態(tài)破壞,歐洲些國家(德國等)目前已禁止使用,國內也已提出少用或不用PVA的發(fā)展戰(zhàn)略。近年來,為了替代PVA漿料,國內外已經(jīng)開展了許多研究工作并取得一定成效。3.丙烯酸類漿料丙烯酸類漿料是丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混物的總稱。常用的聚丙烯酸類漿料可分為三類。一類是聚丙烯酸鹽類,是由丙烯酸(鹽)、丙烯腈、丙烯酰胺形成的共聚物。它們與天然纖維的親和力好,般只用于親水性纖維的上漿,但由于吸濕性大,再黏性嚴重,常作為輔助漿料來使用。第二類是聚丙烯酰胺漿料,由丙烯酰胺單體直接聚合而成,此類漿料吸濕性大,再黏性嚴重,但退漿容易,生化降解快,與親水性纖維黏附性好,與其他漿料的混溶性很好,常與淀粉或PVA混合使用,用于細特高密純天然纖維面料的經(jīng)紗上漿,也用于滌棉混紡紗上漿。第三類漿料是以聚丙烯酸酯為主體的合成漿料,它是丙烯酸類漿料最主要的品動,這一類漿料與疏水性纖維有良好的黏附性,其漿膜比PVA漿料柔順,強度較低,但變形能力大,有利于減少漿紗毛羽,提高漿紗耐磨性。5.棉纖維的形態(tài)結構特點橫截面:腰圓形??v向:呈不規(guī)則的沿長度方向不斷改變的螺旋形轉曲。正常成熟的棉纖維縱向呈扁管狀,中間略粗,兩端略細,并且具有許多天然轉曲,纖維中部轉曲最多,梢部次之,根部最少;橫截面呈腰圓形,有中腔。轉曲數(shù)的多少與棉纖維的成熟度和棉花的品種有著密切關系。一般情況下,正常成熟的細絨棉轉曲數(shù)為39~65個轉曲/cm;未成熟的棉纖維壁薄,轉曲較少;而過成熟的棉纖維呈棒狀,轉曲也少。長絨棉的轉曲數(shù)比細線棉多。轉曲多的棉纖維,纖維間的抱合力大.紡紗性能好成紗強度高。纖維的長度與寬度之比為1000~3000。第六章氨基酸、蛋白質和蛋白質纖維氨基酸分類方法分為芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸兩大類。脂肪族氨基酸可按氨基和羧基的相對位置分為α—氨基酸,β—氨基酸,γ—氨基酸,δ—氨基酸等。由蛋白質水解得到的氨基酸絕大部分都是α—氨基酸??s絨性產(chǎn)生的原因及防縮整理的方法由于羊毛有定向摩擦效應,高彈恢復性和天然卷曲,使得當羊毛在濕熱條件及化學試劑作用下,經(jīng)外力揉搓擠壓,纖維發(fā)生相互間滑移,糾纏,咬合,使織物收縮形成緊密的氈片,稱之為縮絨。為避免縮絨,采用破壞羊毛鱗片或填平鱗片的方法,使纖維表面光滑。常用的方法有氧化法、樹脂法。一是氧化法又稱降解法,它是利用化學試劑使羊毛鱗片變形,以降低摩擦效應,減少纖維單向運動和糾纏能力。常用的化學試劑有次氯酸鈉、氯氣、氯胺、氫氧化鉀、高錳酸鉀等。二是樹脂法也稱添加法,是在羊毛上涂以樹脂薄膜,減少或消除羊毛之間的摩擦效應,或使纖維的相互交叉處黏結,限制纖維的相互移動,從而導致羊毛失去縮絨性。使用的樹脂有脲醛、蜜胺甲醛、硅酮、聚丙烯酸酯等。等電點的概念,氨基酸等電點比較在不同pH值的氨基酸溶液中,氨基酸以正離子、偶極離子和負離子三種形式存在,它們之間形成一種動態(tài)平衡。使氨基酸處于等電狀態(tài)時溶液的pH值,稱為該氨基酸的等電點,用pI表示。中性(pI值為6.2~6.8)和酸性氨基酸(pI值為2.8~3.2)等電點小于7;堿性氨基酸等電點大于7(pI值為7.6~10.8)。蛋白質的一級、二級、三級、四級結構蛋白質的一級結構指蛋白質多肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序,蛋白質的一級結構是最基本的、最穩(wěn)定的結構,它包含著決定蛋白質高級結構的因素。蛋白質的二級結構,蛋白質肽鏈不是直線型的,在空間也不是任意排布的,而是折疊和盤曲的,具有一定的構象。蛋白質的二級結構是由肽鏈之間的氫鍵形成的。一條肽鍵可以通過一個酰胺鍵中的氧與另一個酰胺鍵中的氫形成氫鍵,從而繞成螺旋形a—螺旋結構,肽鏈間還可通過氫鍵形成β—折疊結構。蛋白質的三級結構,由于肽鏈中除了含有形成氫鍵的酰胺鍵外,有的氨基酸中含有的羥基、巰基、烴基、游離氨基與羧基等,可以借助靜電引力、氫鍵、二硫鍵(—S—S—)及范德華作用力等將肽鏈連在一起,形成蛋白質的三級結構。蛋白質的四級結構,蛋白質由兩條或兩條以上具有三級結構的多肽鏈通過疏水作用力、鹽鍵等次級鍵相互締合而成,每一個具有三級結構的多肽鏈稱為亞基。其四級結構是指蛋白質分子中亞基的立體排布、亞基間相互作用與接觸部位的布局,但不包括亞基內部的空間結構。蠶絲纖維的形態(tài)組成由兩條平行的單絲組成,單絲內部為絲素,包覆在它四周的是一層非纖維狀的絲膠。橫截面:桑蠶絲截面近似半橢圓形或三角形。柞蠶絲截面為鈍三角形??v向:桑蠶絲較平直光滑,柞蠶絲縱向有條紋。羊毛纖維的形態(tài)結構特征羊毛的內部結構,羊毛的主要成分是角蛋白。羊毛角蛋白是由18種以上α—氨基酸組成的天然聚酰胺類高分子。橫截面:呈圓形或橢圓形??v向:表面覆蓋有鱗片層,具有天然卷曲。第七章高分子化合物和合成纖維高聚物的平均分子量有哪幾種表示方法將聚合物中所有分子的聚合度和相對分子質量進行統(tǒng)計得到所謂的平均分子量。高聚物相對分子質量的統(tǒng)計計算方法是多樣的,統(tǒng)計方法不同則相對分子質量的數(shù)據(jù)不同。目前主要有數(shù)均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)、粘均分子量(Mη)和Z均分子量。高聚物的特點高分子化合物又稱高聚物,由兩個或兩個以上官能度的單體,彼此通過共價鍵結合形成相對分子質量在1000以上的化合物。高分子化合物的特點和性能與低分子化合物存在明顯的差別。與低分子化合物比較,相對分子質量大和相對分子質量存在多分散性是高分子化合物最根本的特征。高分子材料一般具有一定的強度、彈性、韌性、耐沖擊性和可塑性,表現(xiàn)出良好的機械性能,可用于合成塑料、橡膠和纖維材料;高分子溶液和熔體具有一定的黏度;由于高分子分子間作用力巨大,所以高分子化合物無氣態(tài)。聚合反應的種類,縮聚反應和加聚反應的代表化合物(反應式詳見kP194-197)分為兩大類,一類是縮合聚合反應,簡稱縮聚反應;另一類是加成聚合反應,簡稱加聚反應??s聚反應舉例,合成聚酯也可用于羥基和羧基間的縮合,但單體總和必須是官能度在2以上的單體。通常采用羥基酸或二元醇與二元酸合成聚酯。這屬于直接酯化法,聚酯的形成也可采用酯交換法,如滌綸的生產(chǎn)。聚酰胺的形成過程:其一酸的銨鹽加熱,這是工業(yè)上制取聚酰胺的主要方法之一,例如:合成錦綸66。其二酰氯或酸酐與胺反應。其三酯與胺的縮合。加聚反應舉例,不飽和的單體(烯烴、二烯烴、炔烴)在引發(fā)劑作用下,可以快速聚合形成高分子,反應過程中無小分子物質產(chǎn)生。例如,過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑引發(fā)苯乙烯加成聚合反應。加聚反應的終止方式加聚反應的終止方式有雙基結合終止和雙基歧化終止兩種方式。雙基結合終止是由兩個長鏈自由基相互結合終止。雙基歧化終止,兩個長鏈自由基自行終止。即一個大分子自由基抽取另一個大分子自由基的氫原子發(fā)生歧化反應而終止(也就是一個被還原,另一個被氧化)。此階段不再產(chǎn)生新的自由基。滌綸、腈綸、錦綸的合成方式和主要單體(反應式詳見kP199-201)滌綸的分子結構組成:聚對苯二甲酸乙二醇酯;原料:對苯二甲酸和乙二醇。合成方式:酯交換法(對苯二甲酸與甲醇在硫酸催化下進行酯化,用乙二醇進行酯交換,BHET縮聚為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET));直接酯化法(對苯二甲酸和乙二醇直接酯化成BHET,再縮聚成PET,反應式如下)。聚己內酰胺(錦綸6的原料)的合成:部分己內酰胺在水的存在下發(fā)生水解開環(huán),生成氨基己酸,氨基己酸與己內酰胺進行加聚反應形成聚合體(或氨基己酸之間通過縮合形成聚合體)聚己二酰己二胺(錦綸66原料)的合成,一般以等摩爾比首先生成鹽后再進行縮聚。腈綸原料的分子主要組成是丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸的三元共聚物,分子組成:三元聚合物的合成通常以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑的加聚反應。區(qū)分碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機高分子碳鏈高分子是分子主鏈全部由碳原子以共價鍵相連接組成,大多數(shù)由加聚反應制得。雜鏈高分子是分子主鏈中除含有碳外,還有其他元素并以共價鍵相連接組成。這類聚合物是由縮聚反應或開環(huán)反應制得,主鏈帶有極性,所以較易水解,但耐熱性、強度較高。元素高分子是指主鏈中不含碳原子而含有無機元素的高分子。分為有機和無機高分子。前者具有無機物的熱穩(wěn)定性和有機物的彈塑性,缺點是強度較低;后者耐高溫性能優(yōu)異但強度較低。第八章表面活性劑表面活性劑的分類。每大類的小分類,區(qū)分各類表面活性劑陰離子表面活性劑,產(chǎn)量最高的表面活性劑。這類表面活性劑溶于水時,附著在親油基上的部分變?yōu)殛庪x子,即起表面活動作用的基團是陰離子。陽離子表面活性劑,在水溶液中發(fā)生電離產(chǎn)生活性作用的基團是陽離子。陽離子表面活性劑的親水基離子中含有氮原子,根據(jù)氮原子在分子中的位置不同分為胺的鹽類、季銨鹽類和雜環(huán)型三類。兩性離子表面活性劑一般是指分子內同時含有陽離子和陰離子的一類表面活性劑。由胺的鹽類構成陽離子和羧酸鹽構成陰離子的稱為氨基酸類兩性離子表面活性劑;由季銨鹽陽離子和羧酸鹽陰離子所構成的稱為甜菜堿類兩性離子表面活性劑。非離子表面活性劑在水溶液中不能電離,以羥基(—OH)或醚鍵(—O—)等作為親水基。用作潤濕劑和滲透劑的表面活性劑主要是陰離子和非離子表面活性劑。臨界膠束濃度,不同濃度分布狀態(tài)表面活性劑形成膠束時的最低濃度被稱為臨界膠束濃度(CMC)。一般為0.001~0.02mol/L,或0.02%~0.4%。一旦表面活性劑在水中的濃度大于CMC時,表面活性劑就會離開原有的集合體,吸附在被增溶物界面上,形成新的膠束。被表面活性劑分子包圍起來的憎水性物質的最外層是由親水基團構成的,與周圍水分子有良好的親和性,有機物在水中的溶解度就會顯著增大。表面
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