产业用纺织品习题与答案文档格式.docx

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医用类：

人造血管、人工肾等；

口罩、绷带、

灭菌纱布片、手术包、手术衣、医用床单等；

婴

儿尿布等。

交通类：

安全带、安全气囊、轮胎帘子线、车

顶内外衬、地板、侧门、排气管等。

防护类：

防护服、隔离服、防护布、防弹

背心、宇航服等

2.产业用纺织品与传统纺织品有哪些区别？

（一）使用原料不同

产业用纺织品所用纤维材料的强度极高，抵抗各种外部环境影响的能力较强（注重功能性）；

传统纺织品对其物理机械性能要求较低，而对外观以及穿着舒适性要求较高。

（二）外观形态不同

产业用纺织品的外观形态多种多样，既可以纤维形态投入使用，如通讯用的光线、过滤用的中空纤维；

也可以线、绳结构直接使用，如缝纫线、麻绳等；

也可以片状形态投入使用，如蒸呢布、帆布；

还可以三维形态使用，如消防水龙带等。

传统纺织品一般以片状形态，即由纱线织成的面料为消费者所使用。

（三）性能要求不同

产业用纺织品常在耐用和条件苛刻的场合使用，对其性能要求更高。

在使用过程中如果出现问题，将会导致灾难性的后果。

如发生车祸时，安全带、安全气囊出现问题；

太空行走中，宇航员的宇航服出现问题，后果将不堪设想。

服装纺织品在服用过程中出现问题，最多是使当事者感到不便或难堪

（四）应用领域和使用对象不同

产业用纺织品通常用于非纺织行业，在绝大多数情况下，其使用对象往往不是个体消费者；

传统纺织品主要用于服装和家庭装饰，其使用对象是个体消费者。

（五）使用设备不同

产业用纺织品所用的材料模量较高，其加工难度通常比传统纺织品大。

此外，由于性能方面的要求，某些产业用纺织品需要具有较高的紧密度，通常比传统纺织品厚重，加工传统纺织品的设备往往不能用于产业用纺织品的生产。

（六）使用寿命不同

通常产业用纺织品的寿命要比传统纺织品长得多。

与传统纺织品不同，流行趋势对产业用纺织品的寿命没有任何影响。

如楼房、公路、体育场、飞机场等大型建筑中使用的产业用纺织品具有几十年甚至上百年的使用寿命（新纤维、新材料的开发会带来产品的更新换代）。

在某些场合，产业用纺织品的使用寿命希望得到控制或限制。

如手术过程中置入人体内部的纺织品，希望它在完成使命之后（如人体器官或组织愈合到具有足够的强度，一般为几周或几个月）就开始降解，降解后的产物能够通过体液排出体外。

（七）价格不同

由于产业用纺织品具有许多优异性能，因此它的价格比传统纺织品高（使用寿命、作用不可或缺）。

第二章高性能纤维

第一节绪论

1、常用的高性能纤维有哪些？

2、分别由刚性链大分子、柔性链大分子制备高性能纤维的方法有哪些？

•刚性链

1971年美国杜邦公司的Kwolek公开的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（Kevlar），是首先合成的刚直性大分子链。

通过高分子液晶纺丝技术，获得高强度、高模量和耐高温的纤维，Kevlar纤维的分子结构十分接近

•柔性链

柔性链中分子构造最简单的是聚乙烯纤维，1979年荷兰DSMHighPerformanceFibers公司的Smith、Lemstra对超高相对分子质量的聚乙烯（UHMWPE），采用凝胶纺丝和高倍拉伸技术，使柔性大分子链在强力的剪切作用下转变为伸直链，

几乎没有折叠分子的存在，纤维的强度和模量大幅度提高。

凝胶纺丝法：

从喷丝孔里挤出的纺丝原液，首先直接急速冷却，成为冷却固化的凝胶状丝条，丝束内结构均匀稳定；

然后进行脱溶剂，这样得到纤维断面为圆形、结构均匀的纤维，再通过后道拉伸和热处理工序，使纤维中大分子的取向、结晶提高而获得高性能纤维。

3、高性能纤维的大分子结构必须符合哪些条件？

为什么？

高性能纤维的大分子结构必须符合以下条件：

①构成高分子主链的共价键，键能越大越好；

②高分子链的构象越近似直线形越好；

③高分子链的横截面积越小越好；

④高分子链的键角形变和键的内旋转受到的阻力越大越好；

⑤高分子的相对分子质量尽量的大，减少大分子链中的末端数。

第二节超高分子量聚乙烯纤维

1试比较UHMWPE纤维与普通聚乙烯纤维的异同点。

UHMWPE纤维与普通聚乙烯纤维化学组成相同，但其它方面有很大不同，两者的主要区别见表2-3。

2制备UHMWPE纤维采用何种纺丝方法？

纺丝时为何采用半稀溶液？

凝胶纺丝

采用传统的熔体纺丝方法在纺丝这一关就无法通过（粘度过大），即使采用溶液纺丝方法，如果溶液浓度过高，不能有效地降低缠结点密度，得到的初生丝无法进行高倍的拉伸，同样无法得到高性能的纤维。

Innormalpolyethylenethemoleculesarenotorientatedandareeasilytornapart.Tomakestrongfibres,the

molecularchainsmustbestretched,orientedandcrystallisedinthedirectionofthefibre.Furthermore,themolecularchainsmustbelongtohavesufficientinteractionandforthisreasonpolyethylenewithanultra-highmolecularweight（UHMWPE）isusedasthestartingmaterial.Usuallyextensionandorientationarerealisedbydrawing.Theproblemisthatspinningthesefibresfromthemeltisalmostimpossibleduetotheextremelyhighmeltviscosity.Furthermore,thedrawingofameltprocessedUHMWPEisonlypossibletoaverylimitedextentowingtotheveryhighdegreeofentanglementofthemolecularchains.

Inthegel-spinningprocessthesetwoproblemsaresolved:

themoleculesaredissolvedinasolventandspunthroughaspinneret.Inthesolutionthemoleculesbecomedisentangledandremaininthatstateafterthesolutionisspunandcooledtogivefilaments.Becauseofitslowdegreeofentanglement,thegel-spunmaterialcanbedrawntoaveryhighextent（superdrawn）.Asthefibreissuperdrawn,averyhighlevelofmacromolecularorientationisattainedresultinginafibrewithaveryhightenacityandmodulus.

选择半稀溶液的原因：

若以超高相对分子质量聚合体为原料，使它处于熔融或浓溶液状态，则几乎每个分子都具有为数众多的缠结点，熔体或浓溶液粘度非常大。

造成纺丝成形加工十分困难；

拉伸倍数不可能大，产品纤维的结构只能是折叠链结构，纤维强度不可能高。

唯有使超高相对分子质量聚合体处于半稀溶液状态，大分子链的大部分缠结被拆散，为初生纤维的超倍拉伸创造必要的条件，方可得到流动性能、流变性能、可纺性能、稳定性能均良好的纺丝原液。

3如何实现柔性链聚合体纤维的超高倍拉伸化？

纤维强度的表示方法：

纺织单位（N/tex，用于常规纺织品或传统纺织品）与工程单位（GPa，用于产业用纺织品）

柔性链聚合体纤维的超高倍拉伸化必须从以下四方面去努力：

（1）尽可能提高聚合体大分子的相对分子质量；

（2）尽可能提高非晶区缚结分子的含量；

（3）尽可能减少晶区折叠链的含量，增加伸直链的含量；

（4）尽可能将非晶区均匀分散到连续的结晶基质中。

4何谓自由断裂长度？

Thefreebreakinglengthisthetheoreticallengthofafibre,yarnorropeatwhichitbreaksunderitsownweightwhenhangingfreely.Thisfreebreakinglengthismaterialrelatedandcorrespondstothetenacity.Free

breakinglengthisindependentofthethicknessofthefibreortherope.

5总结UHMWPE纤维的优异特性与用途，分析其缺陷及改性方法。

用途：

（一）安全防护用品

UHMWPE纤维在安全防护用品领域的应用集中体现了UHMWPE纤维的优异性能，UHMWPE纤维复合材料的抗冲击韧性很好，比冲击吸收能量是高级复合材料

（Advancedcomposite）中最高的，其比冲击吸收能量分别是芳纶、碳纤维和E玻璃纤维复合材料的2.6、3和1.8倍，因此适用于防弹衣、头盔和防弹装甲等，目前已被广泛地用于制作柔性防弹衣和防弹钢性板材料。

（二）绳类产品

绳类产品包括船用缆绳、海洋工程用绳及陆地用绳和其它特殊用绳等。

由于UHMWPE纤维的高强、高模、耐磨、耐腐蚀和耐光，解决了钢缆绳不耐腐蚀，以及锦纶、涤纶由于降解老化需要经常更换的问题。

（三）渔网

在网线强度相同的条件下，用UHMWPE纤维加工成的渔网重量比普通聚乙烯纤维

渔网轻50％以上，同样重量的纤维可制造更大尺寸的网具，进行捕捞作业时，可增加捕捞量且减轻网重，减少拖网的水阻，提高拖速和降低渔船的能耗。

（四）休闲体育用品

UHMWPE纤维可用作各类球拍、滑雪板、冲浪板和自行车骨架材料的增强材料，也可直接用于制作钓鱼线和球拍弦。

由于UHMWPE纤维复合材料比强度、比刚度高，韧性和损伤容限好，因此制成的运动器械既轻又耐用。

（五）布、带类

与其它纤维制品相比，UHMWPE纤维材料具有质轻、防水、耐老化、抗撕裂等特点。

（六）其它复合材料的应用

高级复合材料（Advancedcomposite）发展至今，已显示出巨大的性能优势和成本优势，在很多领域取代了传统的金属材料成为主流材料。

UHMWPE纤维及其复合材料在此方面具有巨大的潜力，成为材料界瞩目的一种高技术材料。

很多专家、学者在从事其界面改性、适用基体的选择、合理结构与混杂形式的优化、纤维改性等多方面的研究开发，并在进一步拓宽其应用领域。

UHMWPE纤维的特性鲜明，但缺点同样很突出，主要表现在耐高温性差（熔点仅为144～155℃），其强度和模量随温度升高而降低，蠕变大，表面与热固性树脂粘