纺织材料学重要试题及答案

纺织材料学重要试题及答案一、名词解释1.极限氧指数（LOI）【答案】指在规定的试验条件下，纤维材料在氧、氮混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气体积分数，是表征纤维材料燃烧性能的核心指标，数值越高，材料阻燃性能越好。2.吸湿滞后性【答案】同一种纺织材料在相同温湿度条件下，放湿过程达到的平衡回潮率始终高于吸湿过程达到的平衡回潮率的现象，本质是纤维吸湿后分子链重构，部分亲水基团被锁定，放湿时难以完全脱除吸附的水分子。3.捻系数【答案】表征纱线加捻程度的相对指标，可消除线密度对捻度表征加捻效果的影响，计算公式为α=Tt×√Tt，其中Tt为特数制捻度（捻/10cm），Tt为纱线线密度（tex），捻系数与纱线强力、手感、光泽等性能直接相关。4.毛羽指数【答案】指单位长度纱线表面伸出的、长度超过规定阈值的毛羽累计根数，常用测试阈值为2mm、3mm，是表征纱线表面光洁度的核心指标，直接影响织物的起毛起球性能、手感及后续织造效率。5.悬垂系数【答案】表征织物悬垂性能的指标，计算公式为F=(W-Wd)/(Ws-Wd)×100%，其中W为试样总重量，Wd为水平夹持时下垂部分的等效重量，Ws为试样完全下垂时的等效重量，悬垂系数越小，织物悬垂性越好，越适合做裙装、窗帘等产品。6.干热收缩率【答案】指纤维或纱线在干热条件下处理一定时间后，长度缩短的比例占原长度的百分率，是表征热稳定性的核心指标，直接影响织物的尺寸稳定性，常用测试条件为180℃处理30min。7.断裂比强度【答案】指纺织材料单位线密度所能承受的最大断裂拉力，单位为cN/tex，消除了材料粗细对断裂强力的影响，可直接对比不同粗细、不同种类材料的强度性能。8.接触角【答案】指液滴在材料表面达到平衡时，固液气三相交点处作液滴表面切线，该切线与固液界面的夹角，是表征材料润湿性能的核心指标，接触角大于90°为疏水性材料，大于150°为超疏水性材料。二、填空题1.天然纺织纤维按来源可分为植物纤维、动物纤维、矿物纤维三类，其中棉纤维的主要成分为____，羊毛纤维的主要成分为____，蚕丝的主要成分为____，石棉的主要成分为____。【答案】纤维素；角蛋白；丝素蛋白；硅酸盐2.棉纤维的纵向形态为____，横截面为____，正常成熟棉纤维的成熟度系数范围为____，成熟度低于____的棉纤维为未成熟纤维，易产生染色疵点。【答案】具有天然转曲的扁平带状；腰圆形带中腔；1.2~1.8；0.83.常用化学纤维的纺丝方法主要分为____、____、____三类，其中涤纶短纤维通常采用____纺丝，氨纶通常采用____纺丝，芳纶通常采用____纺丝。【答案】熔融纺丝；湿法纺丝；干法纺丝；熔融；干法；湿法4.纺织材料的线密度常用单位包括特克斯（tex）、旦尼尔（D）、公制支数（Nm）三类，三者的换算关系为：1tex=____D，1tex=____Nm，其中我国法定计量单位为____。【答案】9；1000/；特克斯（tex）5.织物拉伸性能的常用测试方法包括____、____、____三类，其中机织物拉伸强力测试通常采用____，针织物拉伸强力测试通常采用____。【答案】条样法；抓样法；弹子顶破法；条样法；弹子顶破法6.纤维的结晶度直接影响其性能，结晶度越高，纤维的强度____、初始模量____、吸湿性能____、尺寸稳定性____。【答案】越高；越高；越差；越好7.我国规定的纺织材料标准大气条件为温度____℃、相对湿度____%，预烘条件为温度____℃、时间不少于4h。【答案】20±2；65±3；105±38.织物起毛起球的过程分为____、____、____三个阶段，影响起毛起球性能的核心因素包括纤维的长度、强度、卷曲性能，纱线的捻度，织物的组织结构及后整理工艺。【答案】起毛；纠缠成球；脱落9.常用阻燃纤维的极限氧指数范围：棉为____，羊毛为____，涤纶为____，芳纶1313为____，聚酰亚胺纤维为____。【答案】19~20；24~26；20~22；30~32；38~4210.针织物的线圈结构由____、____、____三部分组成，针织物的密度分为____和____，二者的比值为针织物的密度对比系数。【答案】圈柱；圈弧；沉降弧；横密；纵密三、单项选择题1.下列纺织纤维中，公定回潮率最高的是（）A.棉B.羊毛C.粘胶纤维D.蚕丝【答案】B，解析：羊毛公定回潮率为15%，粘胶为13%，棉为8.5%，蚕丝为11%。2.下列纤维中，耐光性能最差的是（）A.涤纶B.腈纶C.蚕丝D.锦纶【答案】C，解析：蚕丝为蛋白质纤维，分子链中的肽键在紫外线照射下易断裂，耐光性远低于合成纤维。3.下列纤维中，耐磨性最好的是（）A.锦纶B.涤纶C.棉D.羊毛【答案】A，解析：锦纶的耐磨性为棉的10倍、涤纶的2倍，是常用纺织纤维中耐磨性最好的品种。4.棉织物丝光处理采用的试剂为（）A.稀硫酸B.浓烧碱C.双氧水D.次氯酸钠【答案】B，解析：丝光是指棉织物在张力状态下用180~250g/L的浓烧碱处理，可提高纤维光泽、强度及染色性能。5.下列纱线结构参数中，不影响纱线强力的是（）A.捻系数B.线密度C.纤维平均长度D.纱线卷装形式【答案】D，解析：卷装形式仅影响纱线的存储及运输性能，与纱线本身的强力无关。6.下列织物测试指标中，不属于舒适性能范畴的是（）A.透湿性B.透气性C.折皱回复角D.接触冷暖感【答案】C，解析：折皱回复角属于织物外观保形性能范畴，其余均为舒适性能指标。7.涤纶纤维的染色通常采用的染料类型为（）A.活性染料B.分散染料C.酸性染料D.直接染料【答案】B，解析：涤纶为疏水性纤维，结晶度高，仅分子小、疏水性强的分散染料可在高温高压条件下进入纤维无定形区上染。8.下列纤维中，初始模量最高、抗皱性最好的是（）A.粘胶B.锦纶C.涤纶D.羊毛【答案】C，解析：涤纶初始模量可达90~110cN/tex，远高于其余三种纤维，抗皱性优异，洗可穿性能好。四、多项选择题1.下列因素中，会影响纺织材料平衡回潮率的有（）A.纤维种类B.环境温度C.环境相对湿度D.材料的吸湿滞后性【答案】ABCD，解析：内部因素包括纤维的亲水基团含量、结晶度、比表面积等，外部因素包括温湿度，同时吸湿滞后性会导致放湿、吸湿过程平衡回潮率存在差异。2.捻系数增加对纱线性能的影响规律正确的有（）A.纱线强力先上升后下降B.纱线耐磨性先上升后下降C.纱线光泽逐渐变差D.纱线手感逐渐变硬【答案】ACD，解析：捻系数增加，纤维抱合力提升，耐磨性持续上升，不会出现下降拐点，其余规律均正确。3.下列指标中，属于织物尺寸稳定性测试范畴的有（）A.水洗收缩率B.干热收缩率C.汽蒸收缩率D.折皱回复角【答案】ABC，解析：折皱回复角属于抗皱保形性能指标，其余均为尺寸稳定性指标。4.下列纤维中，属于再生纤维素纤维的有（）A.粘胶纤维B.莫代尔纤维C.莱赛尔纤维D.醋酸纤维【答案】ABC，解析：醋酸纤维属于纤维素衍生物纤维，其余均为再生纤维素纤维。5.影响织物透气性的因素包括（）A.纤维细度B.纱线捻度C.织物孔隙率D.织物后整理工艺【答案】ABCD，解析：纤维细度影响纱线孔隙，捻度影响纱线紧密度，孔隙率直接决定透气通道，后整理如涂层、轧光会堵塞孔隙，均会影响透气性。五、简答题1.简述棉、粘胶纤维吸湿后强力变化的差异及产生原因。【答案】（1）差异：棉纤维吸湿后强力较干强提升2%~10%，粘胶纤维吸湿后强力仅为干强的40%~50%，下降幅度极大。（2）原因：①棉纤维的结晶度高达70%，分子链排列规整，分子间作用力大，吸湿后水分子仅进入无定形区，不会破坏结晶区的分子连接，同时无定形区分子链吸水后舒展，应力分布更均匀，因此强力略有上升；②粘胶纤维的结晶度仅为30%左右，分子链排列松散，吸湿后水分子可破坏大部分分子间氢键，导致分子链滑移阻力大幅下降，因此强力显著下降。2.说明临界捻系数的定义及捻系数对纱线强力的影响机制。【答案】（1）定义：纱线强力达到最大值时对应的捻系数为临界捻系数，不同纤维原料、不同线密度的纱线临界捻系数存在差异。（2）影响机制：①捻系数低于临界值时，随着捻系数提升，纤维之间的抱合力增大，纱线断裂时纤维滑脱比例下降，同时加捻使纱线截面纤维应力分布更均匀，断裂不同时性降低，因此纱线强力持续上升；②捻系数超过临界值后，随着捻系数提升，纤维相对于纱线轴向的倾斜角增大，纤维承担的轴向有效分力下降，同时加捻产生的内应力增大，纤维断裂伸长空间被压缩，因此纱线强力随捻系数提升逐渐下降。3.简述极限氧指数的测试原理及不同燃烧性能等级的划分标准。【答案】（1）测试原理：将规定尺寸的试样垂直夹持于透明燃烧筒内，筒内通入向上流动的氧氮混合气流，点燃试样顶端，观察试样的燃烧行为，通过调整混合气流中氧的体积分数，找到试样维持燃烧30s或燃烧长度不超过50mm的最低氧浓度，即为极限氧指数。（2）等级划分：LOI<21%为易燃材料，极易燃烧且燃烧速度快；21%≤LOI≤26%为可燃材料，可被点燃但离开火源后会缓慢自熄；LOI>26%为难燃材料，难以被点燃，离开火源后快速自熄。4.简述织物折皱回复性的测试方法及主要影响因素。【答案】（1）测试方法：常用折皱回复角法，将规定尺寸的织物试样按规定压力折叠一定时间后释放，测量折叠后两翼张开的角度，分为水平法和垂直法两类，回复角越大，抗皱性越好。（2）影响因素：①纤维性能：纤维的弹性回复率越高、初始模量越高，抗皱性越好，如涤纶的抗皱性远优于粘胶；②纱线结构：纱线捻度适中，纤维抱合力好，抗皱性好；③织物结构：织物紧度适中，结构规整，抗皱性好；④后整理：经过树脂整理、热定型的织物，折皱回复性显著提升。5.说明纺织材料公定回潮率的定义及制定公定回潮率的意义。【答案】（1）定义：由于纺织材料的重量随回潮率变化，为了统一计重和贸易结算，国家规定的各种纺织材料的标准回潮率即为公定回潮率。（2）意义：①统一贸易计重标准，避免因环境温湿度不同导致的重量差异纠纷；②为纺织材料的性能测试提供统一的回潮率基准，保证测试结果的可比性；③为纺纱、织造、染整等工艺参数的制定提供参考依据。六、论述题1.试述纺织材料吸湿对其各项服用性能的影响，并举例说明实际生产中的应用。【答案】纺织材料吸湿会对重量、力学性能、热学性能、电学性能、尺寸稳定性、染色性能、穿着舒适性等多方面性能产生显著影响，具体如下：（1）对重量的影响：纺织材料的重量随回潮率升高而增大，因此贸易结算和性能测试时必须折算为公定重量，公定重量=实际重量×(1+公定回潮率)/(1+实际回潮率)。例如棉花收购时需要先测试实际回潮率，再折算为公定重量结算，避免高湿环境下棉花重量虚高。（2）对力学性能的影响：①强度：结晶度高的天然纤维素纤维如棉，吸湿后强力略有上升；结晶度低的再生纤维素纤维如粘胶，吸湿后强力大幅下降；蛋白质纤维如羊毛吸湿后强力略有上升；合成纤维吸湿率极低，强力几乎不受影响。②伸长率：各类纤维吸湿后分子链活动能力提升，断裂伸长率均有不同程度上升。③初始模量：吸湿后纤维分子间作用力下降，初始模量降低，手感变软。例如粘胶纤维织物湿态下极易变形，因此染整加工时需要控制张力，避免产生布面皱痕。（3）对热学性能的影响：纤维吸湿时会放出吸附热，称为吸湿放热效应，吸湿能力越强的纤维，吸湿放热越显著。例如羊毛的吸湿放热量大，冬季穿着羊毛服装时，人体排出的水汽被羊毛吸附放出热量，提升保暖性，因此羊毛适合做冬季内衣、毛衣等产品。（4）对电学性能的影响：干燥的纺织材料比电阻极高，易产生静电，吸湿后纤维表面形成水膜，离子迁移能力提升，比电阻大幅下降，抗静电性能提升。例如冬季干燥环境下涤纶服装易产生静电吸附灰尘，加入吸湿性能好的棉纤维混纺后，可显著降低静电现象。（5）对尺寸稳定性的影响：纤维吸湿后会发生各向异性膨胀，直径膨胀率远大于长度膨胀率，导致纱线直径变粗，织物中纱线的织缩增大，织物长度缩短，产生缩水现象。例如棉织物的缩水率可达5%~8%，生产中需要通过预缩整理降低织物的缩水率，提升尺寸稳定性。（6）对染色性能的影响：纤维吸湿后无定形区膨化，染料分子更容易进入纤维内部，上染率和染色牢度提升。例如棉织物染色前需要进行退浆、煮练，去除纤维表面的杂质，提升纤维的吸湿性能，保证染色均匀。（7）对穿着舒适性的影响：吸湿性能好的纤维可快速吸收人体排出的汗液，避免皮肤表面潮湿黏腻，提升穿着舒适度。例如内衣、T恤等贴身服装通常选用棉、莫代尔等吸湿性能好的纤维，而涤纶等吸湿差的纤维需要通过改性处理，提升吸湿速干性能后才能用于贴身运动服装。2.对比分析棉、涤纶、锦纶三种常用纺织纤维的核心性能差异，并说明对应的应用场景。【答案】棉、涤纶、锦纶分别是天然纤维素纤维、聚酯合成纤维、聚酰胺合成纤维的代表，核心性能差异及应用场景如下：（1）吸湿性能差异：棉的公定回潮率为8.5%，吸湿性能好，贴身穿着舒适；涤纶的公定回潮率仅为0.4%，吸湿性能差，贴身穿着易闷汗；锦纶的公定回潮率为4.5%，吸湿性能介于二者之间。因此棉适合做贴身内衣、T恤、床上用品等接触皮肤的产品；涤纶通常用于外衣、窗帘、帐篷等不直接贴身的产品；锦纶可用于袜子、运动T恤等对吸湿性有一定要求同时需要耐磨的产品。（2）力学性能差异：①强度：锦纶>涤纶>棉，锦纶的断裂比强度可达4~6cN/tex，涤纶为3.5~5cN/tex，棉为2~4cN/tex；②耐磨性：锦纶>涤纶>棉，锦纶的耐磨性是棉的10倍、涤纶的2倍；③初始模量：涤纶>棉>锦纶，涤纶的初始模量高，抗皱性好，保形性好；锦纶初始模量低，手感柔软，易变形。因此锦纶适合做袜子、登山服、降落伞、安全带等对强度和耐磨性要求高的产品；涤纶适合做西装、职业装、校服等对保形性、抗皱性要求高的产品；棉适合做对手感柔软度要求高的家居类产品。（3）热学性能差异：棉的耐热性好，150℃以下不会发生热分解，适合高温熨烫；涤纶的玻璃化温度为67~81℃，熔点为255~260℃，热定型性能好，经过热定型的织物尺寸稳定性好，抗皱性优异；锦纶的玻璃化温度为45~60℃，熔点为215~225℃，耐热性较差，高温下易收缩变形。因此涤纶织物可通过热定型获得稳定的褶裥、形态，适合做需要长期保形的服装；锦纶织物熨烫温度不能超过150℃，避免收缩变形。（4）耐化学品性能差异：棉耐碱不耐酸，浓碱可使棉纤维膨化，因此可通过丝光处理提升棉织物的光泽和强度；涤纶耐酸不耐碱，浓碱可使涤纶表面发生刻蚀，因此可通过碱减量处理提升涤纶织物的柔软度和仿真丝效果；锦纶耐碱不耐浓酸，可采用酸性染料染色。（5）抗皱性能差异：涤纶>锦纶>棉，涤纶的弹性回复率高，抗皱性优异，洗可穿性能好，洗涤后无需熨烫即可恢复平整；棉的弹性回复率低，易起皱，洗涤后需要熨烫；锦纶的抗皱性介于二者之间。因此涤纶适合做商旅服装、校服等需要减少熨烫的产品；棉织物通常需要进行树脂抗皱整理，提升免烫性能。（6）成本差异：棉的价格受种植面积、气候影响波动较大，涤纶、锦纶为合成纤维，价格稳定且低于高品质棉。因此大规模应用的工装、校服等产品通常采用棉涤混纺，兼顾舒适性和保形性，同时降低成本。七、综合应用题某运动品牌计划开发一款专业马拉松运动T恤，要求产品具备吸湿快干、抗紫外线、耐磨、抗静电、尺寸稳定的性能，请结合纺织材料学知识，给出选材方案、结构设计要点及需要测试的核心性能指标。【答案】（1）选材方案：采用70%改性涤纶（Coolmax十字异形截面）+25%耐磨锦纶+5%氨纶的混纺方案，依据如下：①改性涤纶采用十字异形截面，表面具有连续沟槽结构，可通过芯吸效应快速导出汗液，纺丝