纺织化学作业参考答案

纺织化学作业参考答案第一章绪论1、为什么说服装产业与化学有着密切的关系？答:由服装产业链主要环节：纤维、织造、染整、成衣、销售、养护可以看出，几乎各个方面都涉及到纺织化学。（1）、化学结构主要决定纤维的各种性能。如普通丙纶纤维织物作为内衣使用性较差，就是由于它的吸湿性差的缘故。其吸湿性之所以差，是由于其分子结构中缺乏能吸水的极性基团。（2）、服装生产加工的顺利进行，如定型、染色、整理，及日常洗护也离不开对纤维化学、物理结构的了解。如合成纤维面料的熨烫必须在其分解点温度以下进行，而天然纤维面料的熨烫则可以在其分解温度10℃~20℃之上进行。丝绸织品易退色，不能暴晒。棉织物易起皱褶，需进行抗皱整理等等。（3）赋予纺织品各种功能离不开各种表面活性剂、整理剂的应用。2、纺织化学的涵义是什么？主要包括哪些内容？答：纺织化学是将化学的基本原理与技术应用到纺织领域而形成的一门新的学科，主要侧重于介绍在化学基本理论指导下，整个服装产业链所用化学品、纤维结构和它们之间的反应，以及这些反应对服装风格和功能带来的影响。这就是纺织化学的内涵。所涉及的内容有纤维的结构与性能、各种化学品性能、化学品在纺织工业中的应用，服装的养护、生态纺织品的开发等等。化学两功能：1.合成新的化合物2.从微观结构分析宏观现象3、学习纺织化学的目的是什么？怎样才能学好纺织化学？答：目的：纺织化学为学习后续课程服装材料学和服装整理学做了必要的铺垫和准备。对于服装工程专业来说，只有全面了解服装产业链、纤维原料、化学品，它们之间的反应及所涉及的化学问题，并能够从从分子变化的微观角度来解释面料的性质、服装加工依据，预示所得织物或服装的风格，才能为今后理性选择生态纺织面料、服装加工方法，绿色营销，纺织品服装的正确养护，谈判贸易等等方面打下扎实基础。方法：略第二章分子间力和共价键1、分子间力包括哪些？分子间力通常包括范德华力和氢键。范德华力包括色散力、诱导力和取向力三种。氢原子除能与电负性较强的原子,如Ｆ、Ｏ、Ｎ形成强的极性共价键以外,还能吸引另一个电负性较大而半径又较小的原子如Ｆ、Ｏ、Ｎ形成分子间或分子内的弱键，称为氢键。氢键比范德华力大些，有方向和饱和性。2、试比较氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢物质熔沸点大小，并解释反常现象？卤素氢化物的熔沸点由小到大顺序是HCl、HBrHI，而HF不是最低，却反常偏高，原因是前三者氢化物分子间的吸引作用中色散作用是主要的，而在HF分子间除了分子间的三种吸引作用外，还有氢键的作用。3、共价键的本质是什么？可用哪些物理量来描述？价键理论认为共价键的本质是由于原子轨道的重叠，原子核间电子云增大，吸引原子核而成键。可用键长、键角、键能等描述。分子由化学键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。第三章高分子概述高分子就是分子量很大的分子（10^4）由原子团或原子团以共价键的形式形成的大分子同系化合物。分子由单键（内旋转）而产生的不同空间形态称为分子构像。1、结晶度、取向度概念结晶度：高分子物的晶态结构是晶区和非晶区同时存在的，结晶部分在整个聚集体中所占的百分数即是结晶度。取向度：指大分子或链段等各种不同结构单元包括微晶体沿纤维轴规则排列程度。2、什么是高聚物的聚集态结构？对高聚物（纤维等材料）的性质有怎样的影响？答：高分子化合物的聚集态结构指的是许许多多单个大分子在高分子化合物内部的排列状况及相互联系，也称为超分子结构或微结构。固体高分子化合物有晶态、非晶态和取向态三种聚集态结构。尽管一种材料的基本性质取决于它的大分子结构，但其本体性质则是由大分子的排列状态所控制的。如果把物质的成分看作是砖的话，那么决定一座房子的最终性能和特征的是用怎样的方式把砖垒起来。所以，高分子聚集态结构是直接影响材料性能的因素。结晶度、取向度的高低影响纤维的强伸度。纤维的结晶度高、取向度高，则其强度就大，断裂延伸率就会变小。而非结晶区的存在，决定了纤维的柔性（弹性）、染色性、对水和水蒸气的吸收性。3、高聚物的运动单元包括哪些？要获得强韧纤维，对分子链、链段取向有何要求？答：高聚物的运动单元包括大分子链、链段、支链和取代基键长键角等。对纺织纤维，要使纤维既有较高的强度，又有一定的弹性，除了具备一定的结晶度外，还可以使大分子链取向而链段解取向。4、非晶态高聚物有哪些力学状态？玻璃化温度具有什么实用意义？答：非晶态高分子化合物在所受外力作用不变的情况下，会随温度的变化呈现玻璃态、高弹态和粘流态三种不同的力学状态。玻璃化温度是高聚物特征温度之一，作为表征高聚物的指标，可用来确定热塑性塑料的最高使用温度和橡胶的最低使用温度。Tg是纤维和塑料使用温度的上限。高于Tg则不能作纤维、塑料用，因为已经软化，模量太小。提高玻璃化温度可以扩大纤维的使用温度范围。Tg是橡胶使用温度的下线。低于Tg就不能当橡胶用，因为丧失了高弹性。降低Tg会扩大橡胶的使用温度范围。5、高分子链的柔顺性链状大分子在内旋转的情况下可以卷曲收缩或扩展伸长，从而改变其构象的性质，称为高分子链的柔顺性。第四章纺织纤维纺织纤维可分为两大类：一类是天然纤维，另一类是化学纤维，化学纤维又可分为再生纤维和合成纤维两大类。1、简述纤维素分子的化学结构及其特点，并推断其主要化学性能。纤维素是一种多糖物质，是由许多β-D-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键相连结而成的线型大分子。分子式为（C6H10O5）n，结构式如下：•结构特点：•[1]环上三个—OH，反应活性点：酯化、醚化、氧化（伯羟基比仲羟基活泼）。•[2]环间—O—，酸分解之，碱稳定。•[3]链端：有一隐性-CHO，低还原性。（右端剩基上的端基1号位的羟基没有结合其他原子，仍可回复成醛基形式）•[4]H-键多，强度高•[5]纤维素大分子链中的环状结构使纤维素大分子链挺直而有刚性。主要化学性能：纤维素大分子中葡萄糖单元上有三个自由羟基，其中2，3位上的是两个仲羟基．6位上的是伯羟基。另外，大分子中存在着苷键，纤维素长链之间存在着氢键和范德华力．所以它可以发生下列两类化学反应：一是与三个自由羟基有关的化学反应，如酯化、醚化、氧化；另一是与苷键有关的化学反应，如强无机酸对苷键的作用。2、涤纶纤维为何具有较高的抗皱保形性？一是因为在聚酯纤维的线型分子链中，有对称分布的苯环，由于苯环是平面环状结构，不易旋转，当受到外力后，虽然产生变形，但一旦外力消除，纤维变形便能立即回复，使得涤纶纤维初始模量较高。另外一个原因是由于涤纶两相结构的存在。当外力作用时，无定形区的分子间作用力小，可产生链段活动，会发生一定的形变，而结晶区的基本结构单元之间有比较牢固的连接点，要使它们发生形变或断裂需要用较大的力量。当一些连接点被拆散后，分子链段移动至新的位置上，不易建立起比较牢固的新连接点，以致作用力去除后，可通过分子内旋转作用使分子链段回到原来的位置。所以聚酯纤维的弹性好，不易变形，特别是在湿态下其弹性仍能保持和干态时一样。其耐皱性超过其他任何纤维，由涤纶制成的纯纺或混纺织品，经高温定形后，虽经多次揉搓，水洗后仍不褶皱，保持挺括。3、为何锦纶纤维的耐磨性高？纤维的耐磨性能通常决定于回复率，弹性，延伸性，其中后两项起着重要作用。锦纶大分子结构中具有大量的亚甲基，在松弛状态下，纤维大分子易处于无规则的卷曲状态，当受外力拉伸时，分子链被拉直，长度明显增加。外力取消后，由于氢键的作用，被拉直的分子链重新转变为卷曲状态，表现出高伸长率和良好的回弹性。实验表明，当锦纶的伸长率为3％-6％时，其回弹率为100％；伸长率为15％时，回弹率为82．6％。在所有的天然纤维及化学纤维中，锦纶的回弹性最高。由于回弹性好，经历多次形变的能力(或耐疲劳性)也极好，它能经受高达数万次的双折挠。同时锦纶具有较高的强度，所以锦纶是所有天然纤维和合成纤维中耐磨性最好的纤维。适合做袜子、手套等经常受到摩擦的纺织品。4、简述羊毛、蚕丝的形态结构。羊毛纤维一般由外层的鳞片层、中间的皮质层以及最中心的髓质层组成(如图4—10)。其中皮质层是羊毛的主要组成部分，也是决定羊毛物理化学性质的基本物质。而羊毛表面的鳞片则给羊毛带来特殊的缩绒效果。蚕丝的丝素外包有丝胶；丝素纵向平滑，截面为不规则三角形。从而赋予其柔和的光泽、独特的丝鸣效果。5、何谓过缩、暂定和永定？他们具有何实际意义？羊毛具有可塑性，是指羊毛在湿的条件下，可按外力作用改变现有形态，再经冷却或烘干可使其形态保持下来。羊毛的可塑性是与其多肽链构象的变化以及肽链间副键的拆散和重建密切相关的。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，然后除去应力并在蒸汽中任其收缩，纤维能够收缩到比原来的长度更短，这种现象称为“过缩”。这是因为，拉伸应力在湿、热的作用下使肽链的构象发生变化，α-螺旋中的氢键以及一些二硫键和其他副键被拆散，但因处理时间很短，还来不及在新的位置上建立起新的副键，清除应力后，多肽链形成无规卷曲构象，自由收缩，产生过缩。若在拉伸应力下在热水或蒸汽中处理较长时间，除去外力后羊毛纤维并不回复到原来长度，这种现象称为“暂定”。这是由于副键被拆散后，在新的位置上尚未全部建立起新的副键或结合得尚不够稳固，因此只能使形态暂时稳定，在更高的温度下处理，纤维仍会回缩。如果在拉伸应力下，羊毛纤维在热水或蒸汽中处理更长时间(如l-2h)，则外力去除后，即使再经蒸汽处理，也仅能使纤维稍有收缩，这种现象称为“永定”。这是由于处理时间较长，副键被拆散后，在新的位置上又建立起新的、稳固的副键，使多肽链的构象稳定下来，从而能阻止羊毛纤维从形变中回复原状，产生“永定”。毛织物的定形就是利用羊毛纤维的可塑性，将毛织物在一定的温度、湿度及应力作用下处理一定时间，通过蛋白质副键的拆散和重建，使其获得稳定的尺寸和形态。毛料服装的熨烫也是利用羊毛纤维的可塑性，在湿热和压力作用下，使服装变得平整无皱。6、试说明棉纤维织物为何需进行防皱整理？首先明白织物的防皱性能要从两方面考虑。一是抗皱性，即织物在外力作用下对抗形变的能量；二是形变回复率，即在外力去除后，织物从形变中回复原来形状的能力。从纤维素的分子结构看，主链上有糖环，环上有羟基，分子间可形成大量氢键，内旋转困难，是一种比较僵硬的大分子。由于结晶度、取向度都比较高，一般情况下都处于玻璃态，能忍受较大应力的作用而不发生很大的形变，放松后能恢复原状，即小作用力下弹性较好，不会产生明显的高弹形变。但当应力超过其弹性极限时，可能会发生一定的强迫高弹形变。因为在此过程中伴随着旧氢键或晶体的拆散，新氢键形成、取向和再结晶。外力去除后，未断裂的氢键虽有促使纤维回复原状的作用，但将受到新氢键的阻滞作用，除了部分能缓缓回复外，还留下不可回复的的形变，此时弹性较差。由此可知，纤维素纤维在较小外力作用下产生的形变，外力去除后基本能回缩到原长，但当拉伸应力或应变超过了屈服点，纤维素纤维将发生强迫高弹形变，放松后，形变虽也可回复一部分，但不完全。这表明棉织物虽然抗皱性较高，但形变回复率较差，故一般棉织物都表现较低的防皱性，需进行防皱整理以改善服用性能。7、为何涤纶面料吸湿、染色性差？涤纶大分子链上不含有亲水性基团，且缺乏与染料分子结合的官能团，故吸湿性、染色性差，属于疏水性纤维。第五章染料作为某一类纤维染色用的染料，它必须：1.对可见光谱中部分有强烈的选择吸收作用已达到具有绚丽多彩的色泽。2.对某一纤维有相当的亲和力3.具有一定染色稳定性，即染料在织物上牢度性能良好色泽耐久，经水洗，暴晒，摩擦等不致发生色调变化或褪色。4.染料必须是可溶性的或能分散在染色介质中。1、染料与颜料的联系与区别。染料是指能使纤维或织物染成一定坚牢度和鲜艳度颜色的有色物质。颜料是指一种不溶于水及一般有机溶剂的有色物质，对纤维没有亲和力，靠粘合剂的机械粘附作用，使物体表面着色的物质。两种的联系是都可以使纺织品着色。两者的区别是染料可溶于水和溶剂，而颜料不溶于水和一般的溶剂；染料对纤维具有亲和力，以溶液或分散液的形式上染纤维；颜料对纤维没有亲和力，靠粘合剂的粘附作用而着色；染料主要用于纺织品及皮革的染色，颜料主要应用在油漆、油墨和