纤维化学与物理第4次作业.docx

思考题1、 合成纤维的纺丝方法有哪几种，纺丝时分别需要注意哪些方面?解答：合成纤维是以石油、天然气、煤焦油及农副产品等非纤维性物质为起始原料，从中得到低分子物，经化学聚合、纺丝成形及后加工制成的纤维。合成纤维的纺丝方法分别为： 、熔融纺丝法：纺丝液是熔体，纺出的丝在空气中固化。纺丝速度快，加工成本低，但喷丝板孔数少，丝的截面多为圆形。多用于涤纶、锦纶、丙纶等。 、溶液纺丝法干法纺丝：纺出的丝在空气中固化，纺丝速度快，干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本高，丝的质量好，多用于制作长丝。 、溶液纺丝法湿法纺丝：纺出的丝在溶液中固化，纺丝速度低，湿法纺丝加工成本高且对环境污染较严重，截面多为非圆形，有皮芯结构，多用于腈纶、维纶、氯纶、粘胶纤维。还有一些特殊纺丝方法如：乳液纺丝、悬浮纺丝、干湿法纺丝、冻胶纺丝、液晶纺丝、相分离纺丝、反应纺丝法等。纺丝时需要注意的方面：纺丝液的状态、纺丝液浓度、粘度、喷丝头孔数、直径、凝固戒指、卷曲速度等。2、 PET有哪些合成方法，涤纶纤维的分子结构和聚集态结构有何特点？解答：PET（涤纶）是聚对苯二甲酸乙二酯的中国商品名。是以对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料经酯化或酯交换和缩聚反应值得的成纤高聚物，经纺丝和后处理制成。其合成方法分别为： 、酯交换法：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇（摩尔比1：2.5）在催化剂（醋酸锌、醋酸铅，等）存在下进行酯交换，生成对苯二甲酸双羟乙酯。对苯二甲酸双羟乙酯经缩聚释放出乙二醇，生成聚对苯二甲酸乙二酯。 、酯化法 ：对苯二甲酸与乙二醇直接进行酯化反应。涤纶纤维的分子结构具有以下特点：、PET是具有对称性芳环结构的线形大分子，没有大的支链；、PET分子链中的基团刚性较大，纯净的PET熔点较高（约267）；、PET分子存在两种空间构象，无定形PET为顺式构象，结晶时转变为反式构象；、PET分子链的结构具有高度的立体规整性，所有的芳环几乎处在一个平面上，这样使得相邻大分子上的凹凸部分便于彼此镶嵌，从而具有紧密敛集能力与结晶倾向；、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，其单元晶格属三斜晶系，大分子呈平面构型。涤纶纤维的聚集态结构与成产过程中的拉伸及热处理有密切关系。采用一般纺丝速度纺制的初生纤维几乎完全是无定型的，而经过拉伸及热处理后，就具有一定的结晶度和取向度。涤纶的基层组织是原纤，原纤之间有较大的微隙，并有一些排列不规则的分子联系着，而原纤本身则是由高侧序度的分子所组成的微原纤堆砌而成。3、 涤纶纤维性能上有何优缺点?解答：涤纶性能上的优点主要有： 、涤纶的强度高，弹性模量大，刚性大，手里不易变形，干湿强度一样； 、耐磨性仅次于锦纶，干湿耐磨性相近； 、弹性很好； 、涤纶织物具有优异的抗皱性和保形性，洗可穿； 、吸湿性很小（0.4%）； 、涤纶耐酸性较好，无论对无机酸或有机酸都有良好的稳定性； 、涤纶对氧化剂和还原剂的稳定性很高； 、对微生物作用的稳定性，不受虫蛀和霉菌的作用； 、耐光性较好。涤纶性能上的缺点主要有： 、涤纶表面易积聚大量电荷易逸散，产生静电； 、涤纶织物表面容易出现起毛起球现象； 、涤纶染色比较困难。4、 锦纶66和锦纶6分别由什么单体如何合成? 从分子结构来分析锦纶纤维的性能特点。解答：锦纶66主要由己二酸和己二胺合成。在进行缩聚反应前，先将己二酸和己二胺混合制成已二胺-已二酸盐（简称66盐），再分离精制，确保没有过量的单体存在，再进行缩聚反应合成的。锦纶6主要由己内酰胺在高温下，微量水存在时发生聚合反应合成的。从分子结构分析锦纶纤维的性能特点为：、聚酰胺中酰胺基的存在，可以在大分子中间形成氢键，使分子间作用力增大，赋予聚酰胺以高熔点和力学性能，同时，也使其吸水率增大。、聚酰胺基之间的亚甲基赋予其柔性和冲击性，聚酰胺中的亚甲基与酰胺基的比例越大，分子间作用力小，柔性越大，吸水率越低。、聚酰胺的性能还受亚甲基的奇偶数影响，偶数聚酰胺的熔点比奇数聚酰胺的熔点高。5、 合成腈纶三元共聚物时，添加的第二、第三单体分别有哪些，其作用分别是什么?解答：腈纶是聚丙烯腈纤维的中国商品名。由85%以上的丙烯腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维。添加的第二、第三单体及作用分别为：第二单体：主要以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等。用量 5% 10%。其作用可以减少聚丙烯腈分子间力，消除其脆性，从而可纺制成具有适当弹性的腈纶纤维。第三单体：多是带有酸性基团的乙烯基单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸、甲叉丁二酸等；或者是带有碱性基团的乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、 2-甲基-5乙烯基吡啶等。用量一般低于5%。主要是改进腈纶纤维的染色性能。6、 腈纶为什么具有热弹性？解答：这是因为大分子间氰基的相互作用，聚丙烯腈成为准晶高分子。准晶高分子不如一般结晶的高分子物稳定，经过一般拉伸定形后的纤维还能在玻璃化温度以上再拉伸1.11.6倍。由于氰基的强极性，大分子处于能量较高的稳定状态，它有恢复到原来稳定状态的趋势。若在紧张状态下纤维迅速冷却，使纤维在具有较大内应力的情况下固定下来，这种纤维就潜伏着受热后的收缩性。即腈纶具有热弹性。7、 氨纶的弹性与其分子结构有何关系？解答：氨纶是聚氨基甲酸酯弹性纤维在我国的商品名称。氨纶是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物纤维，主要存在两种链段，即软链段和硬链段。软链段是比较容易产生内旋转的脂肪族的低相对分子质量聚酯或聚醚组成的，形成聚氨酯弹性纤维的无定形区，玻璃化温度很低，常温下是卷曲的，处于高弹态。硬链段是刚性比较大，链段间作用力较强的芳香族二异氰酸酯链段组成，具有结晶性且能发生横向交联的二异氰酸酯。由于含有多种极性基团，分子间的氢键和结晶性起着大分子链间的交联作用，一方面为软链段的大幅度伸长和回弹提供必要的结点条件，另一方面赋予纤维一定的强度。在外力的作用下，软链段为纤维提供了大的形变，使纤维很容易被拉伸而硬链段又为纤维提供了防止长链分子在外力作用下发生相对滑移，以及当外力去除后立即回弹的能力。正是这种软硬链段镶嵌共存的结构才赋予氨纶的高弹性和强度的统一。8、 维纶的分子结构及其性能有何特点？解答：维纶是聚乙烯醇纤维在我国的商品名称。维纶的截面是腰子形的，有明显的皮芯结构，皮层结构紧密，而芯层有很多空隙。缩醛化主要发生在无定形区及晶区的表面，大部分都是头-尾结构，含少量头-头结构或尾-尾结构，其晶胞为单斜晶系。其性能上的特点主要为： 、强伸性和弹性： 维纶的强伸性比棉好，但差于其他合成纤维。维纶的强度为35.257.2cN/tex，断裂伸长率为12%26%。维纶的弹性较差，织物易折皱，但耐磨性较好。 、吸湿性和染色性：维纶最大的特性是吸湿性强，是目前合成纤维中吸湿性最好的纤维。维纶在一般大气条件下回潮率可达5%左右。 染色性差，染着量低，染色不鲜艳。 、耐酸碱性： 维纶的化学稳定性较好，但相对耐碱而不耐酸，它不怕霉蛀，长期放于海水或土中均无影响，所以适宜做渔网。 、其他性质： 维纶的相对密度小，热传导率低，所以保暖性好。此外，维纶耐光性好，在长期曝晒下，维纶强力几乎不降低。但维纶的耐热水性差，如果放在沸水中长时间煮，维纶会收缩变形甚至发生部分溶解。9、 什么叫差别化纤维？有哪些方法可以获得差别化纤维，其性能分别有何特点？请举2个例子说明。解答：差别化纤维是泛指对对常规纤维品种进行化学、物理改性后赋予了特殊性能的纤维。这种纤维的化学组成主体上仍是常规品种，但可能由于化学组成中添加了少量其他成分，或纤维横截面的大小、形状不同，或纤维加工工艺不同，导致纤维的性能与原纤维有不同程度的差异。其分类、生产方法、性能分为别：超细纤维：通常由直接纺丝法、复合纺丝法、混合纺丝法制的。与普通纤维相比，超细纤维具有线密度小，比表面积大的特点。外观方面：对光的漫反射增加，纤维及织物的光泽减弱。触感方面：手感柔软、优良的悬垂性。比表面方面：提高织物的蓬松性和覆盖性，同时，也有利于提高其吸收性能(吸水、吸油等)，但也易造成染色不匀、染料耗用量大等问题。异形纤维：采用非完整圆形孔眼的喷丝板纺丝，制的非完整实心圆形横截面的纤维。异形纤维具有优良的光学性能。纤维无金属般眩目的极光，而具有柔和、素雅、真丝般的光泽。因丝条的表面积增大，故相应增加了纤维的覆盖能力，并使透明性减小。由于截面的特殊形状，增加了纤维间的抱合力、蓬松性、透气性和丝条的硬挺性。减少了合成纤维的蜡状感，使它手感更加舒适。能提高染色的深色感和