纤维化学与中学物理复习总汇

1、结晶度:结晶高分子中，晶相部分所占的百分率，反映了高分子链聚集时形成结晶的程度。取向：在外力作用下，高分子链沿外力场方向舒展并有序排列的现象。解取向:当外力消除之后，取向排列的大分子自动回复到自由卷曲状态的现象。高分子各结构层次研究哪些内容？高分子结构包括链结构（一级结构）和聚焦态结构（二级结构）。链结构包括近程结构（一次结构）和远程结构（二次结构）。近程结构：结构单元的化学组成（主链、端基）、结构单元的键合（方式、序列）、分子链的 键合（线型、支化、星型）、共聚物结构、高分子链的构型。远程结构：相对分子质量及其分布、分子链构象、分子链旋转及刚柔性聚集态结构包括三次结构和高次结构。三次结构：晶

2、态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构高次结构：织态结构球晶：当结晶性聚合物从浓溶液中析出或从熔体猝冷却结晶时，通常形成球晶。画出线型非晶态高聚物温度-形变曲线，列出相应的转变温度，用运动机理说明三种力学状态 线型非晶态高聚物的温度-形变曲线如下：玻璃化温度（Tg）以下为玻璃态区；玻璃化温度到粘流温度（Tf）之间为高弹区；粘流温度到分解温 度（Td）之间为粘流态区。玻璃态：（运动单兀是侧基、原子、原子团）硬如 玻璃且脆弱。温度低，分子间作用力大，物理结点多, 热运动能量不足以使大分子和链段运动。当受到外力作用时，只能使键角、键长产生变化，具形变很小，属于普弹形变。高弹态：（运动单元是链段）

3、温度高，体积膨胀，分子间作用力相应减小，热运动能量可以克服某些物理结点的牵制，从而使链段发生热运动，但整个大分子还不能相对移动。当外力作用时， 由于链段运动改变大分子的构象而引起很大的形变，外力消除后，形变总会回复，故称为可逆的高弹形变。粘流态：温度更高时，热运动能量通过链段运动沿外力方向传递、扩散，可使整个大分子的重心 产生相对移动。高分子的分子间力很大，黏度很高，流动阻力也很大。受力产生不可逆形变，称 为塑性形变。玻璃化温度：非晶态高聚物的高弹态和玻璃态的相互转化温度。黏流温度：大分子可刚好产生相对移动时的温度从分子运动的本质来看，非晶态高分子的三种物理状态可理解为：链段运动被冻结的状态是

4、玻璃态，链段可自由运动的状态是高弹态，大分子可以相对移动的 状态是粘流态。试述影响高分子玻璃化转变温度的因素。答：主链的结构、侧基的极性、几何立构因素、相对分子质量、交联、共聚、增塑8.如何理解分子链愈长刚性愈大？答：链段愈短，说明主链上能独立运动的单元愈多，链的柔性愈大，反之刚性较大分析高分子链柔顺性的原因，大分子链柔性有哪两种表示方法?(T单键的内旋转。答：高分子链柔顺性的原因：高分子链很长；高分子链上成千上万的 大分子链柔性表示方法：均方末端距，链段长度。高分子柔韧性的条件、参数和影响因素？答：长链结构是高分子获得柔韧性的必要条件， 高分子具有柔性的根本原因：分子内单键的内旋 转。表征分

5、子链的参数：均方末端距、链段长短。均方末端距比值越大，刚性越大；链段越短， 柔性越好。影响因素：主链含C-O、C-N、Si-O更具柔性，引入苯环、杂环，柔性减小；取代基对称，柔性增大，取代基极性强、体积大，柔性弱。3.分子内或分子间形成氢键，会增加分子链的刚性.黏弹性:聚合物的形变性质依赖于时间而且可逆，介于理想弹性体和理想黏性体之间，因此可看 作是黏性体和弹性体的结合，称为黏弹性。力学松弛现象：聚合物的力学性质随时间而变化的现象总称为力学松弛现象。应力松弛：在一定温度、恒定应变的条件下，高分子物内部的应力随时间的延长而逐渐减小的现 象称之。蠕变:指一定温度和较小的恒定外力作用下，高分子的形变

6、随时间的增加而逐渐增大的现象图(1)表示蠕变过程。a浅示线形，b表示交联。交联分子 链与分子链之间不能产生相对移动，不能产生第三段形变， 故蠕变可完全恢复。图(2)表示应力松弛过程。a表示交联，b表示线形。交联 不能产生质心位移，应力只能松弛到平衡值。高分子物溶解过程包括溶胀和溶解两个阶段 试分析高聚物先溶胀后溶解的原因 。答：高聚物的溶解过程可以看成是高分子分子间的作用力逐渐被大分子与溶剂分子之间的作用力取代的 过程，溶解时溶剂首先渗入高分子物内部，起初只有少数链段间的吸引力得到拆散，并与溶剂分子相互 混合，而整个大分子还不能发生相互分离，从而造成了高分子物体积显著增大的现象。随着取代过程的

7、 不断进行，高聚物分子间的作用力逐渐被拆散，最终高聚物的分子均匀分散在溶剂中，形成均相体系， 即发生溶解。与低分子化合物比较，高聚物的溶解过程有何特点？晶态、非晶态和交联高聚物的溶解行为有何不同?答：与低分子化合物相比，主要有三方面的特点：(1)溶解过程缓慢，首先溶胀，然后溶解；(2)可溶性结晶聚合物只有破坏之后才能溶解；(3)高分子的溶解能力随分子量的增大及结晶度的提高而下降。晶态高聚物：溶解比非晶态聚合物困难，溶解时必须先吸收足够的能量，使分子运动破坏晶格，使溶剂 分子能渗入晶区，然后再发生溶胀和溶解。极性结晶聚合物：选用极性相当的溶剂，往往在室温下即可溶解；非极性结晶聚合物：在室温下，许

8、多溶剂只能起微小的溶胀而不能溶解，只有将体系加热到熔点附近使 结晶区的晶格发生破坏，转变为非结晶区，进而发生溶胀和溶解。非晶态高聚物：线型或支链小而少的支链型的高分子物，一般能溶解，首先发生溶胀，然后溶解，若分 子量太大，则没有合适的溶剂，只能发生溶胀，不能溶解体型高分子物：只能发生一定程度的溶胀(有限溶胀)为什么未硫化的橡胶应力可松弛到零，而经硫化的橡胶不能松弛到零？答：未硫化的橡胶：大分子间不存在共价交联，在外力作用下，链段能够运动，具承受的应力逐渐消耗于克服链段运动的内摩擦力，因而其应力可以松驰到零。硫化的橡胶：大分子间产生了共价交联，这种共价交联不能在应力的作用下通过分子热运动解开，

9、交联力图使高分子保持一定的形状，因而必然存在着与外力相抗衡的内部应力，所以应力不能松弛到零。吸湿等温线：纤维在一定的温度下，通过改变相对湿度所得到的平衡回潮率曲线。不同纤维的吸湿等温 线不同。棉纤维的吸湿等温线显示反 S形？ ？原因：？r先和无定形区的亲水基形成单分子层吸附，结合水?水分子继续进入纤维空隙，多分子层吸附，游离水?吸湿膨化，新的吸湿中心增加，毛细作用，斜率上升吸湿滞后现象原因：（为什么吸湿性强的纤维的脱湿等温线与吸湿等温线不重合？）水分子进入纤维后，纤维素分子间的氢键被纤维素分子与水分子间的氢键所代替形成新的氢键，在解吸 过程中（水分子离开纤维，无定型区纤维素分子之间的氢键重新形

10、成），但由于受内部阻力的抵抗，纤维素分子与水分子之间的氢键不能全部可逆的打开，故吸着的水较多，因而有较高的平衡回潮率，形成吸 湿滞后现象浓碱引起棉纤维发生剧烈溶胀的主要原因：纤维素大分子上的羟基可视为具有弱酸性的基团，它与浓碱作用时，可能生成醇钠化合物，同时也可能 生成加成化合物，钠离子是一种水化能力很强的离子，固定在它周围的水分子很多，或说其水化层很厚， 当它与纤维素大分子结合时，有大量水分子被带入纤维内部，从而引起纤维的剧烈溶胀。Lyocell容易原纤化，是因为：取向度高，纵向结合力较强，横向结合力较弱，这种结构使 得纤维可沿纵向将更细的纤维逐层剥离出来， 尤其是湿态下 经机械摩擦力作用，

11、这种现象更明显。极度原纤化会使织物表面起球。在极度原纤化作用下，原纤相互缠结使织物表面产生起球现象。有利：可使织物获得桃皮绒风格；?不利：是使织物产生毛茸茸外观。蛋白质两性性质：蛋白质分子中除末端的氨基与蝮基外，侧链上还含有许多酸、碱性基团，因而蛋白质具有既像酸又像碱一样的性能，是典型的两性高分子电解质膜平衡原理。答：蛋白质与酸、碱作用时，还有另一个重要现象，即将纤维放在不同PH的介质中，纤维内部和外部（溶 液）的PH值往往不一致，也就是H + 或OH -在纤维，内、外部是不均匀的，并且会受到电解质浓度影响。羊毛的缩绒性。答：羊毛的缩绒性主要是由于其表面有鳞片结构，纤维移动时，顺鳞片方向和逆鳞

12、片方向的摩擦系数不 同，在反复的外力作用下，每根纤维都带有与它缠结在一起的纤维向着毛根的指向缓缓滑动，从而使纤维紧密纠缠结合。此外羊毛的高拉伸与回复性能以及羊毛纤维具有的稳定卷曲，也是促进羊毛缩绒的因棉纤维耐碱不耐酸，蛋白质纤维耐酸不耐碱。.蛋白质的基本组成单元：氨基酸。.过於：将受到拉伸应力的羊毛纤维在热水或蒸汽中处理很短时间，然后除去外力并在蒸汽中 任其收缩，纤维能够收缩到比原来长度还短，这种现象称为过缩。原因：外力和湿热作用使肽链构象发生了变化，原来的次价键被拆散，但因处理时间很短， 尚未在新的位置上建立起新的次价键，多肽链可自由收缩，故产生过缩。. 底:若将受到拉伸应力的羊毛纤维在热水

13、或蒸汽中处理稍长时间，除去外力后纤维并不会 回复到原来长度，但是在更高的温度条件下处理纤维仍可回缩，这种现象称为暂定。原因：是次价键拆散后，在新的位置上尚未全部建立起新的次价键或次价键结合得尚区不稳固，只能使形态暂时固定，遇到适当的条件仍可收缩。.永士：如果将伸长的羊毛纤维在热水或者蒸汽中处理更长时间如12h,则外力去除后，即使再经蒸汽处理，也仅能使纤维稍微收缩，这种现象称为永定。原因：这是由于处理时间较长，次价键被拆散后，在新的位置上又建立起新的稳固的次价键， 使多肽链的构象稳定下来，从而能阻止羊毛纤维从形变中恢复原状，所以产生永定。蚕丝的盐缩：蚕丝纤维在氯化钙、硝酸钙等中性盐类的浓溶液中处

14、理，会发生显著的膨润、收缩的现象，称为盐缩。 SCN I - Br - NO3 Cl - CHhCOO CHQ- SO4 F-盐缩原理:氯化钙、硝酸钙等中性盐中的金属离子具有较强的水合能力，当Cf等离子进入蚕丝无定形区时会带入大量的水分子，引起蚕丝纤维的剧烈溶胀。在较高温度下，Ca2+等离子引起的溶胀作用可破坏丝素蛋白质大分子间的盐键、氢键和范德华力等各种结合力。在无张力条 件下，丝素纤维内蛋白质大分子链的构象发生变化， 产生自由卷曲，宏观上表现为纤维或织物的 急剧收缩。说明大分子链柔顺性及其影响因素。柔韧性：高分子链能够改变其构象的性质。内旋转单键数目越多，构象数越大，柔韧性越好。主链结构：

15、主链全部有单键组成，链的柔顺性越好。如：-Si-O- - C - N - - C - O - C - C取代基：取代基极性越强，数目越多，链的柔顺性也就越差；直接连在主链上的非极性取代基体积越大，空间位阻越大，使链的刚性增加，非极性不连在主链上，体积越大，柔顺性就越好。氢键：如分子内或分子间形成氢键，就会增加分子链的刚性。支化交联：支链越长，柔顺性越差；交联含30%以上，大大影响柔顺性。合成纤维在生产的过程中先拉伸在热定形由于拉伸取向可以使纤维强度成倍、 成十倍地增加，因而，几乎所有的合成纤维都必须进行 牵伸，但牵伸是纤维强度提升的同时将出现脆性，为此，常常将取向后纤维进行适当的热处理， 促使小的链段解取向，消除内部应力，而整个链不解取向。热处理的另一个作用是减少纤维在沸 水中的收缩率，经热处理，链段已经发生卷曲，在使用过程中不会再变形。1.试画出非晶态聚合物的应力-应变曲线，并详述此应力-应变曲线A:弹性极限点 Y:屈服点 B:断裂点&A：弹性极限应变 &A：弹性极限应力 B ：断裂伸长率&B：断裂强度 Y :屈服应变6丫：屈