2006-2009东华大学纺织材料学试题及答案

2006年一、名词解释1、分子间引力纤维大分子间的作用力与大分子链间的相对位置，链的形状、大分子排列的密度及链的柔曲性等有关。这种作用力使纤维中的大分子形成一种较稳定的相对位置，或较牢固的结合，使纤维具有一定的物理机械性质。有化学键，盐式键，氢键，范德华力2、高分子聚合物以石油、煤、天然气及一些农副产品等低分子化合物为原料制成单体，经化学合成制成高分子聚合物。3、表面张力：单位长度上的作用力。4、复合纤维由两种及两种以上聚合物，或具有不同性质的同一聚合物，经复合纺丝法纺制成的化学纤维。分并列型、皮芯型和海岛芯等。5、相对湿度：气体中，水气的分压除以水蒸气的百分比率。6、极限氧系数纤维点燃后，在氧、氮大气里维持燃烧所需要的最低含氧量体积百分数。7、拉伸弹性回复率纺织材料总变形中，急弹性恢复变形与缓弹性恢复变形所占的百分比。弹性回复率Re（或称回弹率）Re=（l急+l缓）/（l急+l缓+l塑）8、纤维吸湿热纤维吸湿时有热量放出，由于空气中的水分子被纤维大分子上的亲水基团所吸引而与之结合，使分子的动能降低而转化成热量释放出来。9、再生纤维素纤维用木材、棉短绒、蔗渣、麻、竹类、海藻等天然纤维素物质制成的纤维，如粘胶纤维、醋酯纤维、铜氨纤维等。10、织物断裂功：织物在外力作用下拉伸到断裂时，外力对织物所做的功。二、问答题与计算题（100分）1、（15分）讨论纤维的分子取向对纤维拉伸性能的影响，包括拉伸强力、初始模量、断裂伸长。纤维的取向度大，大分子可能承受的轴向拉力也大，拉伸强度较大，伸长较小，模量较高，光泽教好，各向异性明显。2、（15分）纤维的吸湿性是由什么因素决定的？列出三种吸湿性好和三种吸湿性差的纤维一.自身因素主要是指纤维的结果因素：（1）纤维大分子亲水基团的数量和强弱.如含有羟基、胺基、羧基、酰胺基等极性基团的纤维，由于这些基团都是亲水性的，所以若含有这种集团的数量多，吸水性就好（2）纤维的结晶度.因为纤维的吸湿作用主要发生在无定形区，所以纤维的结晶度低，吸湿性就好，而且在相同的结晶度下，晶粒小的吸湿性较好。（3）纤维内孔隙的大小与多少.纤维的孔隙既是水分子进入的孔道，也是水分子容纳的区域，因此纤维结构致密的吸湿性就小（4）纤维的比表面积.物体表面可以吸附水气，细的纤维比表面积小，回潮率偏大。（5）纤维所附伴生物的性质和数量.如天然纤维的蜡质，胶质等含量，化学纤维的油剂含量对纤维的吸湿能力的大小有一定的影响。二.外界因素：（1）与时间有关.因为纤维的吸湿和放湿可以看作是一种高浓度向低浓度扩散的现象，在浓度梯度较大时，吸湿或放湿过程进行激烈，反之则进行缓慢，其回潮率与时间的关系近似指数曲线（2）与空气的温湿度条件有关.在温度一定下，当相对湿度增大时，开始阶段迅速增大，接着几乎成一平缓直线。然后在高湿时以更快速度上升，这种平衡回潮率与相对湿度的关系成S曲线，即所谓吸湿等温线（3）由于滞后现象存在，以致与吸湿和放湿有关的历史情况（或原有回潮率）有关，其规律是同一种纤维的，在同样的空气条件下，放湿达到的平衡回潮率要大于吸湿达到的平衡回潮率。由于这三项因素，所以进行纺织纤维试验时，应该先进行预调湿，在标准温湿度下进行调试平衡后在进行试验。此外大气压力、卷装的紧密度、风速对于纺织材料的吸湿也有影响.吸湿性好的纤维:羊毛、粘胶、蚕丝吸湿性差的纤维：锦纶、腈纶、涤纶3、（15分）化纤纺丝主要有哪几种方法？各适用哪些纤维？纺丝熔体或纺丝液用计量泵定量供料通过喷丝孔后凝固成丝条的过程称为纺丝。喷丝孔喷出的丝条称为初生纤维。根据纺丝液的不同分为：熔体纺丝：直接纺丝、切片纺丝溶液纺丝：一步法、两步法（1）熔体纺丝：将高聚物加热至熔点以上的适当温度以制备熔体，熔体经螺杆挤压机由计量泵压出喷丝孔，使成细流状射入空气中，经冷凝而成为细条。过程简单、纺丝快、孔数少、截面多为圆形。涤纶、锦纶、丙纶采用熔体纺丝（2）溶液纺丝：湿法纺丝、干法纺丝湿法纺丝：将纺丝溶液从喷丝孔中压出、在液体凝固剂中固化成丝。纺丝速度慢、孔数多，有明显的皮芯结构。腈纶、维纶、氯纶、粘胶。干法纺丝：将纺丝液从喷丝孔中压出，在热空气中使溶剂挥发固化成丝。工艺较复杂、成本高；醋酯纤维、氨纶等4、（15分）给出一下五种纤维，并提供一个只有蒸馏水和火的实验室，试将它们用该实验室有条件区别出来玻璃纤维粘胶纤维涤纶纤维棉纤维聚丙烯纤维5、（10分）测得一根15米长的涤纶重0.2g,计算其特数、英制支数、公制支数及纱线直径（已知涤纶的密度为1.38g/cm3）解：特数Nt=0.2×1000/15=13.33tex英制支数Ne=590.5/Nt=590.5/13.33=44.30英支=44.30s公制支数Nm=1000/Nt=75.02公支纱线直径d=0.03568Nt=0.0356838.133.13=0.11mm6、（15分）下图为聚丙烯纤维的拉伸曲线，标出纤维的拉伸断裂伸长、拉伸强力、屈服点、拉伸断裂功。7、（15分）给定以下纺织品，选择纤维和织物，并简述理由男士衬衫大衣毛衣被单窗帘登山缆绳2007年一、概念题1、纳米及纳米尺度纳米：长度单位，一微米为千分之一毫米，一纳米等于千分之一微米。相当于发丝的十万分之一，没有技术属性。纳米尺度：以纳米尺度先定义粗细尺度0.001-0.1um，再以线密度取1.5-2.5g/cm3,计算纤维的线密度范围。2、短/短（S/S）及短/长（S/F）复合纺纱利用两种或两种以上不同性状的单纱或长丝束加工成的一根纱线。具有复合效应及特殊的外观.有不同种类短纤的并合，不同种类的长丝的并合以及长丝与短纤纱的并合3、织物的耐久性一般是指材料与使用寿命有关的力学、热学、光学、电学、化学、生物老化等性质，还涉及织物形态、颜色、外观的保持性，即织物性状的持久与稳定。狭义的耐久性是指性状的持久与稳定。4、纤维的形态特征及原纤形态特征：纤维长短、粗细、截面形态、卷曲和转曲的表达和测量，是纤维性状定量描述的基本内容，也是确定纺纱工艺参数的基本条件。纤维是柔软的细长物，其微细结构的基本组成单元大多为细长纤维状的物质，统称为原纤。5、品质长度及短绒率品质长度（右半部平均长度）（Lp）：比主体长度长的那部分纤维的平均长度。短绒率：某一界限以下的纤维所占的百分率（表示长度整齐度的指标）6、针织物的未充满系数δ=线圈长度/纱线直径，可表示纱线粗细不同时的针织物稀密程度；δ越大，说明针织物越稀疏。7、纤维的双折射率及各向异性平行偏振光沿非光轴方向投射到纤维上时，除了在界面上产生反射光外，进入纤维的光线被分解成两条折射光，称之为纤维的双折射。其中一条：寻常光（简称o光），遵守折射定律，振动面⊥光轴，n⊥；另一条：非寻常光（简称e光），不遵守折射定律，振动面‖光轴，n‖。双折射率：△n=n‖-n⊥8、接触角及浸润滞后性接触角：气-液切面与固-液界面间含液体的大小。浸润滞后性：固体表面第一次浸润和第二次浸润间存在的差异，且第一次浸润角大于第二次浸润角。9、交织物与混纺织物交织物：用两种不同品种纤维的纱线或长丝交织而成的织物混纺织物：用两种或两种以上纤维混纺的纱线交织的织物10、纺织材料的耐热性及热稳定性耐热性：纤维耐短时间高温的性能；热稳定性：纤维耐长时间高温的性能二、问答和计算题1、（15分）棉花、或羊毛、或常规化化学纤维的主要质量考核指标是什么（任选一种纤维）？简述各指标的一般评价方法和标准方法。2、（15分）试比较棉浆粘胶、竹浆粘胶、高湿模量(HWM)粘胶、日本的虎木棉（polynosic）、Modal、富强纤维、Tencel，Lyocell，强力粘胶纤维在组成、结构和性能上的同异性，并按普通粘胶、富强纤维和强力粘胶进行归类。普通粘胶：棉浆粘胶、竹浆粘胶富强纤维：高湿模量(HWM)粘胶、日本的虎木棉、Modal强力粘胶：Tencel，Lyocell，强力粘胶纤维3、（15分）试在同一坐标系中画棉与涤纶的拉伸曲线，若将两种纤维混纺，试分析随着涤纶含量的增加，其混纺纱强力、吸湿性、耐磨性、抗熔性的变化及原因。东华大学2004年问答题第2题4、（15分）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性状的指标及其含义。东华大学2004年问答题第1题5、（15分）试述织物折痕恢复性的表征指标，测试方法及其影响因素，并比较机织物与针织物褶皱性差异的原因。东华大学2004年问答题第5题6、（15分）已知经纱为毛/涤混纺纱，纱密度δT=0.85g/cm3,纬纱为纯毛纱，纱直径为0.2mm；经纬纱支相同，NmT=NmW=40公支；经、纬密分别为PT=424根/10cm;PW=248根/10cm.试求织物的经、纬紧度和总紧度（ET、EW和EZ）；如果纬纱采用经纱用纱，织物纬向紧度和纬密不变时，纬纱支数为何值？如考虑纱在织物中的缩率uT=uW=(LO-LF)/LO=12%,其中LO为纱的长度，LF为织物长度，试求织物每平方米重量和纬纱改变后的重量的变化量。经纱直径dt=1.1284/tNm*=1.1284/85.0*40=0.19mm经向紧度ET=PT×dt(%)=424*0.19%=80.56%纬向紧EW=d*PW=248*0.2(%)=49.6%EZ=80.56%+49.6%-80.56*49.6/100(%)=90.2%如果采用经纱用纱，因为紧度和纬密不变，由ET=PT×dt(%)得纱线直径d=0.2mm=1.1284/tNm*=1.1284/85.0*Nm,解得Nm=37.45公支织物的平方米重量w=100/a11**tWWtWTTTPNaPN=)1(10)1(10WmWWTmTTaNPaNP所以织物的每平方米重量w=190.91g/m2纱线改变后重量的变化量Go=-%)121(40248*10+%)121(45.37248*10=75.25-70.45=4.8g/m27、（10分）已知大豆蛋白改性PVA纤维3D/76mm,拉伸测量时的两夹头间距离为10mm；拉伸断裂强力为11.76cN，伸长率21%，试求：该纤维的断裂长度；该纤维的分特数（dtex）和断裂强度（N/tex）,并指出强度计算值可能产生误差的原因。解：ND=3D=3×109Ndt得Ndt=3.33dtex;断裂强度Pdt=11.76/3.33cN/dtex=3.53cN/dtex=3530N/tex21%100%1010l100%lllεboob解得断裂时长度lb=1.21mm断裂长度Lb=mgPD1000*9*=km8.108.91000*9*76.11产生误差原因：断裂伸长测量不精确，纤维的伸直性不理想。根数可能有误差，在读数的时候可能不准确。2008年一、名词解释1、纳米尺度及纳米纤维材料纳米尺度：以纳米尺度先定义粗细尺度0.001-0.1um，再以线密度取1.5-2.5g/cm3,计算纤维的线密度范围。纳米纤维：直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。广义上包括纤维直径为纳米量级的超细纤维，还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改造的纤维。2、混纺纱及复合纱混纺纱：由两种或两种以上不同种类的短纤维混合后纺成的纱。复合纱：利用两种以上不同性状的单纱或长丝束加工成的一根纱线。具有复合效应及特殊的外观.3、织物的结构相和零结构相结构相：织物中经纬纱线相互交织呈屈曲状态的构相。一般由经屈曲波高与纬纱屈曲波高的比值来决定零结构相或等支持面结构相：当相系数=ht/hw=dww/dTT,,织织物物中中的的经经纱纱和和纬纬纱纱的的波波峰峰点点均均在在织织物物的的表表现现平平面面中中。。被被称称为为等等支支持持面面或或双双支支持持面面。。4、纤维的原纤结构和聚集态结构原纤结构：将纤维纵向撕裂成的丝状体称为原纤。根据原纤可分为基原纤、微原纤、原纤、巨原纤等。天然纤维中的棉、毛等各级原纤结构较为完整，合成纤维有时候也有原纤结构。超分子结构（聚集态结构）：具有一定构象的大分子链通过分子链间的作用力而相互排列、堆砌而成的结构。5、差微摩擦效应和毡缩