纖維化學(xué)與物理-知識(shí)點(diǎn)

什么是原纖化，微纖化原纖化、微原纖是紡織纖維微觀結(jié)構(gòu)的不同級(jí)別。紡織纖維從大分子排列到堆砌組合成纖維，其間有許多的微觀結(jié)構(gòu)。一般為單分子結(jié)合成基原纖，基原纖平行排列結(jié)合成微原纖，微原纖排列成原纖，原纖堆砌成巨原纖，巨原纖堆砌成纖維。原纖化、微（原）纖化是說(shuō)某種纖維在摩擦或其他物理、化學(xué)處理，纖維表面呈現(xiàn)原纖、微原纖的趨向。天絲存在原纖化現(xiàn)象，所謂“原纖化”是指沿著纖維長(zhǎng)度方向在纖維表面分裂出更細(xì)小的原纖，這些原纖一端固定在纖維本體上，另一端暴露在纖維表面形成許多微小絨毛。天絲是由微原纖構(gòu)成的取向度非常高的纖維素分子的集合體，纖維大分子之間縱向結(jié)合力較強(qiáng)，而橫向結(jié)合力較弱，這種明顯的各向異構(gòu)特征使得纖維可以沿縱向?qū)⒏?xì)的纖維逐層剖離出來(lái)，尤其是在濕態(tài)下經(jīng)機(jī)械外力摩擦作用，天絲的原纖化現(xiàn)象更為明顯，在極度原纖化作用下，原纖相互纏結(jié)使織物表面產(chǎn)生起球現(xiàn)象。天絲的原纖化性能具有雙重效應(yīng)：一方面對(duì)于要求表面光潔的紡織品來(lái)說(shuō)，纖維原纖化會(huì)影響織物的外觀；另一方面可利用纖維易原纖化的傾向，可以獲得具有“桃皮絨”柔軟舒適風(fēng)格的織物。對(duì)于前者，可利用經(jīng)過(guò)交聯(lián)處理的天絲或通過(guò)染整化學(xué)加工來(lái)防止原纖化的產(chǎn)生。什么是羥基？羥基（-OH）又稱氫氧基。是由一個(gè)氧原子和一個(gè)氫原子相連組成的一價(jià)原子團(tuán)，結(jié)構(gòu)式為HO-。例:乙醇C2H5OH，羥基（-OH）此原子團(tuán)在有機(jī)化合物中稱為羥基，是醇（ROH）、酚（ArOH）等分子中的官能團(tuán)；在無(wú)機(jī)化合物水溶液中以帶負(fù)電荷的離子形式存在（-OH-），稱為氫氧根。無(wú)機(jī)化合物中的氫氧化物（如氫氧化鈉）以及有機(jī)化合物中的醇（如乙醇）、酚（如苯酚）和羧酸（如乙酸）等的分子中都含有這種原子團(tuán)。高分子材料的柔軟性高分子鏈具有柔順性的本質(zhì)原因是其分子鏈內(nèi)單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，影響高分子柔順性的因素包括主鏈結(jié)構(gòu)，側(cè)基，氫鍵等。相比C-C這樣的碳鏈高分子，當(dāng)主鏈中含C-O鍵時(shí)，因?yàn)镺原子周圍的原子比C原子少，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位阻小，柔順性好。對(duì)于有取代基的高分子，取代基的極性越大，極性基團(tuán)數(shù)目越多，相互作用越強(qiáng)，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)越困難，分子鏈柔順性越差。判斷高分子柔軟性大小主要看其單鍵旋轉(zhuǎn)的容易程度，綜合考慮鍵能以及空間位阻等信息。非晶態(tài)高分子物的溫度－形變曲線（1）玻璃態(tài)：溫度T＜Tg。大分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（單元）：鏈段及大分子不能運(yùn)動(dòng)，處于“凍結(jié)”狀態(tài)，只有分子中原子或原子團(tuán)在平衡位置上轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)，受外力作用只能使鍵長(zhǎng)、鍵角產(chǎn)生變化。力學(xué)性質(zhì)（形變特點(diǎn)）：彈性模量很高，形變很小，形變與外力成正比，外力去除后，形變能立即回復(fù)，普彈形變。（2）高彈態(tài)：溫度介于Tg和Tf之間。大分子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（單元）：在外力作用下，鏈段運(yùn)動(dòng)，分子鏈的伸長(zhǎng)和卷曲可以通過(guò)鏈段的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。形變特點(diǎn)：彈性模量小，受外力作用，形變很大，形變包括普彈形變和高彈形變，形變與外力不成正比，外力去除后，普彈形變可立即回復(fù)，高彈形變需要一定的時(shí)間才能回復(fù)。力學(xué)性能依賴于鏈段的性質(zhì)。（3）粘流態(tài)：溫度＞Tf。大分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理（單元）：在外力作用下整個(gè)大分子發(fā)生相對(duì)滑移，分子的質(zhì)量重心發(fā)生位移。形變特點(diǎn)：彈性模量很小，受外力作用，形變很大，外力去除后形變不可回復(fù)，為塑性形變。力學(xué)性能依賴于整個(gè)分子鏈的性質(zhì)。高分子有幾種運(yùn)動(dòng)單元？①整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)：即大分子與大分子間產(chǎn)生相對(duì)滑移，大分子的質(zhì)量重心發(fā)生移動(dòng)，即發(fā)生流動(dòng)。溫度T＞Tf。②鏈段運(yùn)動(dòng)：高分子質(zhì)量重心不發(fā)生位移，是分子鏈中一部分相對(duì)于其他部分的運(yùn)動(dòng)。溫度范圍：Tg＜T＜Tf。③支鏈、鏈節(jié)、側(cè)基等尺寸小的運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)。④晶區(qū)的運(yùn)動(dòng)：包括晶型的轉(zhuǎn)變、晶區(qū)缺陷的運(yùn)動(dòng)，折疊鏈的“手風(fēng)琴式”運(yùn)動(dòng)等。⑤原子在平衡位置附近的振動(dòng)，鍵長(zhǎng)、鍵角的變化。永定和過(guò)縮現(xiàn)象的原理過(guò)縮：將受到拉伸應(yīng)力的羊毛在熱水或蒸汽中處理很短時(shí)間，然后出去外力并在蒸汽中任其收縮，纖維能夠收縮到比原來(lái)的長(zhǎng)度還短，這種現(xiàn)象稱為“過(guò)縮”。原因：外力和濕熱作用使肽鏈的構(gòu)象發(fā)生了變化，原來(lái)的次價(jià)鍵被拆散，但因處理時(shí)間過(guò)短，尚未在新的位置上建立起新的次價(jià)鍵，多肽鏈可以自由收縮。永定：如果將伸長(zhǎng)的羊毛纖維在熱水或蒸汽中處理的時(shí)間足夠長(zhǎng)，則外力去除后，即使再經(jīng)蒸汽處理，也僅能使纖維稍微收縮，這種現(xiàn)象稱為永定。原因：由于處理時(shí)間較長(zhǎng)，次價(jià)鍵被拆散后，在新的位置上又建立起新的、穩(wěn)固的次價(jià)鍵，使多肽鏈的構(gòu)象穩(wěn)定下來(lái)，從而能阻止羊毛纖維從形變中恢復(fù)原狀。纖維的疲勞性與哪些因素有關(guān)？外因：所發(fā)生的形變或所加外力的大小、作用時(shí)間的長(zhǎng)短。內(nèi)因：分子流動(dòng)和次價(jià)鍵的斷裂、分子鏈?zhǔn)芰嗔?、老化而產(chǎn)生的分子鏈斷裂、鏈的取向、結(jié)晶度和晶體大小、結(jié)晶的形態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變等。線密度和纖維的結(jié)構(gòu)，一般地說(shuō)，但纖維線密度降低時(shí)，纖維的耐疲勞性高；分子量的大小，分子量增大，耐疲勞性提高；晶粒小，晶區(qū)分布均勻，耐疲勞性提高；取向度過(guò)高時(shí)，耐疲勞性低；疲勞壽命還和溫度及施加應(yīng)力或應(yīng)變的振幅與頻率等條件有關(guān)。什么是應(yīng)力松弛？為什么未硫化橡膠應(yīng)力可松弛到零，而經(jīng)硫化的橡膠不能松弛到零？在一定溫度下，使高分子試樣迅速產(chǎn)生形變，試樣內(nèi)產(chǎn)生與外力向抗衡的內(nèi)應(yīng)力，在保持形變不變的情況下，隨時(shí)間延長(zhǎng)，應(yīng)力不斷衰減的現(xiàn)象，叫應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，分子鏈柔性越大，應(yīng)力松弛愈快；反之愈慢；交聯(lián)后應(yīng)力只能松弛到一定值，不能松弛到零。硫化后的橡膠發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)點(diǎn)不能在應(yīng)力作用下通過(guò)分子熱運(yùn)動(dòng)而解開，交聯(lián)鍵力圖使高分子保持一定的形狀，因而必然存在著與外力相抗衡的內(nèi)部應(yīng)力，所以應(yīng)力不能松弛到零。結(jié)晶和取向有什么不同？非晶態(tài)高聚物取向后有什么變化？結(jié)晶和取向兩者都是高分子的排列有序，但取向只是一維或二維有序，是被動(dòng)過(guò)程；結(jié)晶是三維有序，是自發(fā)過(guò)程，結(jié)晶時(shí)要釋放出晶格能而是分子鏈趨于穩(wěn)定。能結(jié)晶的高分子一般都能取向，能取向的高分子不一定都能結(jié)晶。取向態(tài)的高分子又分為結(jié)晶取向和非結(jié)晶取向。非晶態(tài)高聚物取向按取向單元大小可分為整鏈取向和鏈段取向。前者整個(gè)分子鏈沿外力方向取向，但鏈段不一定取向，在高彈態(tài)時(shí)就能實(shí)現(xiàn)；后者分子鏈的鏈段取向，整個(gè)分子鏈的[排列是無(wú)規(guī)的，在粘流態(tài)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。取向后分子變得有序。親水滌綸與易染滌綸分子結(jié)構(gòu)相同嗎？親水滌綸與易染滌綸在結(jié)構(gòu)方面有相同之處，比如可能在兩種纖維中含有相同的基團(tuán)，既具有親水性，又可以與染料結(jié)合，具體還要看其制備方法，以及分子鏈中所含基團(tuán)的差別。親水滌綸：親水滌綸的制備方法一般為兩種，為物理改性和化學(xué)改性。物理改性可以從纖維橫截面的大小、形狀及纖維的平直度、容積等方面進(jìn)行改性，以增加纖維的內(nèi)外表面積來(lái)提高親水性。從化學(xué)改性上講，可以通過(guò)化學(xué)處理來(lái)改變纖維的超分子結(jié)構(gòu)，或?qū)w維上的羥基進(jìn)行酸化或醚化，以增加或改變纖維的生物活性物質(zhì)來(lái)提高親水性。具體方法為：（1）用親水性基團(tuán)接枝共聚此法是在滌綸分子的結(jié)構(gòu)中，引人醚鍵、經(jīng)基、磺酸基等親水性基團(tuán)，在大分子上進(jìn)行接枝共聚，從而增強(qiáng)滌綸纖維的吸濕性。（2）用親水性化合物進(jìn)行涂層處理用親水性整理劑對(duì)纖維進(jìn)行涂層處理以改變滌綸的疏水表面層性能。（3）超細(xì)滌綸纖維在同樣線密度的絲束中，由于超細(xì)纖維單絲根數(shù)比普通纖維多，從而改變了織物密度。超細(xì)滌綸織物比普通滌綸織物結(jié)構(gòu)細(xì)密，纖維間間隙多，所以極易形成毛細(xì)現(xiàn)象而吸水。（4）中空微孔纖維中空微孔纖維通常是指芯部有中孔、皮層有微孔的差別化纖維，其中有部分微孔成為從表面到中空部分的貫穿孔。當(dāng)滌綸織物與汗水接觸時(shí)，在毛細(xì)效應(yīng)作用下，一面從內(nèi)側(cè)貫穿孔將汗水輸向中孔并沿中空部分分布，一面又通過(guò)外側(cè)微孔向空氣中蒸發(fā)，因而吸水迅速，保水率和輸水率都高，透氣性好，較好地滿足了穿著舒適性的要求。（5）異形截面纖維幾乎所有的天然纖維都屬于非標(biāo)準(zhǔn)圓形截面。在化學(xué)纖維生產(chǎn)中，采用改變噴絲板孔形及紡絲工藝條件等方法制造出的各種非圓形截面形狀纖維，統(tǒng)稱異形纖維。由于纖維的截面形狀與纖維的特性密切相關(guān)，借助纖維截面形狀的改變可獲得人們所需要的各種特性。故采用異形截面的滌綸纖維可增強(qiáng)滌綸纖維的吸濕性。（6）與其他纖維共紡在制作滌綸纖維時(shí)，加入親水性的纖維，比如粘膠纖維、棉纖維、蛋白質(zhì)纖維等，以改善滌綸的親水性。易染滌綸：主要是對(duì)滌綸進(jìn)行化學(xué)改性，在分子鏈中引入其他單體，如陽(yáng)離子可染滌綸，既是在滌綸分子鏈中引進(jìn)能結(jié)合陽(yáng)離子染料的酸性基團(tuán)，制得能用陽(yáng)離子染料染色的滌綸。氫鍵氫原子與電負(fù)性大、半徑小的原子X（氟、氧、氮等）以共價(jià)鍵結(jié)合，若與電負(fù)性大的原子Y（與X相同的也可以）接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間相互作用，稱為氫鍵。（X與Y可以是同一種類原子，如水分子之間的氫鍵）錦綸6、錦綸66、錦綸610形態(tài)相同嗎？分別有什么性質(zhì)、用途？錦綸的主要品種為脂肪族聚酰胺纖維，它可以用一種單體合成，如內(nèi)酰胺或氨基酸。此時(shí)錦綸名稱后的阿拉伯?dāng)?shù)字即表明所用內(nèi)酰胺或氨基酸的碳原子數(shù)目，如錦綸6、錦綸11等；亦可以用兩種單體合成，即一種二元胺與一種二元酸。此時(shí)錦綸名稱后的兩組阿拉伯?dāng)?shù)字中，第一組代表二元胺的碳原子數(shù)目，第二組代表二元酸的碳原子數(shù)目，如錦綸66，錦綸610，錦綸1010等。一般說(shuō)來(lái)錦綸66的手感比錦綸6好，另外錦綸66的舒適性也比錦綸6好，但從表面上很難區(qū)分錦綸6和錦綸66。錦綸紡織品特點(diǎn)：良好的形狀穩(wěn)定性和抗皺性，錦綸有優(yōu)異的強(qiáng)度和耐磨性。錦綸特點(diǎn)長(zhǎng)絲：大部分以變形絲的形式制造各種襪子、內(nèi)外衣料、手套及裝飾織物等。短纖維：通常以低于20%的比例與其他纖維混紡，以提高織物的耐磨性，也可以與天然纖維等交織聚酰胺6（1）學(xué)名：聚己內(nèi)酰胺。（2）分子結(jié)構(gòu)：廣泛用于化工機(jī)械，防腐設(shè)備的制齒輪及零件壞料。耐磨零件，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)件，家用電器零件，汽車制造零件，絲桿防止機(jī)械零件，化工機(jī)械零件，化工設(shè)備等。聚酰胺66（1）學(xué)名：聚己二酰己二胺。（2）分子結(jié)構(gòu)：尼龍66主要用于汽車、機(jī)械工業(yè)、電子電器、精密儀器等領(lǐng)域。從最終用途看，汽車行業(yè)消耗的尼龍66占第一位，電子電器占第二位。大約有88%的尼龍66通過(guò)注射成型加工成各種制件，約12%的尼龍66則通過(guò)擠出、吹塑等成型加工成相應(yīng)的制品。尼龍-610（1）學(xué)名：聚癸二酰己二胺用途:用于制機(jī)械、交通業(yè)的零部件，電子工業(yè)中的絕緣材料、儀表殼體。三者結(jié)構(gòu)特征1.分子結(jié)構(gòu)線型長(zhǎng)鏈分子，柔性較好，晶體中分子鏈為完全伸展的平面鋸齒形結(jié)構(gòu)。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)初生絲：部分結(jié)晶