高分子材料加工工藝學(xué)I 復(fù)習(xí)題答案

1、高分子材料加工工藝學(xué)復(fù)習(xí)題1、 按紡絲速度的高低，聚酯紡絲技術(shù)路線可分成哪四個類型？P251） 常規(guī)紡絲：紡絲速度10001500m/min，其卷繞絲為未拉伸絲，通稱UDY（undrawn yarn）。2） 中速紡絲：紡絲速度15003000m/min，其卷繞絲具中等取向度，為中取向絲，通稱MOY（medium oriented yarn）。3） 高速紡絲：紡絲速度30006000 m/min，紡絲速度4000 m/min以下的卷繞絲具有較高的取向度，為預(yù)取向絲，通稱POY(pre-oriented yarn)。若在紡絲過程中引入拉伸作用，可獲得具有高取向度和中等結(jié)晶度的卷繞絲，為全拉伸絲，通

2、稱FDY(fully drawn yarn)。4） 超高速紡絲：紡絲速度60008000 m/min。卷繞絲具有高取向度和中等結(jié)晶結(jié)構(gòu)，為全取向絲，通稱FOY（fully oriented yarn）。2、 合成PET的原料（單體）是什么？寫出直接酯化法合成聚對苯二甲酸乙二酯的主要化學(xué)反應(yīng)式。P11,P13分子式自寫單體：對苯二甲酸雙羥乙二酯（BHET）直接酯化法即將對苯二甲酸（TPA）與乙二醇（EG）直接進行酯化反應(yīng)，一步制得BHET。BHET縮聚脫除EG生成PET。反應(yīng)式：3、聚酯切片干燥的目的是什么？其干燥機理是什么？ P20 P2021目的 1）除去水分。在紡絲溫度下，切片中的水分存在

3、使PET大分子的酯鍵水解，聚合度下降，紡絲困難、質(zhì)量降低；少量水分汽化造成紡絲斷頭。2）提高切片含水的均勻性，以保證纖維質(zhì)量均勻。3）提高結(jié)晶度及軟化點，防止環(huán)結(jié)阻料。機理1）切片中的水分 PET大分子缺少親水性基團，吸濕能力差，通常濕切片含水率<0.5%，其水分分為兩部分：一部分是沾附在切片上表面的非結(jié)合水，另一部分是與PET大分子上的羰基及極少數(shù)的端羥基等以氫鍵結(jié)合的結(jié)合水。 2）切片的干燥曲線 切片干燥包括兩個基本過程：加熱介質(zhì)傳熱給切片，使水分吸熱并從切片表面蒸發(fā)，水分從切片內(nèi)部遷移至切片表面，再進入干燥介質(zhì)中。這兩個過程同時進行，因此切片的干燥實質(zhì)是一個同時進行傳質(zhì)和傳熱的過程

4、，并伴隨高聚物的結(jié)晶度和軟化點變化。干燥曲線可知：切片的含水率隨干燥時間延長而逐步降低到平衡。干燥速度與T、t有關(guān)，T升高，V升高，140時最快。后期曲線平緩 3）切片干燥過程的結(jié)晶 由于PET分子鏈的結(jié)構(gòu)具有高度立構(gòu)規(guī)整性，所有的芳環(huán)幾乎處于同一平面上，因而具有緊密堆積的能力與結(jié)晶傾向。結(jié)晶對切片干燥速度有很大影響。通常情況下，結(jié)晶會使干燥速率迅速大幅度下降。4、螺桿擠壓機按幾何分段可分哪三段？各段的作用是什么？P26、原理P262理解名詞術(shù)語：螺桿的長徑比、壓縮比 P2627三段：進料段、壓縮段和計量（均化）段。作用：進料段：對物料進行輸送和預(yù)熱，使物料受壓、受熱前移；壓縮段：壓實物料、使

5、物料熔融，排除物料中的空氣；計量段：使熔體進一步塑化均勻，并將料流定量、定壓地送入機頭，使其在口模中成型。螺桿的長徑比（L/D）：指螺桿工作長度（不包括魚雷頭及附件）與外徑之比。物料在這個長度上被輸送、壓縮和加熱熔化。螺桿的壓縮比：螺桿的壓縮作用以壓縮比i表示。而螺桿壓縮比是指螺桿的加料段一個螺槽的容積與均化段（計量段）一個螺槽容積的比值。熔體紡絲用螺桿常用壓縮比為33.5。5、何謂纖維的假捻變形？摩擦假捻變形機生產(chǎn)變形紗的機理是什么？PET-DTY彈性機理是什么？ P49假捻變形：利用纖維的熱塑性，通過假捻器使纖維加捻，熱定型和解捻，從而使纖維具有高度卷曲蓬松的形狀。摩擦假捻變形機生產(chǎn)變形紗

6、的機理：當(dāng)固定絲的一端，使另一端旋轉(zhuǎn)時，則可實現(xiàn)絲條的加捻加工。若固定絲的兩端，握持住中間加以旋轉(zhuǎn)，則以握持點為界，在握持點上、下兩端的絲條得到捻向相反而捻數(shù)相等的捻度（n和-n），而在整根絲上的捻度為零，此種狀態(tài)在動力學(xué)上稱為假捻。如果絲條以一定速度v運行，則在握持點以前的捻數(shù)為n/v，在握持點以后，以相反捻向（-n/v）移動。因此在握持點以后區(qū)域中的捻數(shù)為零。 而摩擦式加捻器的握持方法常用三軸重疊盤，把絲直接壓在數(shù)組圓盤的外表面上。由于圓盤的高速旋轉(zhuǎn)，借助其摩擦力使絲條加捻。在假捻器上方，絲被加捻；而在假捻器下方，絲被解捻。PET-DTY彈性機理：加捻復(fù)絲在解捻時，各根單絲可回到原始狀態(tài)，

7、但它們在加捻時形成的螺旋形結(jié)構(gòu)已經(jīng)由熱處理而定型，并保存下來。然而，由解捻作用對加捻復(fù)絲施加反方向扭矩時，會使各單絲產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，加捻熱定型后的解捻結(jié)果，使長絲紗各單絲呈正反螺旋狀交替排列的空間螺旋彈簧形彎曲狀態(tài)，從而使各復(fù)絲直徑增大，蓬松度提高。由于形成的螺旋可被拉直，故變形絲在負(fù)荷的作用下有很大的伸長形變。當(dāng)外力負(fù)荷去除時，由于內(nèi)應(yīng)力作用又使各單絲回復(fù)到初始螺旋狀彎曲狀態(tài)。6、試述滌綸網(wǎng)絡(luò)絲的加工原理。P52網(wǎng)絡(luò)絲是指絲條在網(wǎng)絡(luò)噴嘴中，經(jīng)噴射氣流作用，單絲互相纏結(jié)而呈周期性網(wǎng)絡(luò)點的長絲。網(wǎng)絡(luò)原理：當(dāng)合纖長絲在網(wǎng)絡(luò)器的絲道中通過時，受到與絲條垂直的噴射氣流橫向撞擊，產(chǎn)生與絲條平行的渦流，使各單

8、絲產(chǎn)生兩個馬鞍形運動和高頻率振動的波浪形往復(fù)。合纖長絲首先松開，隨后整根絲條從網(wǎng)絡(luò)噴嘴絲道里通過，折向氣流使每根單絲不同程度地被捆扎和加速-絲道中間最大，絲道側(cè)壁的則較弱，當(dāng)速度不同的單絲在絲道內(nèi)相匯合時，便發(fā)生交絡(luò)、纏結(jié)，產(chǎn)生沿絲條軸線方向上的纏結(jié)點。由于不同區(qū)域渦流的流體速度不同，從而形成了周期性的網(wǎng)絡(luò)間距和結(jié)點。網(wǎng)絡(luò)噴嘴有開啟式和封閉式之分，其中包括單孔和復(fù)孔。7、何謂“易染色”纖維？ P58所謂“易染色”纖維是指它可用不同類型的染料染色，且在同類染料染色時，染色條件溫和，色譜齊全，色澤均勻及色牢度好。8、己內(nèi)酰胺的水解聚合機理是什么？其切片為什么要進行萃取處理？ P69 P70水解聚合

9、機理：整個聚合過程反應(yīng)過程中同時存在加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，二者的相對重要性則依賴于各種因素。每一個己內(nèi)酰胺大分子的形成都通過下列三個階段：鏈的引發(fā)、鏈的增長、鏈的終止。主要化學(xué)平衡包括：己內(nèi)酰胺的引發(fā)；通過加成聚合和縮聚使鏈結(jié)增長；通過酰胺鍵的交換使相對分子質(zhì)量重新分布；單體和低聚物的再生成。為何萃取：萃取等紡前準(zhǔn)備，可以除去切片中大部分單體和低聚物，并通過干燥降低切片的含水率，避免聚酰胺熔融時發(fā)生水解，使紡絲得以正常進行。9、為什么聚酰胺6民用絲可用室溫拉伸？而簾子線則用熱拉伸工藝？ P8586一般拉伸溫度要求高于玻璃化溫度，并低于軟化溫度。溫度過高時，大分子解取向的速度很快，不能得到穩(wěn)定的取

10、向結(jié)構(gòu)。聚酰胺6纖維的玻璃化溫度約為3550(較低)，熔融溫度約為215220，由于民用絲要求有一定延伸度，柔軟而且有彈性，染色性好，因此拉伸倍數(shù)選擇較低，所以可在室溫下拉伸。由于聚酰胺6簾子線要求斷裂強度高、抗沖擊負(fù)荷性能優(yōu)異、耐疲勞強度高以及與橡膠的附著力好等優(yōu)良性能。需采用較高倍數(shù)的拉伸，為了降低拉伸所需的張力，并使拉伸均勻，需采用熱拉伸。10、丙綸紡絲冷卻成型工藝，側(cè)吹風(fēng)溫以偏低為好。為什么？ P110111成型過程中的冷卻速度對聚丙烯纖維的質(zhì)量有很大影響，若冷卻較快，紡絲得到的初生纖維是不穩(wěn)定的碟狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)；若冷卻緩慢，則得到的初生纖維是穩(wěn)定的斜晶體結(jié)構(gòu)。冷卻條件不同，初生纖維的晶區(qū)

11、大小及結(jié)晶度也不同。當(dāng)絲室溫度較低時，成核速度大，晶核數(shù)目多，晶區(qū)尺寸小，結(jié)晶度低，有利于后拉伸。實際生產(chǎn)中，絲室溫度以偏低為好。采用側(cè)吹風(fēng)時，絲室溫度可為3540；環(huán)吹風(fēng)時可為3040，送風(fēng)溫度為1520，風(fēng)速為0.30.8m/s11、丙綸短程紡的設(shè)備特點是什么？一般適合做什么品種？ P116 P109設(shè)備特點：冷卻效果好，紡絲細(xì)流的冷卻長度較短（0.61.7），沒有紡絲甬道，紡絲絲倉、上油盤以及卷繞機構(gòu)在一個操作平面上，設(shè)配高度大大降低，并相應(yīng)降低了空調(diào)量和廠房的投資。品種：細(xì)旦或衛(wèi)生巾用非織造布，地毯，針刺地氈，產(chǎn)業(yè)用紡織用絲，產(chǎn)業(yè)用紡織品，高級衛(wèi)生用非織造布，高強絲，過濾織物。12、試

12、述紡粘法、水刺法非織造布的工藝原理和加工過程。 P119-120紡粘法工藝原理：用化學(xué)纖維紡絲方法（熔融紡絲方法或溶劑紡絲方法等）形成長絲，在紡絲過程中直接鋪放在運動著的凝網(wǎng)簾上，形成纖網(wǎng)的方法，有時存在自粘合作用。紡粘法加工過程：切片混合熔融過濾計量紡絲冷卻拉伸鋪網(wǎng)加固冷卻定型修邊成卷水刺法工藝原理：利用許多極細(xì)的高壓水流對纖網(wǎng)垂直噴射，使纖網(wǎng)中纖維相互纏結(jié)而得到加固。水刺法加工過程：纖維原料開松混和梳理交錯鋪網(wǎng)牽伸 預(yù)濕（水循環(huán)處理）正反水刺后整理烘燥卷繞13、三元共聚聚丙烯腈纖維中三種單體的作用是什么？P132第一單體（丙烯腈88%-95%）：作為基體，是纖維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，提高結(jié)晶度和強度

13、。第二單體（4%-10%）：降低PAN的結(jié)晶性，增加纖維的柔軟性，提高纖維的機械強度、彈性和手感，提高染料向纖維內(nèi)部的擴散速度，在一定程度上改善纖維的染色性。第三單體(0.3%-2%)：引入一定數(shù)量的親染料基團，以增加纖維對染料的親和力，可制得色譜齊全，顏色鮮艷，染色牢度好的纖維，并使纖維不會因熱處理等高溫過程而發(fā)黃。14、腈綸濕法成型初生纖維為何要進行干燥致密化？其機理是什么？致密的條件是什么？ P160原因：因為初生纖維經(jīng)拉伸后，超分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本形成。但是對于濕法紡絲得到的聚丙烯腈纖維而言，由于在凝固浴過程中溶劑和沉淀劑之間的相互擴散，使纖維中存在為數(shù)眾多、大小不等的空間及裂隙結(jié)構(gòu)。由于

14、這種結(jié)構(gòu)的存在，造成纖維的透光率低（失透或泛白），染色均勻性及物理力學(xué)性能差。因此，必須通過干燥去除纖維中的水分，使纖維中的微孔閉合，而空洞及裂隙變小或部分消失，使其結(jié)構(gòu)致密，均勻，以制得具有實用價值的高質(zhì)量腈綸。機理：在適當(dāng)溫度下進行干燥，由于水分逐漸蒸發(fā)并從微孔移出，在微孔中產(chǎn)生一定的負(fù)壓，即有毛細(xì)管壓力。而且，在適當(dāng)溫度下，大分子鏈段能比較自由地運動而引起熱收縮，使微孔半徑相應(yīng)發(fā)生收縮，微孔之間的距離越來越近。導(dǎo)致分子間作用力急劇上升，最后達到微孔的融合。 條件：要有適當(dāng)?shù)臏囟龋勾蠓肿渔湺伪容^自由地運動；要有在適當(dāng)溫度下脫除水分時產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，才能使空洞壓縮并融合。15、合成聚酯型

15、聚氨酯、聚醚型聚氨酯的原料單體有哪些？聚氨酯彈性的原因是什么？p198-199原料：1）二異氰酸酯，一般選用芳香族二異氰酸酯，如二苯基甲烷-4,4-二異氰酸酯（MDI）或2,4-甲苯二異氰酸酯（TDI） 2）二羥基化合物 一般選用相對分子質(zhì)量為800-3000，分子兩個末端基均為羥基的脂肪族聚酯或聚醚。脂肪族聚酯由二元酸和二元醇縮聚制得，如聚己二酸乙二醇酯，脂肪族聚醚用環(huán)氧化合物水解開環(huán)聚合制得，如聚四亞甲基醚二醇。 3）擴鏈劑 大多數(shù)擴鏈劑選用二胺類（由芳香族二胺制備的纖維耐熱性好，脂肪族二胺制備的纖維強力和彈性好），二肼類（耐光性較好，但耐熱性下降）或二元醇。 4）添加劑 一般添加抗老化劑

16、、光穩(wěn)定劑、消光劑、潤滑劑、顏料等添加劑。彈性原因:聚氨酯纖維的分子結(jié)構(gòu)是由分子間作用力較弱的、鏈段長度較長的脂肪族聚醚或聚酯鑲嵌單元（軟段）與分子間作用力較強、鏈段較短的芳香族二異氰酸酯嵌段單元（硬段）組成的線型共聚體。軟段具有足夠高的相對分子質(zhì)量、良好的柔順性和較低的玻璃化溫度，為纖維提供彈性基團。而硬段起著支撐骨架的作用，具有一定的剛性。16、理解英文縮寫：UDY、MOY、POY、FDY、FOY、HOY、TCS、BCF、DT、DTY、ATY等產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。 P25/41/48/49/53/85/91UDY（undrawn yarn）未拉伸絲：常規(guī)紡絲法MOY（medium orient

17、ed yarn）中取向絲：中速紡絲法POY(pre-oriented yarn) 預(yù)取向絲：高速紡絲法FDY(fully drawn yarn) 全拉伸絲：高速紡絲法FOY（fully oriented yarn）全取向絲：超高速紡絲法HOY（high oriented yarn）高取向絲：超高速紡絲法TCS（thermal channel spinning）全拉伸絲：熱管紡絲法 對已完成冷卻定型的絲束進行再加熱，利用受熱絲束的熱塑性和慣性，再較高的紡絲速度下，對絲束進行拉伸和定型。BCF膨體(變形)長絲 采用SDTY法，即紡絲、拉伸和噴氣變形加工一步法連續(xù)生產(chǎn) DT 拉伸加捻絲 在同一設(shè)備（

18、DT機）上完成，以拉伸為主并給予少量捻度。DTY假捻變形絲 利用假捻連續(xù)工藝，將拉伸和假捻變形連續(xù)進行，完成對復(fù)絲加上高捻度，熱定型和解捻。ATY 空氣變形絲 以POY或FOY為原絲，通過特殊的噴嘴，讓單絲在空氣噴射下彎曲成圈裝結(jié)構(gòu)，環(huán)圈和線圈纏結(jié)在一起。形成的環(huán)圈絲部分拉斷后就變成空氣變形絲。17、掌握滌綸、錦綸、丙綸、腈綸、氨綸等纖維的典型特性。理解線密度的意義P56P93 P105 P124 P138 P169 P207滌綸：強度高、耐沖擊性好，耐熱，耐腐，耐蛀，耐酸不耐堿，耐光性很好（僅此于腈綸），吸濕性很差，染色困難，織物易洗快干，保形性好。具有“洗可穿”的特點。錦綸：最結(jié)實耐磨，密度小，織物輕，彈性好，耐疲勞，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐堿不耐酸，耐日光差，織物久曬變黃，強度下降。吸濕性差（比腈綸，滌綸好）。耐微生物性好。丙綸：很輕，幾乎不吸濕，良好的芯吸能力，強度高，制成織物尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易老化脆損，保溫性能好。腈綸：耐日光性和氣候性最好，熱彈性，吸濕差，染色難。較高的熱穩(wěn)定性。相對密度小（手感好，蓬