2025年大学《应用化学》专业题库- 应用化学在纺织品制造中的应用

2025年大学《应用化学》专业题库——应用化学在纺织品制造中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.下列哪种纤维的主要成分是再生纤维素？（）A.腈纶B.涤纶C.粘胶纤维D.锦纶2.在活性染料染色中，为了提高上染率并改善匀染性，常加入的助剂是？（）A.渗透剂B.匀染剂C.固色剂D.碱剂3.分散染料主要用于染哪种纤维？（）A.棉、麻、粘胶纤维B.毛纤维C.合成纤维（如涤纶、锦纶）D.丝绸4.下列哪种助剂主要用于提高织物的柔软手感？（）A.净化剂B.柔软剂C.抗静电剂D.交联剂5.染色过程中，染料从染液向纤维内部扩散的过程称为？（）A.固色B.上染C.匀染D.沉淀6.为了减少印染废水中的COD（化学需氧量），应优先采用哪种染色方法？（）A.涂料印花B.活性染料浸染C.分散染料气流染色D.还原染料染色7.具有抗菌功能的纺织品，其功能实现主要通过？（）A.添加抗菌整理剂B.采用金属纤维C.改变纤维结构D.高温处理8.纺织品进行抗皱整理，主要是通过？（）A.增强纤维强度B.在纤维表面形成交联网络C.提高纤维弹性D.添加吸湿排汗剂9.下列哪种化学过程属于绿色化学的应用？（）A.使用高能耗的染色设备B.开发可生物降解的纺织助剂C.最大程度地排放废水D.使用有毒的染料10.纤维素纤维进行退浆时，常用的化学试剂是？（）A.硫酸B.纯碱C.盐酸D.氢氧化钠二、填空题（每空1分，共20分。请将答案填在题中的横线上）1.纺织品的功能性包括吸湿排汗、______、阻燃、防水、抗静电等。2.活性染料与纤维的结合方式主要是______键合。3.纺织品染整加工中产生的主要污染物包括废水、______和粉尘。4.为了提高涤纶织物的抗静电性能，可以采用添加______或进行抗静电整理的方法。5.分散染料的上染机理主要是依靠______作用。6.粘胶纤维的化学组成是______。7.常用的纺织助剂包括渗透剂、匀染剂、缓染剂、固色剂、柔软剂、______、交联剂等。8.染色牢度包括耐洗牢度、耐摩擦牢度、耐光牢度、______等。9.绿色染整工艺要求采用低污染的染料和助剂，并注重______和资源循环利用。10.纺织品整理是指对已染色的纺织品进行后处理，以改善其______或赋予其特殊功能。三、简答题（每小题5分，共20分）1.简述纤维素的化学结构与主要性能的关系。2.简述活性染料染色工艺的主要步骤及其原理。3.简述柔软剂改善织物柔软手感的机理。4.简述绿色染整技术的主要发展方向。四、计算题（共10分）某厂拟染色100公斤涤纶布，采用分散染料浸染。若染料标准用量的为染料质量的1.5%，匀染剂用量为染料质量的5%，请计算理论上需要分散染料和匀染剂各多少公斤？（假设损耗忽略不计）五、论述题（共20分）论述应用化学在开发高性能纤维及其制造过程中的作用。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.B5.B6.A7.A8.B9.B10.D二、填空题1.抗皱2.共价3.废气4.抗静电剂5.熔融6.再生纤维素7.净化剂8.耐汗渍牢度9.废物资源化10.使用性能三、简答题1.解析思路：考察对纤维素化学结构（葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接形成的长链多糖）与其物理化学性质（如溶解性、亲水性、反应活性等）关系的理解。需提及氢键作用对其结晶度和强度的影响，以及羟基对其亲水性、可化学反应性的决定作用。*答案要点：纤维素由葡萄糖单元通过β-1,4-糖苷键连接形成长链。分子间存在大量氢键，使其具有较高的结晶度和强度。分子链上的羟基使其具有强亲水性，易溶于强碱和某些溶剂。羟基也为后续的化学反应（如退浆、整理）提供了反应位点。2.解析思路：考察对活性染料染色基本原理和流程的掌握。需要简述染料在碱性条件下水解活化，然后与纤维上的羟基发生亲核取代反应形成共价键，最后通过水洗去除未反应的染料和盐类的过程。*答案要点：活性染料染色通常在碱性条件下进行。首先，染料在碱剂作用下水解，生成具有活性基团（如羟基醚基）的隐色体钠盐，溶于水。然后，隐色体钠盐与纤维（主要是棉、麻、粘胶等纤维素纤维）分子链上的羟基发生亲核共价键合，固着在纤维上。最后，通过水洗去除未上染的染料和碱剂，得到稳定的染色物。3.解析思路：考察对柔软剂作用机理的理解。柔软剂通常分为阴离子、阳离子、非离子和两性型。其作用机理主要是通过吸附或渗透到纤维表面，并在纤维表面形成一层薄膜，降低纤维间的摩擦系数；或者改变纤维表面的能量状态，使其由疏水变为亲水或增加表面自由能，从而获得柔软手感。*答案要点：柔软剂分子通常具有亲水基团和疏水基团。亲水基团吸附在纤维表面或水相中，疏水基团则伸向空气或纤维内部。通过降低纤维表面的摩擦系数，或在纤维表面形成一层柔软的薄膜，减少了纤维间的摩擦，从而改善手感。部分柔软剂还能渗透到纤维内部，改变纤维表面性质，达到柔软效果。4.解析思路：考察对绿色染整技术发展趋势的把握。应从染料助剂的环保化（低毒、可降解）、工艺过程的清洁化（节水、节能、减少污染物排放）、资源循环利用（废水处理与回用、废气治理）、使用性能的可持续性（生物基材料、可降解产品）等方面进行论述。*答案要点：绿色染整技术的发展方向主要包括：①开发和使用低毒、无污染或可生物降解的环保型染料和助剂；②改进生产工艺，减少水资源和能源消耗，降低废水、废气、固体废物的排放，如采用无水印染、冷轧堆染色、超临界流体染色等清洁工艺；③加强废水处理和资源回收利用，如中水回用、染料回收；④开发使用生物基、可再生资源制成的纤维以及可生物降解的纺织品，实现产品全生命周期的环保。四、计算题*解析思路：这是典型的根据配方进行计算的问题。首先明确核心公式：所需物质质量=原料总量×配方百分比。题目已知染料用量为“染料质量的1.5%”，这里的“染料质量”应理解为相对于“染料+匀染剂”总质量的百分比，或者题目可能存在歧义，更常见的理解为相对于最终产品（涤纶布）质量的百分比。但通常计算原料消耗会基于原料总量。按“相对于最终产品（涤纶布）质量”计算：分散染料=100kg×1.5%=1.5kg；匀染剂=100kg×5%=5kg。如果严格按照字面“染料质量的1.5%”来计算，需要知道染料占染料和匀染剂总质量的百分比，或者题目意图是染料相对于涤纶布的比例。假设题目意图是相对于涤纶布质量的常规比例，则按上述计算。若无歧义，直接按比例计算即可。*答案：理论上需要分散染料1.5公斤，匀染剂5公斤。五、论述题*解析思路：考察综合运用知识分析问题的能力。需要从化学合成、化学改性、化学表征、化学工艺等角度，阐述化学是如何创造、改进和表征这些高性能纤维的。例如，如何通过化学合成得到特殊元素或结构的聚合物（如碳纤维的原材料合成、芳纶的聚酰胺链合成）；如何通过化学改性提高现有纤维的性能（如通过接枝、交联、表面处理改善涤纶的染色性、抗静电性）；如何利用化学分析方法（如红外光谱、核磁共振、热分析）表征纤维的结构和性能；如何优化化学纺丝、熔融纺丝等化学制造工艺流程以获得理想的力学、热学等性能。*答案要点：*化学合成：高性能纤维通常需要通过复杂的化学合成方法制备其基础聚合物。例如，碳纤维的原材料（如聚丙烯腈、沥青、粘胶纤维）需要经过化学气相沉积或电化学沉积等过程；芳纶（如Kevlar）是聚对苯二甲酰对苯二胺，需要通过缩聚反应合成；碳纤维的制造涉及聚丙烯腈的稳定化、碳化和石墨化等一系列化学热处理过程。*化学改性：对现有化学纤维进行改性可以提升其性能。例如，通过化学接枝或交联赋予涤纶或锦纶抗皱、抗静电、阻燃等性能；通过表面化学处理（如等离子体处理、涂层）改善纤维的亲水性、生物相容性或耐磨性。*化学表征：应用化学中的各种分析测试技术（如红外光谱FTIR、核磁共振NMR、紫外可见光谱UV-Vis、扫描电子显微镜SEM、X射线衍射XRD、热重分析TGA、差示扫描量热法DSC等）对于表征高性能纤维的化学结构、分子量、热稳定性、力学性能、结晶度等至关重要，是性能优化和品质控制的依据。*化学工艺