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纤维化学与物理
纤维化学与物理试卷答案
一、解释下列概念(12分,每题2分)
1.结晶度:
结晶高分子中,晶相部分所占的百分率,它反映了高分子链聚集时形成结晶的程度。
2.玻璃化温度:
非晶态高分子的玻璃态与高弹态的相互转化温度。
3.纤维素纤维:
由β-D-葡萄糖剩基以1,4苷键相联结而成的线性大分子。
4.蛋白质的变性:
球型蛋白在受到热、高压、机械搅拌等因素或酸、碱、某些有机溶剂和盐类的影响时,性质常会有所改变,最明显的是溶解度降低和生物活性丧失。
这些变化可不涉及多肽链的断裂:
视变化程度不同,有时可逆有时是不可逆的。
一般将这类现象笼统地称为蛋白质变性。
5.蛋白质等电点:
当调节溶液pH值,使蛋白质分子的正、负离子数目相等,此时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点。
6.回潮率:
指纺织纤维内水分质量与绝对干燥纤维质量之比的百分数。
二、判断正误(在括号里画“√”或“×”12分,每题2分)
1.生产聚丙烯腈纤维(腈纶)中的湿纺工艺反应为链式聚合。
(√)
2.分子链长的高分子一定柔软。
(×)
3.高分子物的应力-应变曲线分为五类:
柔而弱、柔而韧、刚而脆、刚而强、刚而韧。
(√)
4.棉纤维结晶度70%,麻纤维90%,黏胶纤维30%。
(√)
5.羊毛纤维的结构:
鳞片层、皮质层、髓质层。
(√)
6.涤纶和锦纶都是熔纺,且熔纺温度涤纶高于锦纶。
而腈纶纺丝为湿纺和干纺。
(√)
三、填空(25分,每空1分)
1.逐步聚合的聚合方法:
熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚:
链式聚合的聚合方法:
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。
(8分)
2.合成纤维中五大纶涤纶(PET)、锦纶(PA)、腈纶(PAN)、丙纶(PP)、氨纶(PU)(5分)
3.纤维素纤维的酯化反应:
纤维素硝酸酯、纤维素醋酸酯;纤维素纤维的醚化:
纤维素乙基醚、纤维素羧甲基醚(4分)
4.蛋白质分子的二次结构的构象有:
α-螺旋、β折叠、无规线团,蛋白质分子构象中的化学键有氢键、疏水键、范德华力、离子键、二硫键、配位键。
(8分)
四、曲线题(6分)
1.
A.玻璃态C.高弹态E黏流态B.玻璃态转化D黏流态转化
2..
14
32
1-塑性流体2—假塑性流体3—膨胀流体4—牛顿流体
五、回答下列问题(45分,8小题)
1.强迫高弹性和高弹性的异同?
(5分)
答:
强迫高弹性是指处于玻璃态的高分子可在强制外力作用下,产生高弹形变的性质。
区别:
①强迫高弹形变T
联系:
都是链段运动,都是能发生较大形变。
2.高分子柔韧性的条件、参数和影响因素?
(5分)
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.涤纶织物如何获得仿真丝绸效果?
(6分)
答:
涤纶在碱的作用下发生水解,由于涤纶结构紧密,热稀碱能使其表面的大分子发生水解,水解作用由表面逐渐深入,当表面的分子水解到一定程度后便溶解在碱液中,使纤维表面一层一层地剥落下来,造成纤维的失重和强度降低,而对纤维的芯层则无太大影响,其相对分子质量也没有什么变化,这种剥皮现象使纤维变细,增加了纤维在纱中的活动性,而获得仿真丝绸效果。
4.简述纤维素纤维的化学性质?
(5分)
答:
纤维素纤维具有耐碱性,但含碱棉纤维能与空气中氧气发生强烈的氧化作用;
液氮对纤维素纤维有溶胀作用;铜氨氢氧化物对纤维素有溶解作用;耐酸性差,易发生水解降解;对氧化剂不稳定,能被一些氧化剂氧化;抗热性较好,光照作用有光解作用和光敏作用等。
5.为什么同样是纤维素纤维,粘胶纤维的湿强远小于干强,而棉纤维的湿强却大于干强?
(6分)
答:
棉纤维断裂应力集中,其聚合度、取向度、结晶度较高,主价键断裂遇湿后,水分子进入,有增塑作用,使应力分布趋于均匀,从而增加了纤维的强度;而黏胶纤维聚合度、取向度、结晶度较低,分子链之间的作用力较弱,在外力拉伸时,分子链或其他结构单元之间的先对滑移可能是纤维断裂的主要原因。
黏胶纤维润湿后,由于水分子的作用削弱了大分子间的作用了,有利于分子链或其他结构单元之间的相对滑移,它的湿强比干强低得多。
6.羊毛初加工中为什么可以用98%硫酸处理?
真丝脱胶可以用浓碱液处理?
(6分)
答:
可迁移离子在纤维内外分布的情况:
与蛋白质离子电荷相同的可迁移离子的浓度,是纤维内低于纤维外;与蛋白质离子电荷相反的可迁移离子的浓度,是纤维内高于纤维外。
羊毛酸性加工时,尽管酸浓度很高,但氢离子与蛋白质离子电荷相同,所以纤维内氢离子浓度低于纤维外,不会对羊毛有太大损伤。
而真丝碱处理脱胶时,蛋白质离子带有负电荷,氢离子与蛋白质离子电荷相反,所以氢离子浓度为纤维内高于纤维外,所以纤维内碱性很低,不会对真丝有太大损伤。
7.聚丙烯腈纤维中加入第二、第三但体的作用,为什么?
(6分)
答:
丙烯腈为第一单体,它是聚丙烯腈纤维的主体,对纤维的许多化学、物理及力学性能起着主要的作用。
第二单体为结构单体,加入量为5%~10%,通常选用含酯基的乙烯基单体,这些单体的取代基极性较氰基弱,基团体积又不大,可以减弱聚丙烯腈大分子间的作用力,从而改善纤维的手感和弹性,克服纤维的脆性,也有利于染料分子进人纤维内部。
第三单体又称染色单体,是使纤维引入具有染色性能的基团,改善纤维的染色性能,一般选用可离子化乙烯基单体,加入量为0.5%~3%。
8.如何鉴别棉、羊毛、蚕丝织物?
(6分)
答:
首先,各取少许样品点燃,燃烧后有烧纸味儿的为纤维素纤维,即为棉织物,而有烧毛发气味的织物为蛋白质纤维,即羊毛、蚕丝织物;另取剩余两织物样品,进行酸处理,将样品放入50%硫酸中室温条件下处理,过一段时间后有明显收缩的是蚕丝织物,这是因为蚕丝有“酸收缩”,而羊毛的耐酸性明显强于蚕丝。
高分子化合物:
指一种由许多结构相同或相似、简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大、分子链较长的化合物。
单体:
能形成高分子物结构单元相应的低分子化合物,也是高分子物合成的起始原料。
超分子结构:
单位体积内许多分子链之间的几何排练
聚合度:
组成一个大分子的链节数,即一个大分子链中所含的重复单元的数目。
蠕变:
在一定的温度和较小的恒定的外力作用下,高分子物所发生的形变随时间增加而逐渐增加的现象。
强迫高弹形变:
非晶态高分子物,在温度稍低于Tg的条件下,外力强迫链段运动并使分子链拉直,产生较大的形变。
外力去除后,形变不能自然回复。
但温度升至Tg以上,链段运动使形变自然回复,这种形变称之为强迫高弹形变。
取向度:
指大分子、链段或微晶体顺着某一特定方向(外力方向)有序排列的程度。
结晶度:
结晶的程度,是结晶部分的质量或体积对全体质量或体积的百分数。
玻璃化温度:
指高分子物非晶区的链段在外力作用下开始运动时的温度。
即玻璃态和高弹态的转变温度。
(可理解为:
高分子物从玻璃态向高弹态转变时,链段刚好能运动的温度,也是高弹态向玻璃态转变时,链段刚好被冻结的温度。
)
特[克斯](tex):
俗称号数,指在公定回潮率时,1000米长的纤维(或纱线)所具有的质量克数。
即1特=1克/1000米。
回弹性:
指纤维从形变中回复原状的能力。
极限氧指数:
纤维材料点燃后在氧-氮混合气体中维持燃烧所需的最低含氧量的体积分数。
即
回潮率:
纤维内水分的重量与纤维绝对干燥重量之比的百分数。
•
实际回潮率:
纤维制品在实际所处环境条件下具有的回潮率。
(大气条件不同结果不同)
•标准回潮率:
在标准状态下,纤维制品达到吸湿平衡的回潮率。
(可以比较纤维材料的吸湿性)同一材料的标准回潮率不是定值,在一定范围内波动。
•公定回潮率(商业回潮率):
为贸易、计价、检
验等需要而定的回潮率。
国际上将生丝的回潮率统一规定为11%,称为公定回潮率。
•一般公定回潮率接近标准回潮率
可及度:
指化学试剂可以到达并起反应的部分占整个部分的百分数。
铜值:
100g干燥纤维素使二价铜还原成一价铜的克数
潜在损伤:
某种条件下,如果纤维素只发生基团的氧化和葡萄糖剩基的破裂,并未发生分子链的二断裂,只是纤维的强度不大,而纤维素铜氨溶液的黏度却明显下降。
盐缩:
蚕丝纤维在氯化钙,硝酸钙等中性盐类的浓溶液中处理,会发生显著膨润,收缩的现象,称为盐缩
等电点:
蛋白质大分子上所带的正负电荷相等即电中性时溶液的pH值
复合纤维:
将两种或两种以上的成纤高分子物熔体或浓溶液分别输入同一喷丝头,在喷丝头适当部位相遇后,从同一喷丝空中喷出,成为两组分或多组分粘并的一根纤维。
即在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物。
又称共扼或多组分纤维。
超细纤维:
单纤维线密度在0.11~0.55dtex范围的纤维
P152第8题。
纤维的结构对其吸湿性有哪些影响?
答:
(1)化学结构即纤维大分子结构上的极性基团--吸湿中心的多少和强弱:
极性基团越多,强度越强,纤维的吸湿性越好。
一般天然及再生纤维有较多的极性基团,吸湿性好;合成纤维,极性基团少,吸湿性差。
(2)纤维的聚集态结构--结晶区和非结晶区的多少:
吸湿主要发生在纤维的无定形区和晶区表面,化学结构相同的纤维,若无定形区不同,吸湿性也不同,无定形区大,吸湿性强。
(3)纤维内部空隙:
纤维内部空隙多,吸湿性好。
(4)纤维表面结构:
纤维表面能吸附大气中的水汽和其他气体,吸附量的多少与纤维的表面积及其组成成分有关。
纤维愈细,比表面积越大,吸附水分子的能力愈强。
(5)纤维伴生物:
纤维的伴生物位于纤维的表面,会改变纤维表面特性,影响其吸湿性。
2.P152第9题。
画出聚酯纤维的应力-应变曲线,并从分子运动机理来解释曲线。
答:
聚酯纤维的应力-应变曲线:
ab段:
一条直线,应变为普弹形变,形变主要是原子键长和键角的变化引起的,而分子链和链段不发生运动。
直线的斜率称为初始模量。
bc段:
应力增加,外力强迫链段发生运动,纤维分子沿拉伸方向取向,而大分子不发生相对滑移。
强迫高弹形变。
与ab段相比,bc段每单位应变所需的应力减少。
cd段:
大分子沿着拉伸方向发生质量中心改变的相对移动,并进一步趋于平行排列,这时形变主要发生在纤维的无定形区。
塑性形变。
在这个区段,纤维的形变能力降低,应力急剧增加。
de段:
试样已拥有足够的能量,足以克服结晶区内某些分子间的相互作用力,发生第二次塑性流动,直至纤维断裂。
5.P152第13题。
纤维初始模量的实质是什么?
有哪些主要影响因素?
答:
纤维初始模量实质:
表示纤维在外力作用下对小形变的抵抗能力,反映了纤维的刚性。
初始模量大,纤维在外力作用下不易变形。
影响因素:
纤维大分子链的柔性:
柔性高,初始模量小。
分子间的作用力:
分子间的作用力小,初始模量小。
结晶度及取向度:
对于同一类纤维,结晶度、取向度高,初始模量3
P152第10题。
纤维可能的断裂方式有哪几种?
为什么纤维的实际强度比理论强度往往要低得多?
答:
纤维大分子链的排列方向一般平行于受力方向,纤维在外力作用下发生断裂可能是分子链的断裂和分子链间的相对滑脱所引起的。
若纤维的断裂是由分子链的断裂引起的,则必须拉断所有的分子链,但根据有关计算,纤维的实际强度远远小于纤维的理论强度,说明纤维在受外力拉伸断裂时,同一截面上的分子链同时被拉断是不可能的。
若纤维的断裂是由分子链或结构单元的滑脱引起的,则必须克服分子链间的氢键和范得华引力,同样根据计造成算,纤维的实际强度远小于纤维的理论强度,说明纤维受外力拉伸,其断裂完全是由于分子链间的滑脱的是不可能的。
纤维的实际强度之所以小于理论强度,是因为纤维的结构不是均匀的理想的,其存在许多薄弱环节,如微细的裂缝、空洞、气泡等,当受到外力作用时,纤维的断裂首先从这些薄弱环节开始。
同时纤维的取向也不是理想的取向,此时纤维中的大分子也不可能均匀承受外力,而是先使未取向的分子链段间的H间或范德华引力破坏,应力逐渐向其他部位扩展,集中到少数取向的分子链上,对于聚合度、结晶度、取向度高的纤维,由于其分子间的作用力大,导致了分子链的断裂而使纤维破坏;而对于聚合度、结晶度、取向度低的材料,由于其分子间的作用力小,导致了分子链间或其结构单元间的滑移而使纤维破坏。
第15题。
试述纤维的耐磨性及其影响因素。
举例说明。
答:
纤维的耐磨性是影响纤维耐用性的主要指标。
表示方法:
一般用纤维经多次拉伸后的断裂功来表示。
影响耐磨性的因素:
纤维的强度、断裂延伸度、回弹性。
以断裂延伸度和回弹性的影响更为重要,断裂延伸度大和回弹性好,纤维的耐磨性好。
例如:
麻纤维,虽然强度高,但断裂延伸度小、回弹性差,其耐磨性差;羊毛强度较低,但断裂延伸度大、回弹性好,耐磨性好。
锦纶由于强度、延伸度和回弹性都较高,所以耐磨性特别好
棉的丝光处理凝聚态结构变化。
棉织物在一定张力作用下,经浓烧碱溶液处理,使织物获得丝一般的光泽,同时保持所需要的尺寸的过程。
丝光前后变化:
①形态结构变化:
光泽度变高。
横截面积变大,直径变小,扭曲带状变为圆筒状。
②聚集态结构变化:
大分子排列趋向于整齐,取向度提高,结晶度降低,无定形区变大。
③物理机械性能:
强力增大,形态尺寸稳定性增大,模量增大④化学性能:
化学反应性增大,染料吸收率增大,吸水性增大
天然纤维烧碱处理后发生剧烈溶胀的原因处理后其性能发生哪些变化为什么。
钠离子体积小,不仅可以进入纤维的无定形区,还可以进入到纤维的部分结晶区;同时Na+是一种水化能力很强的离子,环绕在一个Na+周围的水分子多达66个之多,以至形成一个水化层,当Na+进入纤维素大分子内部并与纤维素大分子结合时,大量的水分也被带入,因而引起了剧烈溶胀,由于能进入晶区,因此,溶胀是不可逆的。
丝光处理后,结晶度下降,取向度提高,强度变大,光泽提高,尺寸稳定性提高,化学活泼型提高。
棉纤维经酸和氧化作用的相似及相异之处
相同点:
都在漂白及染色等染整过程中进行,且均使纤维的聚合度下降,最终生成羧基或羧基化合物,还原性加强。
相异点:
酸对纤维素的水解作用使14-gan键水解,在断裂处与分子结合形成-oH、醛基。
纤维强度下降明显。
氧化剂对纤维素的氧化作用主要发生在葡萄糖基环C2,C3,C4位的三个自由羟基和大分子末端的潜在醛基上,根据不同的条件相应生成醛基,酮基和羧基,形成潜在损伤,聚合度下降但强度变化不明显(其铜氨溶液粘度下降,),碱性环境中容易发生贝塔-分裂。
判断纤维素受到的损伤程度可采取下列办法:
①测断裂强度,值↓,纤维损伤↑;
②测定纤维在碱中的溶解度,溶解度↑,纤维损伤↑;
③测定纤维的还原性能,用铜值或碘值表示,铜值或碘值↑,纤维损伤↑。
④用铜氨溶液或铜乙二胺溶液测定纤维的聚合度,聚合度↓,纤维的损伤↑。
什么是纤维的原纤化现象。
解释为什么lyocell容易发生原纤化。
原纤化现象:
在受到机械作用时,纤维沿轴向分裂 出更细小的原纤,这些原纤一端固定在纤维本体上,一端暴露在纤维表面形成许多小绒毛。
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这种现象更明显。
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;
1.
4.P192第19题。
影响酸对纤维素作用的因素由哪些?
为什么经酸处理的织物必须彻底洗净?
写出反应式。
怎样判断纤维素受到的损伤程度?
答:
(1)影响因素主要有:
①酸的种类:
当其他条件相同时,酸性↑,损伤↑。
②酸的浓度:
浓度↑,水解↑。
③温度:
温度↑,损伤↑。
④时间:
其它条件相同时,时间↑,水解↑,且成正比。
(2)酸对纤维素的水解作用仅起催化作用,反应前后,其浓度无变化,若其他条件不变,水解反应会继续进行下去。
反应式如下:
纤维素制品在染整加工中用酸进行处理,一般不会使纤维解体,但纤维的内在质量如聚合度、强度、延伸度等会受到影响,所以酸处理后的织物必须彻底洗净,特别要注意的是要避免带酸的织物进行烘干,否则,在烘干时,随着水分的蒸发,织物上酸的浓度增加,再加上烘干时温度较高,会使织物受到严重的损伤。
(3)判断纤维素受到的损伤程度可采取下列办法:
①测断裂强度,值↓,纤维损伤↑;
②测定纤维在碱中的溶解度,溶解度↑,纤维损伤↑;
③测定纤维的还原性能,用铜值或碘值表示,铜值或碘值↑,纤维损伤↑。
④用铜氨溶液或铜乙二胺溶液测定纤维的聚合度,聚合度↓,纤维的损伤↑。
5.P192第20题。
说明怎样能够比较全面地了解棉纤维在漂白过程中素受到的损伤程度,为什么?
答:
①测定棉纤维在漂白前后在铜乙二胺溶液(铜氨溶液)中的粘度,然后再换算成相对分子质量,因为铜乙二胺(铜氨)溶液是碱性的,具有潜在损伤的纤维素在里面会发生β-分裂反应。
从而准确地反映漂白过程受到的损伤程度。
②测定漂白织物碱煮后的强力,因为碱煮时,具有潜在损伤的纤维素会发生β-分裂反应。
1.试述蛋白质的两性性质和膜平衡原理。
答:
(1)两性性质:
蛋白质具有既象酸又象碱一样的性能,是典型的两性高分子电解质。
在不同的pH值溶液中可进行下列反应:
(2)膜平衡原理
膜内:
蛋白质分子上带有的负或正离子不能离开母体,且与膜内溶液组成膜内体系。
膜外:
溶液
体系:
HCl+KCl共存,即pH<pI,-NH2+H+→-N+H3。
或体系:
KOH+KCl共存,即pH>pI,-COOH+OH-→-COO-+H2O
假定:
膜内、外容积相等且不变。
★在酸性条件下膜内外离子分布情况如下:
其中:
C1为平衡时蛋白质正离子浓度,即蛋白质结合酸的浓度;C2:
HCl原来的浓度;C3:
KCl原来的浓度;X、Y:
平衡时膜内H+、K+浓度,等于膜外向膜内迁移的浓度。
平衡时分配系数:
★在碱性条件下膜内外离子分布情况如下:
其中:
C1为平衡时蛋白质负离子浓度,即蛋白质结合碱的浓度;C2:
KOH原来的浓度;C3:
KCl原来的浓度;X、Y:
平衡时膜内OH-、Cl-浓度,等于膜外向膜内迁移的浓度。
平衡时分配系数:
2.P243第5题。
什么是蛋白质的饱和吸酸值、超饱和吸酸量、等电点?
答:
蛋白质的饱和吸酸值:
当溶液的pH值达到一定值时,蛋白质才开始结合酸,并在特定的pH值达到稳定、最大结合量,此值称之。
超饱和吸酸量:
达到饱和吸酸量后,溶液的pH值由0.8继续下降,蛋白质又出现吸酸量突然增大的现象,此时的吸酸量称为超饱和吸酸量。
等电点:
蛋白质大分子上所带的正负电荷相等即电中性时溶液的pH值。
P244第9题。
试述羊毛永定和过缩现象的原理。
答:
①过缩:
现象:
将受到拉伸应力作用的羊毛纤维在热水或蒸汽中处理很短时间,然后去除外力并在蒸汽中任其收缩,纤维能够收缩到比原来的长度还短,甚至只有原长三分之二的现象。
原因:
外力和湿、热的作用使肽链的构象发生变化,原来的副被拆散,由于处理时间很短,尚未在新的位置建立起新的副键,多肽链可以自由收缩。
产生过缩。
②暂定(暂时定型):
现象:
将受到拉伸应力作用的羊毛纤维在热水或蒸汽中处理稍长时间,除去外力后纤维并不回复到原来的长度,但在更高条件下处理,纤维仍可重新收缩的现象。
原因:
处理时间稍长,原来的副被拆散后,在新的位置尚未全部建立起新的副键或副键结合得不稳固,只能使形态暂时稳定,遇到适当条件,仍可回缩。
③永定(永久定型):
现象:
将受到拉伸应力作用的羊毛纤维在热水或蒸汽中处理更长时间,如1-2h,放松后,则外力去除后,即使再经蒸汽处理,也仅能使纤维稍微收缩的现象。
原因:
处理时间较长,原来的副被拆散后,在新的位置建立起新的、稳固的次价键,使多肽链的构象稳定下来,阻止羊毛纤维从形变中回复原状。
3.P244第14题。
画出羊毛、蚕丝纤维的应力-应变曲线,比较它们拉伸性能的异同,并分析造成差异的原因。
答:
(1)羊毛及蚕丝的应力-应变曲线见图
。
(2)由图可以看出:
两种纤维的应力-应变曲线都有明显的屈服点;蚕丝的屈服应力、初杨氏模量、断裂强度比羊毛高,而断裂延伸度比羊毛低;两者的断裂功均比较大,因而韧性较大,羊毛在很小的应力下,可产生较大的形变,尤其超过屈服点。
温、湿度对应力-应变曲线的影响:
温、湿度增加,他们的屈服应力、初始模量、断裂强度都发生下降,而断裂延伸度增加。
回复性能:
羊毛的弹性在各种纤维中是较高的,仅次于锦纶66,而蚕丝的弹性仅属于中等,特别是湿弹性较差。
(3)两种纤维性能差异的原因:
蚕丝在形成过程中,受到强烈的拉伸和吐丝口处的挤压,分子链具有β—构象,较为伸直,取向度较高,分子排列整齐,因而断裂强度较高而断裂延伸度较低。
羊毛的分子链有α—螺旋构象,受到拉伸可以变为β—构象,因而有较大的延伸性能;羊毛的肽链间存在二硫键,可以阻止分子链间发生相对滑移,又能促使纤维形变的回复,所以有良好的回复性能。
.
P244第17题。
次氯酸钠能否用于蛋白质纤维的漂白,为什么?
答:
不能用于蛋白质的漂白。
因为次氯酸钠对蛋白质纤维的破坏作用非常强烈,不仅有氧化作用,而且还伴着氯化作用,使蛋白质生成黄色氯胺类化合物,破坏作用极大。
短纤维:
长度较短,必须经过纺纱才能用于织布的纤维。
2.P302第6题:
试述涤纶的分子结构特点。
答:
(1)具有对称苯环结构,没有大的支链,分子线型好,易于沿纤维拉伸方向取向平行排列。
(2)主链含有苯环,分子柔性较小,因此熔点较高。
(3)主链中C-C链可以内旋转,分子存在两种空间构象。
晶区:
反式构象。
非晶区:
顺式构象。
(4)结构具有高度的立体规整性,所有的苯环几乎处在一个平面上,使得相邻大分子的凹凸部分便于镶嵌,从而具有紧密敛集能力与结晶倾向。
(5)分子间没有特别强大的定向作用力。
P302第11题。
涤纶为什么染色比较困难?
可采用哪些有效方法?
答:
原因:
纤维吸湿性小、结构紧密,在水中的溶胀程度,染料难进入纤维内部。
分子结构中缺少极性基团,吸湿溶胀小,不易与水溶性染料结合。
分子结构中无活性基团,染料无法与纤维发生共价键结合。
有效方法:
选择分散染料染色。
常采用的有效方法主要有:
高温高压法、携染剂(载体)法、热溶法、目前研究的超临界CO2染色法。
还可以改变涤纶的化学组成,使其结构中含有能与染料结合的基团等。
7.P302第14题。
涤纶经烧碱溶液处理后会发生怎样的变化?
答:
涤纶经烧碱溶液处理后其相对分子质量几乎不变,而纤维变细、变轻、纤维表面出现刻蚀变得凹凸不平现象。
原因:
涤纶分子中的酯键在碱中可发生水解,使涤纶的相对分子质量降低。
但涤纶具有疏水性,结晶度、取向度大,结构紧密,其在热的稀碱液中,溶胀程度小,碱液向纤维内部渗透比较困难,酯键的水解反应只能由表及里逐层进行,当表面的分子水解到一定程度便逐渐脱离纤维,溶解在碱液中,而剩下的纤维的相对分子质量没有什么变化。
.P302第26题。
说明聚丙烯腈均聚物中加入第二单体、第三单体对纤维性能有哪些改进。
答:
第二单体又称为结构单体或中性单体,其含量为5~10%,主要是含酯基的乙烯基单体,如丙烯酸甲酯等,其加入后可以减弱聚丙烯腈大分子间的作用力,使纺丝液易于制备,提高纤维的弹性和热塑性,有利于染料进入纤维内部。
第三单体为染色单体,其含量为3~5%,主要是可离子化的乙烯基单体。
其加入主要是引入一些能与染料结合的基团,提高纤维的染色性能并改善纤维的亲水性。
主要分成两大类:
一类为含羧基或磺酸基等的酸性单体,加入后使纤维可以用阳离子染料染色。
另一类为含有氨基、酰胺基、吡啶基等的碱性
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- 纤维 化学 物理