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文檔簡介
《化學(xué)纖維成型工藝學(xué)》試題庫(2021年05月)
第0章緒論(10分)
一、名詞解釋分
1.纖維:
2,再生纖維:
3.合成纖維:
4.長絲:
5.單絲:
6.復(fù)絲:
7.捻絲:
8.復(fù)捻絲:
9.簾線絲:
10.變形絲:
11.短纖維:
12.熔體紡絲:
13.干法紡絲:
14.濕紡紡絲:
15.初生纖維:
二、簡答題
1.請列舉四種常見的再生纖維:
答:
2,再生纖維的特點是什么?
答:
3.請列舉至少六種常見的合成纖維。
答:
4.成纖聚合物的一般要求:
答:
5.什么是干濕法紡絲(干噴濕紡)?其優(yōu)點是什么?
答:
6,對纖維拉伸后處理的意義?
答:
7.對纖維熱定型后處理的意義?
答:
8.對纖維加捻后處理的意義?
答:
9.試比較回潮率和含濕率兩者之間的區(qū)別。
答:回潮率:纖維所含水分的質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比;吸濕率:纖維所含水量與
纖維實際質(zhì)量的百分比。
試樣所含水分的質(zhì)量
回潮率xlOO%
干燥試樣的質(zhì)量
試樣所含水分的質(zhì)量
含濕率=xlOO%
未干燥試樣的質(zhì)量
第1章聚酯纖維(25分)
一、名詞解釋
1.PET:聚酯,聚對苯二甲酸乙二醇酯
2.PBT:聚對苯二甲酸丁二醇酯
3.PTT:聚對苯二甲酸丙二醇酯
4.DMT:對苯二甲酸二甲酯
5.EG:乙二醇
6.DMT:對苯二甲酸二甲酯
7.BHET:對苯二甲酸乙二醇酯
8.E0:環(huán)氧乙烷
9.TPA:對苯二甲酸
10.液泛:在逆流接觸的氣-液反應(yīng)器或傳質(zhì)分離設(shè)備中,氣體從下往上流動。當(dāng)氣體的流速
增大至某一數(shù)值,液體被氣體阻攔不能向下流動,愈積愈多,最后從塔頂溢出,稱為液
泛。
11.UDY:未拉伸絲(undrawyarn)
12.MOY:中取向絲(mediumorentedyarn)
13.POY:預(yù)取向絲(pre-orientedyarn)
14.FOY:全取向絲(fullyorientedyarn)
15.空氣變形絲:是以POY或FOY為原絲,通過一個特殊的噴嘴,在空氣噴射作用下單絲彎
曲形成圈狀結(jié)構(gòu),環(huán)圈和絨圈纏結(jié)在一起,形成具有高度蓬松性的環(huán)圈絲。
二、簡答題
1.聚酯纖維的優(yōu)缺點?
答:優(yōu)點:⑴斷裂強度和彈性模量高,回彈性適中,熱定型效果優(yōu)異,耐熱和耐光性好;
⑵熔點約255℃,玻璃化溫度約70℃,形狀穩(wěn)定,織物具有洗可穿性;⑶具有優(yōu)秀的阻
抗性(諸如,抗有機溶劑、肥皂、洗滌劑、漂白液、氧化劑)以及較好的耐腐蝕性,對
弱酸、堿等穩(wěn)定;⑷原料豐富、廉價、生產(chǎn)過程簡單。
缺點:(1)染色性差、吸濕性低、已積累靜電、易起球;(2)用作簾子線時與橡膠的粘
結(jié)性差。
2.在DMT與EG合成BHET的反應(yīng)中,如何增加BHET的產(chǎn)率?
答:上述反應(yīng)本質(zhì)上相似于酯化反應(yīng)或皂解反應(yīng),是一個可逆平衡反應(yīng)。為使正反應(yīng)程
度盡量完全,生產(chǎn)上通常采用增加反應(yīng)物濃度和減少生成物濃度兩種方法。因此,在酯
交換反應(yīng)的配比中加入過量的乙二醇;或者把所生成的甲醇從體系中排除,從而抑制逆
反應(yīng)。生產(chǎn)中為了增加BHET的收率,通常將以上兩種方法同時采用。
3.對苯二甲酸二甲酯與乙二醇合成對苯二甲酸乙二醇酯的反應(yīng)中,會出現(xiàn)哪些副產(chǎn)物?
答:①生成低聚物,它們可能是二聚、三聚或四聚體,利用熔點不同,可將這些低聚體
分離;②生成對苯二甲酸甲乙酯,這是縮聚反應(yīng)的鏈轉(zhuǎn)移劑,會使BHET的縮聚反應(yīng)終
止,致使PET的聚合度下降;③生成環(huán)狀低聚物,這些環(huán)狀低聚物會影響B(tài)HET的縮聚
反應(yīng),使PET的相對分子質(zhì)量下降,熔點波動;④生成二甘醇,使PET熔點下降,顏色
發(fā)黃,樹脂質(zhì)量下降,紡絲困難;⑤生成乙醛,它是BHET縮聚過程的鏈終止劑,使PET
相對分子質(zhì)量降低,此外醛類又是發(fā)色基團,會使切片變黃。
4.直接酯化法制備BHET的反應(yīng)是幾級反應(yīng)?為什么酯化反應(yīng)速度與TPA的濃度無關(guān)?
答:酯化反應(yīng)為零級反應(yīng)。直接酯化體系為固相TPA與液相EG共存的多相體系,酯化
反應(yīng)只發(fā)生在已溶解于EG中的TPA和EG之間,溶液中反應(yīng)消耗的TPA,由隨后溶解的
TPA補充。由于TPA在EG中的溶解度不大,所以在TPA全部溶解前,體系中的液相為
TPA的飽和溶液,故酯化反應(yīng)速度與TPA濃度無關(guān),平衡向生成BHET方向進行。
5.是分析為什么PET可作為原料制備纖維?
答:⑴具有對稱性芳環(huán)結(jié)構(gòu)的線型大分子;⑵沒有大的支鏈;⑶分子線型好,易于沿著
纖維拉伸方向取向而平行排列;⑷分子鏈中的具有剛性較大的基團;
6.請畫出PET的順式和反式構(gòu)像的結(jié)構(gòu)式:
答:(1)除去切片中的水分;聚酯切片的含水率一般為0.4%,為防止紡絲時發(fā)生水解(另
外少量的水還會生成氣泡)、干燥后要求含水率在0.01%以下。(2)提高切片的軟化點和
結(jié)晶度,干燥后的切片由于產(chǎn)生結(jié)晶,切片也變得堅硬,且熔程狹窄,熔體質(zhì)量均勻,
軟化點得到提高,可以防止切片進入螺桿擠壓機后會很快軟化粘合,造成環(huán)結(jié)阻料。
8.為什么在PET切片干燥時的溫度要控制在一定的范圍?
答:溫度高則干燥速度加快,干燥時間縮短,干燥后濕切片的平衡含水率降低。但溫度
太高,則切片易粘結(jié),大分子降解,色澤變黃。在180℃以上易引起固相縮聚反應(yīng),影
響熔體均勻性。因此,通常預(yù)結(jié)晶溫度控制在170℃以下,干燥溫度控制在180℃以下。
9,熔融紡絲機的基本組成包括哪些結(jié)構(gòu)?
答:⑴高聚物熔融裝置:螺桿擠出機;⑵熔體輸送、分配、紡絲及保溫裝置:包括彎管、
熔體分配管、計量泵、紡絲頭組件及紡絲箱體部件;⑶絲條冷卻裝置:包括紡絲窗及冷
卻套筒;⑷絲條收集裝置:卷繞機或受絲機構(gòu);⑸上油裝置:包括上油部件及油浴分配
循環(huán)機構(gòu)。
10.PET纖維熔融紡絲后,上油給濕的目的是什么?
答:上油給濕的目的是為了增加絲束的集束性、抗靜電和平滑性,以滿足紡絲、拉伸和
后加工的要求。
11.紡絲油劑的主要組成是什么?
答:紡絲油劑是由多種組分復(fù)配而成,其主要成分有潤滑劑、抗靜電劑、集束劑、乳化
劑和調(diào)整劑等。
三、寫出反應(yīng)式
1.寫出高溫氧化法制備對苯二甲酸的反應(yīng):以醋酸為溶劑,醋酸鉆或醋酸鎰為催化劑,澳
化物為促進劑,在高溫下以對二甲苯為原料,經(jīng)空氣液相氧化將對二甲苯一步氧化為對
苯二甲酸
CO(CH3COO)2
KBrMn(CH3coe))2
+2HO
160-230℃2
1.5~3.0MPa
2,寫出環(huán)氧乙烷水解法制備乙二醇的反應(yīng):
3.氯乙醇水解法制備乙二醇的反應(yīng):
《n*-er*DnzA
EIMIr>crICC才
4.寫出對苯二甲酸二甲酯與乙二醇合成對苯二甲酸乙二醇酯的反應(yīng):
CH3OOC-^)H-COOCH3+2HoeH2cH20H-
HOCH2CH2OOC^^)>—COOCH2CH2OH+2CH3OH
5.寫出直接酯化法合成BHET的反應(yīng)式:
COOH
HOOC—^2^~+2HoeH2cH20H
HOCHCHOOC—COOCHCHOH+2H,0
22VV-22
6.寫出直接加成法制備BHET的反應(yīng)式:
HOOC—COOH+2H2c------CH2--
O
HOCH2CH2OOC——COOCH2cH20H
第2章聚酰胺纖維(15分)
一、名詞解釋
1.PA66:聚己二酰己二胺纖維
2.PA6:聚己內(nèi)酰胺纖維
3.尼龍1010:聚癸二酰癸二胺纖維
4.尼龍610:聚己二酰癸二胺纖維
二、簡答題
1.請描述在聚己內(nèi)酰胺的聚合反應(yīng)中,開環(huán)劑水的用量對反應(yīng)的影響:
答:因為水解開環(huán)存在誘導(dǎo)期,隨水量增加,誘導(dǎo)期減小,反應(yīng)速率提高,達到平衡的時間
減少,分子量降低;因此,在反應(yīng)后期應(yīng)除去水。
2.請分別描述聚己內(nèi)酰胺和聚己二酰己二胺的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)
答:聚己內(nèi)酰胺的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)為-NH(CH2)5CO-,聚己二酰己二胺的鏈節(jié)結(jié)構(gòu)為-
OC(CH2)4CONH(CH2)6NH-o
3.請畫出聚己二酰己二胺的晶態(tài)結(jié)構(gòu)
答:
答:
1.為什么在尼龍紡絲中要對纖維進行給濕處理?
答:
三、完成反應(yīng)式
1.聚酰胺66鹽合成尼龍66:
2,己內(nèi)酰胺的開環(huán)反應(yīng):
3.己內(nèi)酰胺的引發(fā)和加成反應(yīng):
NH
H2N(CH2)5COOH+n(H2C)5'\
CO
4.聚己內(nèi)酰胺的鏈增長反應(yīng):
H-ENH(CH2)5COi,OH+HENH(CH2)5CO
i
OH^=H-ENH(CH;)5CO^,+mOH+H2O
第3章聚丙烯纖維(10分)
一、名詞解釋
1.丙綸:是以丙烯聚合得到的等規(guī)聚丙烯為原料紡制而成的合成纖維,在我國聚丙烯纖維
的商品名為丙綸。
2,淤漿聚合:
3.本體聚合:是指單體在不加溶劑以及其它分散劑的條件下,由引發(fā)劑或光、熱、輻射作
用下木體自身進行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。
4.溶液聚合:將單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中,在溶液狀態(tài)下進行的聚合反應(yīng)。
5.氣相聚合:單體以氣態(tài)方式加料進行的聚合反應(yīng)。
6.等規(guī)聚丙烯:重復(fù)單元以相同構(gòu)形有規(guī)則地排列,側(cè)基(一CH3)在主鏈平面的同一側(cè)。
7.間規(guī)聚丙烯:重復(fù)單元是以相反構(gòu)型交替有規(guī)則地排列,側(cè)基在主鏈平面上、下有次序
地交替布置。
8.無規(guī)聚丙烯:聚丙烯分子鏈上,側(cè)基完全無規(guī)的立體配置。
9.膜裂纖維:膜裂纖維也稱薄膜纖維,是高聚物薄膜經(jīng)縱向拉伸、切割、撕裂或原纖化制
成的化學(xué)纖維。
二、簡答題
1.合成等規(guī)聚丙烯最常用的兩種催化劑是什么?
答:Ziegler-Natta催化劑和茂金屬催化劑
2.合成聚丙烯的方法有哪些?
答:溶液聚合法、淤漿聚合法、本體聚合法、氣象聚合法、本體法-氣相法組合工藝
3.分別畫出等規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯及無規(guī)聚丙烯的結(jié)構(gòu)式:
答:
4.試比較等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)聚丙烯的結(jié)晶性
答:
5.為什么聚丙烯的耐光性和耐候性較差?
答:
6.根據(jù)形成方法不同,膜裂纖維有哪兩種類型?
答:根據(jù)薄膜裂纖的方法不同,膜裂纖維可分為割裂纖維和撕裂纖維兩大類。
7.試比較生產(chǎn)紡粘法和熔噴法非織布的主要區(qū)別
答:紡粘法是在聚合物熔體噴絲后才和拉伸的空氣相接觸,而熔噴法則是在聚合物熔體
噴絲的同時利用熱空氣以超音速和熔體細流接觸,使熔體噴出并被拉成極細的無規(guī)則短
纖維。
第4章聚丙烯懵及碳纖維(10分)
一、名詞解釋
1.碳纖維:是有機纖維在惰性氣氛中經(jīng)高溫碳化而成的纖維狀碳化合物。
二、簡答題
1.請解釋聚丙烯月青生產(chǎn)工藝中一步法和二步法
答:
2.聚丙烯靖中的第二單體和第三彈體的作用分別是什么?
答:在聚丙烯睛的聚合過程中,提高引發(fā)劑濃度,對自由基活性、活化中心數(shù)量、聚合
反應(yīng)速度、反應(yīng)轉(zhuǎn)換率、聚合物分子量以及分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性有何影響?
引發(fā)劑自由基1活化中心T一一修合反應(yīng)速度t-反應(yīng)轉(zhuǎn)化率T
一碰撞1一大分子鏈重合、歧化、轉(zhuǎn)移終止T一聚合物分子量1
一大分子端基的引發(fā)劑殘剩基T-分子結(jié)構(gòu)規(guī)律性I
答:I一偶氮引發(fā)劑一聚合物色澤加深一纖維白度1
3.在聚丙烯睛的聚合過程中,提高單體濃度,對聚合反應(yīng)速度以及聚合物平均分子量有何
影響?
答.總單體濃度j聚合反應(yīng)速度卜聚翎平均分子量T
4.請畫出聚丙烯月青濕法紡絲成型中凝固浴的示意圖
統(tǒng)或浴
新的釐困制
5.根據(jù)原絲類型,列舉出至少三種碳纖維
答:(1)聚丙烯月青基碳纖維;(2)粘膠基碳纖維;(3)瀝青基碳纖維;(4)木質(zhì)素纖維基碳
纖維,(5)其他有機纖維基(各種天然纖維,再生纖維縮合多環(huán)芳香族等合成纖維)碳纖維。
6.根據(jù)功能類型,請列舉出至少三種碳纖維:
答:
7.請畫出聚丙烯月青在加熱形成梯型結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)變化
8.請畫出聚丙烯月青在加熱形成氧鍵結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)變化
CN
CN
三、完成反應(yīng)式
1,采用丙烯制備丙烯靖:
CH=CH-CH+NH+3/2O-------——>CH=CH-CN+3HO
2232460~480℃22
第5章聚乙烯醇纖維(10分)
一、名詞解釋
1.完全醇解PVA:醇解度98mo1%以上的PVA
2.
二、簡答題
1.為什么維綸染色性能較差,上染率速度慢、染料吸收量低和色澤不鮮艷等問題?
答:
2.為什么沒有游離的乙烯醇的單體存在?
答:游離態(tài)的乙烯醇是不能單獨存在的,它會自發(fā)的進行重排轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?/p>
3.請畫出部分醇解PVA的分子式:
()H(XCCH3
答:
4.商品牌號PVAL17-99F是什么含義:
答:17:平均聚合度1700。工藝:L一低堿醇解。醇解度:99%;主要用途:F—纖維用
5.PVA紡絲原液制備中,水洗和脫水的目的是什么?
答:⑴降低PVA中NaAc含量,使之<0.2%,減少熱處理時的堿性著色;(2)除去低分子量
PVA,改善分子量分布;⑶使PVA適度膨潤,以利于溶解。
6.在PVA干法紡絲中,為什么比其他種類合成纖維耗能大?
答:水的蒸發(fā)潛熱較大,紡絲時所需熱量較之其它干法紡絲的合成纖維多。
7.維綸纖維熱處理的目的是什么?
答:
答:縮醛化就是用醛處理纖維,使聚乙烯醇大分子上的部分羥基被封閉,從而進一步提高纖
維的耐熱水性。
9.如何提高PVA的水溶性:
答:
三、完成反應(yīng)式
1.采用乙快為原料制備醋酸乙烯:
HC2CH+CH3COOHtH2C=CH
I
答:OCOCH3
2.采用乙烯為原料制備醋酸乙烯:
CHfCH2+CH3COOH+io2―"CHfCH+H2O
答:OCOCH3
3.醋酸乙烯聚合反應(yīng)中的兩個主要副反應(yīng):
CH^CH+CHpH-CH3COOCH3+CH3CHO
OCOCH3
CH2=CH+H20--CH3COOH+CH3CHO
答:一OCOCH3
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