近几年东华大学纺织材料学试题及答案

近几年东华大学纺织材料学试题及答案2001年一、名词解释（30分）1、织物的舒适性织物服用性能之一，是指人们在穿着时的感觉性能。狭义的舒适性是指在环境-服装-人体系列中，通过服装织物的热湿传递作用，经常维持人体舒适满意的热湿传递性能。隔热性、透气性、透湿性以及表面性能对舒适性影响很大。广义的舒适性除了包括上述屋里因素外，还包括心理、生理因素。2、变形纱化纤原丝在热和机械作用下，经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝纱，称为变形丝或变形纱。包括：高弹变形丝、低弹变形丝、空气变形丝、网络丝等。3、织物的悬垂性：织物因自重下垂时的程度和形态4、机织物的紧度和针织物的未充满系数紧度-纱线的投影面积占织物面积的百分比，本质上是纱线的覆盖率或覆盖系数。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。5、捻系数表示纱线加捻程度的指标之一，可用来比较同品种不同粗细纱线的加捻程度。捻系数与纱线的捻回角及体积重量成函数关系。特数制捻系数at=TtNt;Tt特数制捻度（捻回数/10cm）,Nt特(tex)公制捻系数at=Tm/Nm；Tm公制捻度（捻回数/m）,Nm公制支数(公支)，捻系数越大，加捻程度越高。6、羊毛品质指数沿用下来的指标，曾表示该羊毛的可纺支数，现表示直径在某一范围的羊毛细度。支数越高，纤维越细，可纺纱支数越高。7、玻璃化温度非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度或由玻璃态向高弹态转变的温度。8、吸湿滞后性同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种现象称之。9、蠕变与应力松弛蠕变：指一定温度下，纺织材料在一定外力作用下其变形随时间而变化的现象。应力松弛：在一定温度下，拉伸变形保持一定，纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象称为应力松弛。10、高聚物热机械性能曲线：高聚物受力变形或初始模量等随温度变化而变化的曲线。二、问答和计算题1、(15分)简述蚕丝纤维的特性及设计仿真丝织物的思路（包括纤维、纱线、织物组织、后整理等）蚕丝纤维强伸度适中，光泽优良，手感柔软，又暖感和丝鸣，具有良好的吸湿性，是高档的纺织原料，但耐光性、耐碱性差。丝织原料决定了织物的性质，但线型不同，织物的品质、外观、性能也会改变。经纬丝线常采用并丝、捻丝工艺，在加工中不断改变丝线的纤度、捻度、捻向、张力等，使其性能得到改善，以形成各种风格织物所要求的性能，这就是线型设计。2、(16分)简述纱线细度不匀形成的原因？纱线细度不匀对织造工艺和产品质量有什么影响？评述纱线细度不匀的测试方法？纱线的细度不匀：指沿长度方向的各个截面面积或直径的粗细不匀；也指各个截面内纤维根数的变化或单位长度纱线重量的变化。形成的原因：随即不匀、加工不匀、偶发不匀随机不匀：纱条中纤维根数及分布不匀，任何纤维的几何形状和力学性能不可能一致，组成纱条时，纤维间排列也会产生重叠、折勾、弯曲和空隙。因而必然有纤维粗细和排列导致的纱条随机不匀。加工不匀（附加不匀）：纺纱加工中因工艺或机械因素导致的不匀。由机械转动件的偏心和振动导致的纱条不匀，为周期性不匀。由牵伸隔距不当，使浮游纤维变速失控导致的纱条不匀，为非周期性不匀，称为牵伸波不匀。偶发不匀：人为和环境不良，如因接头、飞花、纤维纠缠颗粒、杂质、成纱机制上的偶发性，以及偶发机械故障等偶发因素等造成的粗细节、竹节、纱疵、条干不匀等。大多为纱疵。不匀的影响：内在质量↓：纱线强力，耐磨性↓，织物牢度↓②外观质量↓：粗、细节在布面上形成云斑、阴影③工艺性↓——引起强力不匀，增加制造过程的断头率，生产效率↓评述纱条不匀的检测测长称重法：又称切断称重法，即取一定长度的纱线，分别称得各自的重量，然后按规定计算其平均差系数、重量变异系数、或极差系数，来描述纱线的细度不匀。纤维条、粗纱和细纱均可以使用此法。切取长度不一样。特点：方法简单、正确性高，不同片段长度的不匀率不能比较目光检测法（黑板条干法）：即将纱线或生丝均匀地绕在一定规格的黑板上，然后在规定的距离和光照下，表观直径或投影宽度，与标准样品进行比较，并观察纱线表观粗细均匀性，粗、细节及严重疵点情况，判断其条干级别。特点：方便直观，可同时看到片段不匀的程度和内容，如阴影、云斑、雨状，肋条等；并可具备分辨出不匀的内容，如粗节、细节、竹节、毛羽等，可供分析造成不匀的原因或工艺上改进的依据之一。人为误差大，经常要统一检验人员目光，且要相当熟练。电容式均匀度仪（UST均匀度仪）原理：纤维介质连续通过空气式平板电容器二极板之间时，由于纤维量的变化，引起电容量的相应变化，经过一系列电路转换，将讯号送入积分仪，波谱仪、记录仪。①积分仪：将试样线密度变化讯号，在预定的测定长度后，自动指示其不匀率，U％平均差系数；CV％均方差系数。②波谱仪：将纱条不匀率按长度变化频率或波长转换成波普曲线，称为波长普分布曲线，简称波普图。③记录仪：记录通过电容极谱中纱条的粗细变化曲线（画出不匀率曲线）④疵点仪：自动记录棉结、粗节、细节三种纱疵点。特点：可用于纱条不匀及纱疵特征的分析和不匀及纱疵产生源的诊断，可用来测定棉卷、条子、粗纱细纱或化纤长丝的均匀度。光电子条干均匀度测量法原理就是利用CCD摄取纱条的投影宽度，并可以在X，Y两个正交方向上测量。特点：结果更接近于黑板条干法，测量分辨率高，受环境温湿度小，但对于较厚、较松、表面毛羽较多的纱条，边界的划分存在误差。3、(12分)有一批名义特数为18tex的涤65/棉35混纺纱，测得平均每缕纱干重为1.75g,每缕纱长为100米。求：（1）该混纺纱的公定回潮率(%)和实际特数（tex）（2）该混纺纱的重量偏差（%）（3）纱的英制支数(棉的特数制回潮率为8.5%，英制回潮率为9.89%，涤纶的公定回潮率为0.4%)名义特数：纺纱加工最后成品名义上的纱线特数称为公称特数。设计特数：在织造过程中，考虑到筒摇伸长、股线捻缩等因素，为使纱线成品符合公称特数而设定的细纱特数。不等于公称特数。实际特数：在实际纺纱生产中，因随即因素决定的实际纱线的特数。棉型纱重量偏差=“＋”偏粗“－”偏细100%标准干重标准干重-实际干重100%设计干重设计干重-实际干重100%设计号数设计号数-实际号数毛纱的支数偏差=“＋”偏细“－”偏粗100%GGo''G100%Gk'LGk'LGkL100%设计支数设计支数-实际支数OO重量偏差：纱线实际特数和设计特数的偏差百分比。百米重量偏差D=oNoNoaGGG；Goa式样实际干重GoN式样设计干重解：（1）公定回潮Wk=65×0.4%+35×8.5%=3.055%实际特数Nt=10Go(1+Wk)=10×1.75×(1+3.055%)=18.03tex（2）G实际=1.75g,G标准=85.1018g=1.66g重量偏差=66.166.175.1×100%=5.42%（3）混纺纱的公定回潮率Wk=0.65×0.4%+0.35×8.5%=3.235%混纺纱的英制公定回潮率We+0.65×0.4%+0.35×9.89%=3.722%由换算公式Ne=NtWeWk5.590*)1(1得Ne=Nt5.587所以混纺纱的特数Ne=587.5/18=32.64英支4、(15分)纺织材料在加工和使用中的静电是如何产生的？试述消除静电的常用方法和原理。原因：纤维在加工中要受到各种机件的作用，由于纤维与机械以及纤维与纤维间的摩擦，必会聚集起许多电荷从而产生静电。纤维为电的不良导体，比电阻通常较高，静电荷不易逃逸，会产生电场，形成吸附与放电。消除方法：提高空气的相对湿度:适当提高环境的相对湿度，可以增加纤维的回潮率，降低纤维的比电阻，增加纤维的导电性。增加导电性能，能够将产生的电荷及时导走而不产生过多的静电积聚，达到消除静电的作用。加抗静电剂（纤维油剂）：抗静电剂主要含有表面活性剂，借助于吸附在纤维上的表面活性剂伸向空气的亲水基团，吸收一部分空气中的水分，降低纤维表面比电阻，同时利用抗静电剂中的一些润滑剂降低纤维表面的摩擦系数，从而减少静电荷的产生。使用抗静电油剂是一种暂时的方法，不能达到永久的效果。采用不同纤维混纺：一是在较易产生经静电现象的合成纤维中添加吸湿性较强的天然纤维或粘胶纤维，增加混纺材料的回潮率，消除静电。一是按起电序列使与摩擦机件摩擦后带正电荷的纤维与摩擦后带负电的纤维进行混纺，两种电荷相消消除静电。增加纤维的导电性或采用导电纤维：一种方法是纤维改性，在制造合成纤维时加入亲水共聚基团或链节，使合成后纤维具有一定的回潮率，或者将炭粉、金属粉微粒嵌入涤纶、锦纶纤维表面，也有用复合纺丝法制成含有亲水基团外层的皮芯结构复合纤维，使纤维的导电性得到改善。另一种方法是在纤维材料中添加少量的有机或金属导电纤维，增加纤维的导电性，从而消除静电现象。加工机械的接地与尖端放电：在纤维材料的加工中，可以尽量的使高速摩擦的器件与地连接，以便快速的泄漏纤维及其制品的电荷。或在纤维及制品通过的部位，设置尖端放电针，使纤维材料表面的电荷通过放电迅速散逸。通过织物后整理也可消除静电5、(12分)今在标准大气压下，对3旦、51mm锦纶纤维进行强伸性能测试，夹持距离为20mm,测得平均单强为14.1gf,平均断裂伸长为0.8mm,试求：（1）该纤维的相对强度（cN/dtex）、断裂应力(N/mm2)和断裂伸长率(%);(已知：锦纶的密度为1.14g/cm3)（2）当测试温度不变，而湿度增大时，则该纤维的强度和伸长将有什么变化？说明其原因。解：1kgf=9.8N=980cN；14.1gf=10001.14×980=13.818cN；Ndt=910×ND=910×3=3.33dtex；所以：Pdt=NdtPb=33.3818.13=4.15cN/dtex由34109DNd　得A=πd2/4=91000DN=14.1*93*1000=292.40(um2)=0.000292mm2σb=APb=000292.013818.0=473.22N/mm2；断裂伸长率εb=ooblll×100%=208.0×100%=4%湿度增加，强力一般会下降；对于吸湿能力差的纤维，强力变化不太显著；伸长率有所增加原因：水分子进入纤维内部后，大分子之链间的相互作用减弱，使它在受外力作用时容易伸直和产生相对滑移2002年一、名词解释棉纤维成熟度：纤维细胞壁的增厚程度，胞壁越厚，成熟度越好1、吸湿滞后性同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种现象称之。2、取向度取向因子（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3、蠕变与应力松弛蠕变-指一定温度下，纺织材料在一定外力作用下，其变形随时间而变化的现象。应力松弛：在一定温度下，拉伸变形保持一定，纺织材料内的应力随时间的延续而逐渐减小的现象称为应力松弛。4、热定型就是利用合纤的热塑性，将织物在一定张力下加热处理，使之固定于新的状态的工艺过程。（如：蒸纱、熨烫）5、转移系数衡量混纺纱中不同品种的纤维在截面上向外或向内分布程度指标M＞0表示这种纤维向纱的外层转移，M↑表示向外转移程度越大，M=100%，表示两种纤维在纱的断面内完全分离；M＝0混纺纱中纤维呈均匀分布M＜0纤维向内转移，M↑表示向内转移程度越大，M＝－100%纤维集中分布在纱的内层。7、随机不匀纤维本身在纱中的随机分布产生的不匀－－随机不匀（极限不匀，理论不匀）公式：8、变形纱化纤原丝在热和机械作用下，经过变形加工使之具有卷曲、螺旋、环圈等外观特性而呈现蓬松性、伸缩性的长丝纱，称为变形丝或变形纱。包括：高弹变形丝、低弹变形丝、空气变形丝、网络丝、9、紧度与未充满系数紧度-纱线的投影面积占织物面积的百分比，本质上是纱线的覆盖率或覆盖系数。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。