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版权归高分子07级好好的娃娃/千君一皓高分子学院化学纤维总结一、名词解释1.纤度表示纤维粗细程度的质量指标（2），有定长制和定重制（1），国际单位为特，每千米长纤维的质量克数，习惯单位旦（1）纤维线密度表示纤维粗细的指标，通常以tex、dtex等为单位，1000米长的纤维的重量（克）为tex、10000米长纤维的重量（克）为dtex、1tex﹦10dtex。2.取向度表示大分子链沿纤维轴的取向程度（2），一般用双折射或取向因子表示（1），取向度是无定型区和结晶区取向的总和（1）。3.长丝纺丝流体（溶体或溶液）经纺丝成型和后加工处理得到的长度以千米计的连续纤维。4.短丝（短纤维）按使用要求切断成一定长度的纤维，几厘米到十几厘米（1），分为棉型、毛型和中长型5.丝束由几万根甚至几百万根单丝组成的束丝，用来切断成短纤维和牵切成条子。6.牵切纤维丝束经拉伸而断裂成短纤维，纤维长度不等7.预取向丝经高速纺制得的纤维，具有一定取向度，但仍需后处理加工。8.全牵伸丝指在纺丝过程中纺丝、牵伸同时进行得到的高取向长丝,亦称FDY丝。9.成纤聚合物指能够用于各种纺丝的聚合物,通常要求聚合物分子量较高,分布较窄,枝化度低,立体规整性好的一类聚合物。10.变形纱变形纱包括所有经过变形加工的丝和纱，如弹力丝和膨体纱都属于变形纱。11.天然纤维12.化学纤维采用天然或合成聚合物经纺丝成型加工而得到的纤维，化学纤维一般分为合成纤维和人造纤维13.复合纤维复合纤维：在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物，这种化学纤维称为复合纤维，或称双组分纤维。14.差别化纤维泛指通过化学改性或物理变形使常规化纤品种有所创新或赋予某些特性的服用化学纤维。15.异形纤维在纤维成型过程，采用异型喷丝孔纺制的具有非圆形断面的异性断面或中空纤维。答题要点：需采用异型喷丝孔的喷丝板（2分），断面为非圆形或中空（1分），绘图示意或举例说明（1分）。16.高性能纤维1版权归高分子07级好好的娃娃/千君一皓指高强度、高模量、耐高温、耐化学品腐蚀的一类具有特殊性能的化学纤维。17.特种纤维指具有特殊的物理化学结构、性能和用途的化学纤维，如高性能纤维、功能纤维等。18.粘胶纤维以纤维素为原料（1分），通过纤维素的黄酸酯溶液纺丝（2分），并在酸性凝固浴中还原为纤维素（1分），通过这种方法得到的纤维称为粘胶纤维。19.聚酯纤维聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（2分）、也称涤纶(2分)20.碳纤维指有机纤维经预氧化（2分）后碳化（2分）的纤维21.极限氧指数使着了火的纤维离开火源，而纤维仍能继续燃烧时，环境中氮和氧混合气体内所含氧的最低百分率。22.断裂强度纤维在连续增加负荷的作用下，直至断裂所能承受的最大负荷与纤维的线密度之比。23.拉伸变形丝24.断裂伸长率文字说明：断裂伸长率是指纤维断裂时的相对伸长率，即纤维在伸长至断裂时的长度比原长度增加的百分数。用公式表示：Y=((L-L0)/L0)*100%，其中L为纤维断裂时的长度，L0为纤维的原长，Y为断裂伸长率。只要答对上述方法中的任何一种均可得满分。25.初始模量即弹性模量是指纤维受拉伸而当伸长为原长的1％时所需的应力。26.沸水收缩率将纤维在沸水中煮30分钟后（1分），测定纤维煮之前后的长度变化，将纤维的长度收缩值与纤维的原长之比的百分数定义为沸水收缩率（2分）。计算公式为：沸水收缩率=（（L0-L）/L0）*100%，其中L0为纤维原长，L为纤维煮沸30分钟后的长度。（1分）二、计算4.聚丙烯腈采用湿法纺丝生产纤维，喷丝速度25M/min时单纤线密度6dtex，成品纤维要求为1.5dtex。计算该纤维在后拉伸过程中的拉伸倍数。初生纤维的单纤线密度=6dtex（3分）后拉伸倍数=初生纤维单纤线密度/成品纤维单纤线密度=6/1.5=4（10分）答：后拉伸倍数为4。（2分）5.锦纶-6采用熔融法纺丝时，熔体密度为1.0g/cm3，计量泵规格为2.4毫升/转，计量泵转速35r.p.m，喷丝板为35孔，孔径0.2㎜，卷绕速度为4000m/min，请计算喷丝速度和卷绕丝（复丝）线密度。喷丝孔面积＝0.2×0.2×3.14×35÷4＝1.099㎜2；＝0.01099㎝23分泵供量＝2.4×35＝84㏕/min3分喷丝速度＝84÷0.01099÷100＝76.43m/min3分2版权归高分子07级好好的娃娃/千君一皓喷丝头拉伸倍数＝4000÷76.43＝52.34倍3分卷绕丝线密度＝84×1÷4000×10000＝210dtex3分6.维纶纺丝通常采用四级拉伸，分别在喷丝头、二浴、干燥箱和热拉伸箱拉伸。喷丝速度15m/min、导丝辊速度15m/min、二浴导丝辊速度30m/min、干燥箱拉伸辊速度45m/min、干热拉伸拉伸辊速度90m/min，干热拉伸后成品丝单纤线密度1.5dtex。分别计算出各段拉伸后纤维的单纤线密度和总拉伸倍数。导丝辊拉伸倍数＝15÷15＝1倍2分线密度＝1.5×90÷15＝9dtex3分二浴拉伸倍数＝30÷15＝2倍2分线密度＝1.5×90÷30＝4.5dtex3分干燥箱拉伸倍数＝45÷30＝1.5倍2分线密度＝1.5×90÷45＝3dtex3分7.在丙纶短程一步法纺丝时，其熔体的密度为0.82g/cm3,采用孔径为0.3mm、孔数为48的喷丝板纺丝，计量泵规格为1.2cm3/转，当纺丝速度为3500m/min、成品纤维规格为82dtex/48F，请计算计量泵转速（转/min）和喷丝速度（米/分）。（计算结果小数点后保留2位）。解：计量泵的转速min/30min/17.29/2.1*/82.0*10000min/3500*82**10000*33转转转规格≈===cmcmgmdtexVTnLdρ喷丝速度min/32.1010000*3.0*/82.0**4882min*/3500*4***423200mmmcmgdtexmdnWV===πρπ8.粘胶纤维纺丝速度一般为25m/min，通常采用两级拉伸才能得到合格的纤维，即凝固浴拉伸和湿热拉伸。当喷丝孔出口纤维线密度为6.3dtex，凝固浴拉伸和湿热拉伸的拉伸倍数分别为1.2和3.5，求凝固浴出口和湿热拉伸机出口导丝盘的速度，和成品纤维的线密度（不考虑纤维后处理时的收缩）。解：∵凝固浴拉伸倍数S1=1.2湿热拉伸倍数S2＝3.5∴凝固浴出口导丝盘速度V1＝V0×S1＝25m/min×1.2＝30m/min湿热拉伸机出口导丝盘速度V2＝V0×S1×S2＝25×1.2×3.5＝105m/min成品纤维的线密度dtexdtexSSTTdd5.15.31*2.11*3.611210===三、简述1、按原料来源对纤维进行分类，讨论这种分类的局限性。3版权归高分子07级好好的娃娃/千君一皓答：按原料来源可将纤维分为天然纤维、化学纤维，化学纤维又进一步可分为人造纤维和合成纤维，天然纤维（1），化学纤维（2），这种分类的缺陷是不能将聚合物的结构与分类联系起来（2）。2、纺丝过程中的取向机理有哪些？简述其对初生纤维结构的影响。答：取向时表示大分子在外力的作用择优排列的一种形式，与外力的作用方式有关，其机理分为：（1分）剪切流动取向：表示聚合物熔体或溶液在喷丝孔流道中受剪切力的作用而产生的取向。由于在喷丝孔中有径向的速度梯度存在，使大分子链受到剪切力的作用而产生取向。喷丝孔的剪切流动取向由于温度高，松弛时间较小，取向容易松弛，取向和解取向处于动平衡，所以剪切流动取向对纤维总的取向度贡献并不大。（2分）拉伸取向：拉伸取向是指纤维在拉力的作用下而产生的取向（1分），纤维的取向主要是由拉伸取向所贡献的（0.5分）。拉伸取向可分为初生纤维的拉伸取向，和后处理过程中的拉伸取向。刚出喷丝孔的溶液或熔体由于温度较高或粘度较低，分子链具有较高的活动性，在外力的作用下容易拉伸，但同时也存在一定的解取向，因此初生纤维的取向并不高（0.5分）。但初生纤维的取向度会随着纺丝速度的增加而增加。尤其是对熔体纺丝而言，纺丝速度的增加，可以使纤维从取向度很低的初生纤维变为取向度很高的全取向丝，因此可以通过调节纺丝速度制备具有不同取向度的初生纤维（1分）。3、纤维超分子结构及其对纤维性能的影响。答：纤维的超高分子结构包括取向和结晶两个方面，纤维的取向，是指分子链或晶区在外力场作用下沿纤维轴向平行排列，可用取向因子、声速、双折射率等表征。取向包括纺丝熔体的流动取向和丝条固化后的形变取向两种机理。喷丝头拉伸，导盘拉伸，塑化拉伸都会使纤维发生取向，使大分子作有序平行排列，从而提高纤维的断裂强度，钩强等力学性能，改善其使用性能。纤维的结晶，可用结晶度、密度等表征，由成纤聚合物的结晶能力及纺丝工艺条件决定，结晶结构的形成，有助于提高纤维的强度及稳定性。4、常用的的纺丝方法有哪些，它们分别适合哪些聚合物。答：常见的纺丝方法及其适用的聚合物有：①熔融纺丝，适用于PET、PA、PP、PE②湿法纺丝适于PAN、PVA等③干法纺丝适于PVA、PAN、Pu5、对给定的聚合物，如何选择适当的纺丝方法，理论依据是什么？答：根据聚合物的热性能决定改聚合物是否采用熔法纺丝和溶液纺丝（2），根据聚合物的溶解情况，是否选用湿法或干法纺丝（3）。6、纤维的纺丝方法与聚合物的那些性能有关，并说明其理论依据。答：与成纤聚合物的热性能（1分）和流变性能（1分），分解温度大于熔点30℃以上（1分）、分解温度与熔点接近在熔融的同时分解（1分），不能用熔融纺丝，而用湿法纺丝（1分）7、评述熔法、湿法、干法三种纺丝方法的优点和缺点。4版权归高分子07级好好的娃娃/千君一皓答：产量熔法大于溶液法（1分）；操作方面熔融法好于溶液法（1分）；环保熔融法好于溶液法（1分）；高性能纤维一般用溶液法纺丝（1分）；安全熔融法优于有机溶液纺丝（1分）8、熔法纺丝主要有哪些工序，各工序的主要作用是什么？答：熔法纺丝主要包括干燥、除去水份（1分）；熔体制备、将聚合物加热熔融成熔体（1分）；计量纺丝（1分）；冷却、纤维固化成形（1分）；纤维后处理，使纤维结晶取向，结构稳定（1分）。9、熔法纺丝过程中初生纤维受哪些作用力的影响。答：对熔法纺丝过程作受力分析，可知丝条受到外加张力Fext(x)、重力场对纤维的作用力Fg(x)、纤维沿轴向运动需克服的惯性Fi(x)、纤维运动需克服的表面张力Fs(x)、纤维运动中空气对其产生的摩擦力Ff(x)、以及纤维在喷丝孔轴向运动所要克服的流变阻Ff(o)这六个力的作用，这六个作用力在形态纺丝时，应满足Fext(x)＋Fg(x)=Fi(x)+Fs(x)+Ff(x)+Ff(o)这一平衡条件。10、湿法纺丝主要有哪些工序，各工序的主要作用是什么？答：湿法纺丝的工序主要有：溶液配置-凝固成型-湿热拉伸-水洗-干热拉伸-热定型-卷曲-切断（短纤维）（2），溶液制备（1），纺丝成型（1），拉伸（1）。11、为什么湿法纺丝时纤维容易形成皮芯结构？答：湿法纺丝涉及到传热和传质的过程，形成皮芯层的原因主要是由于纺丝细流内外在凝固浴中的传质差造成的（2分）。在纺丝细流刚进入凝固浴时，细流表面首先与凝固剂接触并凝固形成较为致密的表面膜层，凝固剂和溶剂必须通过膜层（皮层）进行扩散（1分），所以细流内部凝固较慢。另外，由于皮层的粘度较大使其承受了更大的拉力而产生更大的取向，导致纤维内外结构上有很大的差别，从而产生所谓的皮芯结构。（2分）12、湿法纺丝与干法纺丝过程中纤维成形机理有何不同。答：湿法法纺丝中，由喷丝孔挤出的原液细流进入凝固浴后，其表面最先与凝固剂接触并凝固成皮层，凝固剂分子便通过皮层向细流内扩散，细流中的溶剂通过皮层向凝固浴中扩散，即发生双扩散作用，随着双扩散作用进行，细流内溶剂浓度下降，达到一临界值时，发生相分离，聚合物从溶剂中析出形成纤维。而干法纺丝中，原液细流进入纺丝通道发生热交换，细流温度上升，当其表面温度达到溶剂沸点时，溶剂便挥发，细流中溶剂不断扩散到表面。随着扩散，蒸发不断进行，细流中溶剂浓度不断下降，聚合物浓度升高，当达到凝固临界浓度时便形成连续不断的纤维。