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第一章 纤维素纤维1、画出棉纤维的横向形态结构图，并标示出其各部分的名称，以及各部分的物质组成，描述纵向结构。横向形态结构： 初生胞壁：主体是纤维素，但含较多杂质。次生胞壁：主要是纤维素。胞腔：原生质残渣（沉积在纤维内壁上），蛋白质，矿物盐，色素。棉纤维的纵向形态：扁平带状，有天然扭曲，6-10捻/毫米，纤维越细，捻数越多。2、麻纤维形态结构的主要特征是什么？横向：椭圆形或多角形，内有胞腔；纵向：有竖纹或横节（麻节）。3、写出纤维素的分子结构式，指出其分子结构特征分子结构特征：1.由b-d-葡萄糖剩基通过1,4-甙键连接而成，含大量甙键(缩醛性质)。2.相邻葡萄糖环倒置，在纤维素大分子上对称分布，形成晶格；无定形区可以有阶梯式。3.重复单元数不等于聚合度（以倒置式代表纤维素的结构式）DP=n，重复单元数=（n-2)/2。4.含有大量羟基，可发生醇类的反应。分子间可形成氢键。4、比较棉、丝光棉、麻、普通粘较纤维的聚集态结构（包括无定形部分、结晶度、取向度、适用的聚集态结构模型）棉、麻：可用缨状原纤维模型。它们的无定形区是由原纤之间由一些大分子联结起来形成的。普通粘胶纤维：适用缨状微胞模型，无定形区的大分子链无规卷曲且相互缠绕，结晶区和非结晶区不能截然分开，同一根分子链可能穿过晶区和非晶区。麻纤维：聚合度高，结晶度高，取向度高。棉纤维：聚合度高，结晶度高，取向度较高。粘胶纤维：聚合度低，结晶度低，取向度低。 丝光棉比普通棉取向度大，结晶度小。5、画出棉、麻、普通粘较纤维的S-S曲线，比较棉、麻、粘胶的S-S曲线的差异（模量、断裂强度、断裂延伸度、屈服点等）并从结构的角度进行解释。从结构来分析：一般取向度越高，结晶度越高，强度越高，模量越大，断裂延伸度越小。 断裂肌理不同：棉麻（天然纤维素纤维）断裂肌理：由于大分子排列的不整齐性，纤维上存在薄弱环节，当纤维受力时，会在此处首先断裂，这是共价键先断裂。原因：聚合度高，取向度高，结晶度高，氢键共价键。粘胶纤维的断裂肌理：分子间氢键断裂，产生相对滑移。原因：聚合度低，取向度低，结晶度低，氢键干强力。水有润滑作用，能缓和应力不匀，部分消除弱点，分子间建立交联，强度下降。粘胶：湿强力粘胶纤维的强度。8、纤维素纤维的形变机理是什么？氢键交键的形变：形变很小，类型：普弹形变，可恢复。分子链间或结构单元的取向：形变较大，类型：（强迫）高弹形变，Tg以上时可恢复。分子链间的滑移：形变大，类型：塑性形变，不可恢复。9、什么是纤维的弹性？其大小用什么来表征？弹性大小会影响织物的哪些服用性能？从分子结构和聚集态结构来分析纤维素纤维中棉、麻、粘胶的弹性性质。纤维的弹性：纤维变形后回复原状的能力。纤维弹性指标:形变回复度，功回复度。弹性影响织物的外观：回弹性高，外观挺括； 耐用性：回弹性高，耐用性高。棉、麻纤维弹性差的原因：主链是糖环。比较僵硬，内旋转困难，难产生高弹形变，一般产生普弹形变。氢键太多。分子间氢键进一步限制了内旋转，低形变时，可产生普弹形变，高应力时，氢键可被拆散，产生分子链段的移动，形变较大，分子链段移动到新的位置后，可产生新的氢键，将形变固定“应变硬化”现象。粘胶弹性差的原因：除上述原因同外，粘胶分子量小，结晶度小，取向度低。变形特点：分子链易滑移，易产生塑性形变。弹性小，湿态弹性更小。10、织物的耐用性与纤维的哪些物理机械性能有关？强度：足够高后，就不是主要因素。延伸度：越高耐用性越好。弹性：越大耐用性越好。外力：越小耐用性越好。松弛时间：越长耐用性越好。各因素的影响作用：高应力时，强度起决定作用；低应力时，弹性起决定作用。11、什么是纤维的吸湿率和含水率？纤维的吸湿性能与哪些因素有关？与织物的服用性能有何关系？吸湿率（回潮率）：纺织纤维内水分质量与绝对干燥纤维质量之比的百分数。含水率：纺织纤维内水分质量与未经烘干纤维质量之比的百分数。影响纤维吸湿性的因素：极性基团（羟基、氨基）越多，吸湿率越大；吸湿发生在无定形区和结晶区表面；吸水量与无定形区含量成正比。吸湿性越高，舒适性（吸湿排汗）、抗静电性越好，防污性越差。12、酸对纤维素纤维的作用发生在大分子结构的何部分？什么反应？酸的作用？对结构和性能有什么影响？为了保持纤维的性能，在用酸处理时要注意些什么？纤维素纤维在受酸处理后的损伤可以从哪几个方面判断？酸对纤维素纤维的作用发生在大分子结构的甙键，属于水解反应。 酸降解对纤维素纤维的影响：聚合度降低：甙键断裂后，纤维素纤维聚合度降低，分子量下降，水解产物是水解纤维素，完全水解产物是葡萄糖。末端增加：潜在醛基增加，还原性增加铜值增加。强度下降：聚合度、分子量下降。酸处理注意事项：纤维素纤维对弱的有机酸有一定的稳定性，可小心使用；温度越高，降解越大，高温强酸是最危险的；使用强酸后一定要充分洗净，决不能带酸烘干；降解程度与时间成正比，与酸接触时间越短越好。酸损伤的测定：聚合度越低，损伤越严重；铜值越大，损伤越严重；强度越低，损伤越严重。13、纤维素的氧化降解形成哪些产物？对纤维的强度有何影响？纤维素的氧化降解产物：不同的氧化剂会形成不同的降解产物，共7种。HIO4 ：同时将相邻的两个羟基氧化成醛；有潜在损伤。NaClO2：只能将醛基氧化成羧基，末端的潜在醛基，先经其他氧化剂氧化的产物；氧化作用缓和；无潜在损伤。NaClO：将羟基直接氧化成醛基；氧化作用较剧烈；有潜在损伤。对纤维强度的影响：表面上看分子链未断裂，分子量不下降，强力不下降；但有可能发生“潜在损伤”， 将氧化后的纤维先经碱煮处理再测其强力，强力下降。14、什么是纤维的潜在损伤，其机理和条件是什么？用什么方法测出漂白以后的潜在损伤？“潜在损伤”现象：氧化后的纤维直接测定其强力时，强力无明显下降，氧化的产物只是某些葡萄糖环发生破裂，并无真正的分子链断裂。将氧化后的纤维先经碱煮处理再测其强力，强力下降。“潜在损伤”机理：还原型氧化纤维素发生-醚键分裂，反应造成纤维素分子链断裂，从而使分子量降低，强度降低。分裂条件：-C上接负电性强的基团-C上有H-C上有醚键碱性条件测量漂白后的潜在损伤的方法：氧化后的纤维直接测定其强力时，强力无明显下降用铜铵溶液（碱性）测定氧化产物的分子量时，分子量降低将氧化后的纤维先经碱煮处理再测其强力，强力下降15、试述纤维素纤维的碱氧化作用，为什么印染厂规定轧碱以后的棉织物不能长时间堆置在布车中？碱氧化作用：在高温碱性条件下，纤维素会发生损伤。原因（防止纤维素被氧化和降解）：高温下，空气中的氧气将纤维素氧化，碱有催化作用氧化纤维素在碱性条件下发生分裂高温下，碱可能会从末端开始使纤维素逐渐降解第二章 聚酯纤维1、涤纶的分子结构与分子结构特征涤纶的分子结构：结构特征：PET是具有对称性苯环结构的线型分子，没有大的支链，因此分子线型很好，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列。PET分子中的 刚性较大，因此，纯净的PET熔点高。由于分子内C-C键的内旋转，故分子存在两种空间构象PET分子链的结构具有高度的立体规整性，所以苯环几乎处在同一个平面上，这样使得相邻分子上的凹凸部分便于彼此镶嵌，从而具有紧密敛集能力和结晶倾向。PET分子间没有特别强大的定向作用力，相邻分子的原子间距均是正常的范德华距离，其单元晶格属三斜系，大分子呈平面性。2、试述涤纶的聚集态结构（结晶度、取向度、聚集态结构模型）涤纶的结构比较紧密（无定形区也较紧密）。涤纶分子的基本结构中虽含有苯环，难以绕单键内旋转，该部分较为硬挺，但在基本结构单元中还存在一定数量的亚甲基，能比较容易地绕单键内旋转，显得比较柔顺，因而涤纶分子就能在该处发生折叠，形成折叠链结晶。因此，涤纶是伸直链和折叠链结晶共存的体系，即可用折叠链-缨状原纤模型来解释。3、涤纶纤维热收缩的原因是什么？怎么提高其热稳定性？涤纶热收缩的原因：无定形区分子链的解取向；产生折叠链结晶。提高涤纶热稳定性方法：热定形作用： 4、结合涤纶的结构，试述涤纶的S-S曲线以及弹性性质，并与棉和粘胶进行比较？涤纶大分子是线型分子链，分子上侧面没有连接大的基团和支链，因此涤纶大分子是分子间紧密结合在一起而形成的结晶，使纤维具有较高的机械强度和形状稳定性。涤纶与棉相比：初始模量较高；断裂强度高得多；断裂延伸度大得多；断裂功大。涤纶弹性比棉和粘胶好很多，原因：亚甲基有较大的柔性，从形变中回复能力较强。大分子间的联结点（结晶）稳定，成为恢复原状的基点，新位置不会建立新的联结点。不易变形（弹性模量较大）原因：结晶度高，取向度高。5、从分子结构和聚集态结构来说明涤纶纤维的吸湿性、染色性以及静电现象。涤纶吸湿性差的原因：极性基团太少，缺少吸湿中心；结构紧密，孔隙小涤纶的染色较困难的原因：纤维结构紧密孔穴小，染料难进入纤维内部。缺少极性基团：吸湿溶胀小，不易与水溶性染料结合。无活性基团，染料无法与纤维发生共价键结合。静电现象严重的原因：涤纶吸水性差，表面具有较高的比电阻，因此当它与别的物体相互摩擦并又立即分开时，涤纶表面易积聚大量电荷而不易逸散，产生静电。6、涤纶纤维与酸碱的作用如何？（写出反应方程式）涤纶的耐酸性很好：弱酸煮沸也无显著损伤；强酸低温下稳定，高温下有损伤。涤纶的耐碱性差，碱使聚酯发生降解反应，碱处理涤纶产生“剥皮现象”。7、试说明涤纶纤维受碱处理时发生的现象及其原因？碱处理涤纶产生“剥皮现象”：涤纶受碱作用由表及里的，表层分子水解到一定程度后，便溶解在水里，使纤维一层层剥落，从而强度降低，纤维变细的现象。纤维强度、质量变小；纤维变细、变轻，纤维表面变得凹凸不平。原因：酯键在碱中水解，分子量降低，水解部分逐渐脱离纤维；涤纶具有较大的疏水性，无定形区结构紧密，碱液渗透困难，水解反应由表及里，逐层进行。第三章 锦纶1、简述尼龙-6和66分子结构尼龙-6分子结构尼龙-66分子结构2、简述尼龙-6和66的聚集态结构，及其超分子结构模型。尼龙-6和66的初生丝有结晶无取向。因为尼龙分子的柔性大，链段运动容易，结晶速度快，熔体凝固的时间内可以形成结晶，但链段运动大，轴向分子链状态无法固定，因此无取向。聚集态模型：折叠链缨状原纤模型。3、锦纶为什么具有高超的弹性？大量的亚甲基，大分子柔性比涤纶好得多，纤维发生形变后，分子能通过内旋转回复。结构较疏松，无定形区易充分卷曲。玻璃化温度较低。4、从结构的角度分析比较涤纶、锦纶的弹性特性。 锦纶的弹性比涤纶好很多，原因：锦纶含大量的亚甲基，分子柔性大，而涤纶分子中含有苯环，分子刚性大，不易发生内旋转。锦纶结构较疏松，无定形区易充分卷曲，而涤纶结晶度大，分子结构紧密。5、简述锦纶的吸湿性和染色性与涤纶有何不同？锦纶吸湿性在合成纤维中较好，但由于锦纶具有两性端基和疏水链，因此可用于吸湿性关系小的染料染色。端基胺基（-NH3+）：可用酸性染料，可与羊毛同浴染色。端基羧基：端基羧基（COO-）：阳离子染料染色，牢度差很少用。疏水链（大量亚甲基）：分散染料染色。6、简述锦纶与酸碱的反应性能。（若反应写出方程式）酸可催化酰胺键水解，但不严重，在浓的强酸中，锦纶可溶解，强度迅速下降。碱可催化酰胺键水解，锦纶耐碱性比涤纶稍好，比蚕丝和羊毛好得多。因为酯键比酰胺键更易碱催化水解。锦纶中的酰胺键比羊毛和蚕丝少得多，且锦纶的结晶度高。第四章 腈纶1、腈纶的分子结构。三个组成单元各起什么作用？各举一例2、试述腈纶聚集态结构特征，（什么是蕴晶）腈纶没有真正的结晶，只有蕴晶（准晶）横向有序，纵向无序。聚丙烯腈大分子具有不规则的螺旋棒状构象。原因：腈纶氰基偶极力大。氰基在分子内因极性相同产生很大斥力，使大分子成螺旋状。氰基在大分子间因极性相反产生很大吸引力，在大分子之间还可以形成氢键，在这种斥力和引力的作用下，大分子活动受阻，很难形成规则的螺旋状。大分子由于是多元共聚，因此结构复杂、不规则，使腈纶难产生三维有序的真正结晶。3、为什么腈纶适合制作膨体纱？膨体纱是用普通纤维和高收缩纤维混纺后经过松弛处理而得。腈纶是高收缩纤维，因为：蕴晶高分子物不如一般结晶高分子物稳定，在玻璃化温度以上腈纶很易变形，可再次拉伸1.11.6倍，使螺旋棒状结构变成伸直状结构，被再次拉伸的纤维结构很不稳定，受热后会发生较大收缩。4、腈纶在高温下结构和性能有什么变化？高温会生成什么产物？热处理提高蕴晶完整性（不能提高结晶度），消除内应力。被拉伸的腈纶纤维结构很不稳定，受热后会发生较大的收缩。高温下，腈纶的模量低，强度低，延伸度大，在Tg以上，染料对腈纶的上染速度突增。高温下聚丙烯腈的重排和环化，产生碳化产物。5、试述腈纶的拉伸性能及弹性，在湿热的作用下有什么特点？聚丙烯腈纤维的断裂强度和延伸度比涤纶和锦纶都差；弹性比锦纶、羊毛和涤纶都差。温湿度共同作用下，强度、模量明显下降，很易拉伸和变形。6、腈纶的耐酸、耐碱性及其在酸碱作用下的损伤机理？并与涤纶、锦纶进行比较。（若反应写出方程式）耐酸性好：一般酸性条件损伤很小；高温、高浓度强酸有较大损伤耐碱性差：弱碱损伤较小；强碱损伤较大；强碱使腈纶泛黄（生成脒基） 与涤纶锦纶不同，腈纶水解是发生在支链氰基上，使大分子溶解。而涤纶、锦纶在酸碱作用下水解发生在主链上，使大分子断裂、降解。7、腈纶有什么特殊的优越性能？（耐腐、防霉、耐光氧化性） 腈纶耐光氧化性能在合成纤维中最好，防霉、防腐性能都好。第五章 蛋白质纤维1、何谓肽、肽链、肽键？肽：由肽键相连接的缩氨酸肽链：多个肽键连接的缩氨酸肽键：蛋白质分子中的酰胺键2、蛋白质大分子间以哪些键相互连结？氢键盐键（离子键）：末端或侧基上的羧基和氨基，在一定条件下形成。二硫键：一般由胱氨酸提供，主要存在于羊毛中。疏水键：非极性基团之间的作用力3、什么是蛋白质的等电点？等电点：蛋白质上正负电荷数相等时的pH值。4、蛋白质纤维放在不同PH的介质中，纤维内外的PH值有何不同？用唐能膜平衡理论及其公式来说明，并说明何时内外相同？在不同pH介质中，纤维内部和外部的pH值不同。与蛋白质离子电荷相同的可迁移离子的浓度纤维内低于纤维外。与蛋白质离子电荷相反的可迁移离子的浓度纤维内高于纤维外。等电点以下：蛋白质存在状态为 H3N+PCOOH H+外 H+内， pH外 pH内等电点以上：蛋白质存在状态为 H2NPCOO- H+外 pH内5、试述蚕丝和羊毛的形态结构。羊毛由三层组成：鳞片层：组成：片状角质细胞，作用：保护羊毛形态：鱼鳞状覆盖，由毛干指向毛尖。皮质层组成：纺锤形细胞组成O皮质细胞：含硫量低，易于染色，反应活性高，总处于外侧P皮质细胞：含硫量高，不易染色，反应活性低，总处于内侧形态：卷曲状，双边异构分布。髓质层（粗羊毛中存在）：薄膜细胞组成，结构疏松，内部充有空气。6、蚕丝和羊毛的分子结构有何差异？（主要氨基酸组成和大分子构象）7、蚕丝和羊毛聚集态结构的主要特征？8、简述蚕丝、羊毛的主要物理机械性能（模量、屈服应力、弹性、强度、断裂延伸度）上的差异，并说明产生这些差异的原因？（从结构上说明）原因：羊毛结晶小，取向度低，因此羊毛模量低，屈服应力低，强度低。羊毛蛋白质中侧基含胱氨酸，当纤维发生形变时，二硫键被拉伸，内能升高；放松时，二硫键具有较强的回复力。这种形变回复称为内能弹性。羊毛的蛋白质分子为-螺旋构象，可产生大的形变，这种形变回复称为熵弹性。羊毛熵弹性和内能弹性都高，所以弹性好，断裂延伸率大。蚕丝氨基酸侧基小，结构规整。取向度高，大分子排列紧密，空隙小。并且成丝过程中吐丝口有挤压力和抽伸作用，使蚕丝的取向度高。所以蚕丝模量、强度、屈服应力高、弹性差、断裂延伸度小。9、什么是羊毛过缩、暂定、永定？此时羊毛的结构发生了什么变化？并试用热水对二硫键的化学作用来解释。过缩：将羊毛拉伸并受热很短时间，再在热水中去除负荷，羊毛会缩到原长3分之2的现象。暂