第2-3章答案

TextileMaterials&TechnologyLab.Copyright©T.M.TLab.AllRightsReserved作业2答案一、名词解释1.差微摩擦效应与毡缩性差微摩擦效应：指顺鳞片的摩擦系数小于逆鳞片的摩擦系数的特征，这是产生羊毛毡缩现象的基本因素。（P130）毡缩性：羊毛在热湿力反复作用下，由于羊毛的差微摩擦效应产生纤维定向移动，导致的穿插纠缠致密化的特性。2.纤维的原纤结构纤维中的原纤(fibril)是大分子有序排列的结构，或称结晶结构。严格意义上是带有缺陷并为多层次堆砌的结构。3.纤维的聚集态结构纤维的聚集态结构指构成该纤维的大分子链之间的作用形式与堆砌方式，又称为超分子结构或分子间结构。具体所指纤维高聚物的结晶与非晶结构、取向与非取向结构、以及通过某些分子间共混方法形成的“织态结构”等。4.结晶度纤维中结晶部分占纤维整体的比率。5.取向度大分子排列方向与纤维轴向吻合的程度。6.纤维的形态结构纤维的形态结构，是指纤维在光学显微镜或电子显微镜，乃至原子力显微镜(AFM)下能被直接观察到的结构。二、思考题1.表示纤维细度的指标有哪些？各自的含义是什么？习惯上各表示什么纤维的细度?（1）分特数Ndt1万米长的纤维所具有的质量克数，为1/10特。计算公式：LGNkdt10000；式中，Gk为纤维公定回潮率时的质量，g；L为纤维的测量长度，m。可以表示各种纤维。TextileMaterials&TechnologyLab.Copyright©T.M.TLab.AllRightsReserved（2）旦数ND指9000m长的纤维在公定回潮率时的质量克数，计算公式：9000910kDdtGNNL习惯上用于丝和化纤长丝的细度。（3）公制支数Nm公制支数简称支数，是指在公定回潮率时1g纤维或纱线所具有的长度米(m)数，计算公式：10000mkdtLNGN习惯上用于羊毛纤维的细度。（4）直径与截面积通过光学显微镜或电子显微镜观测直径d和截面积A，由于纤维很细，以微米（μm）为单位，近似圆形的计算为A=πd2/4。纤维直径d可用于长丝线密度的计算。设纤维的密度为γ（g/cm3），则341011.899DDNNd241011.28dtdtNN641011128mmNN习惯用于羊毛及其他动物毛，圆形化学纤维的细度表达。2.推导公制支数（Nm）、旦（D）、特（Nt）、直径（d）之间的关系。见上题。3.公制支数为5500的棉纤维，合多少分特？直径为多少？（已知棉纤维密度：1.54g/cm3）10000dtmNN；Ndt＝10000/5500≈1.82（dtex）1128mdN；112812.2655001.54d（μm）4.1.5旦的丙纶与2旦的涤纶哪个粗？为什么？（已知纤维密度：涤纶为1.38g/cm3、丙纶为0.91g/cm3）1.51.381.110.912DDdNdN丙丙涤丙涤涤；故丙纶粗。TextileMaterials&TechnologyLab.Copyright©T.M.TLab.AllRightsReserved5.常用的测定纤维长度的方法有哪些？各适合于测哪些纤维？（1）罗拉法：适用于棉纤维的长度测定。（2）梳片法：适用于羊毛、苎麻、绢丝或不等长化纤的长度测定。（3）中段切断称重法：适用于等长化纤的长度测定。（4）排图法：适用于棉或不等长化纤、羊毛、苎麻、绢丝等长度分布的测定。（5）ALMETER电容测量法：适用于毛条、棉、麻纤维条子的长度测定。6.常用的测定纤维细度的方法有哪些？各适合于测哪些纤维？（1）中段切断称重法：适用于棉纤维或化纤的细度测定。（2）气流仪法：适用于棉、羊毛的细度测定。（3）显微镜投影法：适用于细度和截面为圆形纤维的纵向投影直径的测量。7.羊毛的直径是其品质评定的最主要指标，简述这一指标的基本测量方法及其对纤维品质的影响。羊毛几乎采用OFDA和LaserScan方法，其次为显微镜法和气流仪法。一般地说，羊毛直径越小，羊毛愈细，细度离散小，相对强度高，卷曲度大，鳞片密，光泽柔和，脂汗含量高，但长度偏短。8.棉纤维长度的表征指标有哪些？具体的含义是什么？主体长度：指一批棉样中含量最多的纤维的长度。平均长度：指纤维长度的平均值。一般都用重量加权平均长度。品质长度：又称右半部平均长度，即比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度。短绒率：指纤维长度短于某一长度界限的纤维重量与所试纤维总量之比。9.试分析棉纤维转曲、细羊毛卷曲及化学短纤维卷曲各自形成的原因；并给出描述纤维卷曲形状的指标及其含义。原因棉纤维转曲：由于次生层S2中的原纤螺旋排列所致。细羊毛卷曲：是由于内部结构中的正、偏皮质细胞呈双边结构或偏皮芯结构或不均匀的混杂结构所致。化学短纤维卷曲：人为加工。描述卷曲形状的指标（1）卷曲数：指每厘米长纤维内的卷曲个数，是反映卷曲多少的指标。（2）卷曲率：指纤维单位伸直长度内，卷曲伸直长度所占的百分率（或表示卷曲后纤维的缩短程度）。（3）卷曲回复率：指纤维经加载卸载后卷曲的残留长度对卷曲伸直长度的百分率。TextileMaterials&TechnologyLab.Copyright©T.M.TLab.AllRightsReserved（4）卷曲弹性率：指纤维经加载卸载后，卷曲的残留长度对伸直长度的百分率。10.试比较羊毛、锦纶和氨纶在弹性结构上的区别，并讨论如何表达纤维的弹性及其稳定性。羊毛：α氨基酸螺旋大分子结构；羊毛大分子间结构有二硫键交联，可以使分子间部分滑移也能部分回复；羊毛的正负皮质双边分布产生的卷曲，赋予羊毛在低应力下的弹性。但这些变形和弹性是互为约束的，是取决于时间、温度、湿度的，常态条件下，只能有30-40%变形，弹性回复在80%以上。锦纶：锦纶中存在酰胺键基团，能形成稳定的氢键作用，既可使分子间产生相互作用构成晶区；存在亚甲基基团，其个数越多，构象越多，分子柔性则越大。由于此两类基团的特点，聚酰胺分子极易通过一定的链段运动和氢键作用，形成稳态柔性、高弹性的结构。因此纤维也可30-40%的变形，弹性回复在80%左右。氨纶：由于物理交联区的作用和软链段的变形，使变形可达到50-80%，弹性回复几乎100%。表达：弹性应该用弹性伸长率来表达，即可完全回复的伸长率；弹性稳定性应该用在一定条件（温度、作用速度、松弛时间、相对湿度等）下的弹性回复率来表达。11.试比较涤纶、锦纶、腈纶结构的异同点。涤纶：涤纶纤维或聚酯纤维，其大分子链化学结构式为：COCOOCH2OCH2n单基由一个苯环、两个酯基和两个亚甲基(－CH2)构成。－CH2－CH2－是柔性链；苯环使分子链的刚性增大。聚酯纤维分子有刚性链苯环和柔性亚甲基链，其间由酯基连接，是典型的刚柔性兼备的线型大分子，且以刚性为主。涤纶分子链存在折叠链和伸展链片晶。锦纶：锦纶或聚酰胺纤维或尼龙主要特征是大分子链由酰胺键(－CONH－)连接，主要品种锦纶6和锦纶66，化学结构式如下：尼龙66：N(CH2)6NOC(CH2)4COHHn尼龙6：NOCHn(CH2)5TextileMaterials&TechnologyLab.Copyright©T.M.TLab.AllRightsReserved聚酰胺类大分子上的甲基和酰胺基—NH—CH2—呈单结合链节，CH2CO在不同的内旋转角下，构形发生偏移，导致了不同的结晶构型。锦纶中存在酰胺键基团，能形成稳定的氢键作用，既可使分子间产生相互作用构成晶区；存在亚甲基基团，其个数越多，构象越多，分子柔性则越大。由于此两类基团的特点，聚酰胺分子极易通过一定的链段运动和氢键作用，形成稳态柔性、高弹性的结构。腈纶：腈纶纤维即聚丙烯腈纤维，其主要重复单元化学式为：－CH2－CH(CN)－。腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶晶区，属准晶结构，但有高序排列与低序排列之分。由于－CN可左、右螺旋构型，分子的单基亦非完全的头尾衔接，加之第二、三单体在聚丙烯腈大分子中的嵌入，故螺旋结构会有破坏，产生错位，弯扭等现象，使晶体沿大分子轴向的连续性受到影响。实际腈纶纤维结构中几乎很难寻找到与分子轴向垂直的层面，故定义腈纶聚集态结构为侧向有序，轴向无序的准晶结构。尽管腈纶纤维有一定的原纤结构，但微细结构的讨论以准晶单相结构理论较好。