化纤实用实用工艺学复习范围.docx
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化纤实用实用工艺学复习范围
第1章总论
1.化学纤维的基本概念
长丝：
在化学纤维制造过程中，纺丝流体（熔体或溶液）经纺丝成形和后加工工序后，得到的长度很长的连续丝条称为长丝。
短纤维（staplefiber）：
化学纤维丝束经切断的而成一定长度规格的纤维称为短纤维。
丝束：
丝束是由大量单纤维汇集而成。
用来切断成短纤维的丝束由几万根至几百万根组成，以提高短纤维的生产能力。
异形纤维：
在合成纤维成形过程中，采用异形喷丝孔纺制的具有非圆形截面的纤维或中空纤维，这种纤维称为异形截面纤维，简称异形纤维。
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。
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。
超细纤维：
由于单纤维的粗细对于织物的性能影响很大，所以化学纤维可按单纤维的粗细（线密度）分类，一般分为常规纤维、细旦纤维、超细纤维和极细纤维。
差别化纤维：
差别化纤维系外来语，来源于日本。
一般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。
特种纤维：
特种纤维一般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。
主要用于产业、生物医药及尖端技术等领域。
2.化学纤维的主要质量指标
线密度：
在法定计量单位中，表示纤维粗细程度的量的名称为“线密度”，在我国化学纤
维工业中，旧称“纤度”。
线密度的单位名称为特[克斯]，单位符号为tex，其1/10称分特[克斯]，单位符号为dtex。
1000m长纤维重量的克数即为该纤维的特数。
断裂强度：
常用相对强度表示化学纤维的断裂强度。
即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。
单位为牛[顿]／特[克斯]（N／tex）、厘牛[顿]／特［克斯］（cN／tex）、厘牛[顿]／分特［克斯］（cN／dtex）。
断裂伸长率：
纤维的断裂伸长率一般用断裂时的相对伸长率，即纤维在拉伸至断裂时的长度
比原来长度增加的百分数表示。
纤维在拉伸至断裂时的长度L—纤维原长度L0
断裂伸长率（%）=——————————————————————×100
纤维原长度L0
初始模量：
纤维的初始模量即弹性模量（或杨氏模量）是指纤维受拉伸而当伸长为原长的
1%时所需的应力。
燃烧性能：
纤维的燃烧性能是指纤维在空气中燃烧的难易程度。
为了测定和表征纤维及其
制品的燃烧性能，国际规定采用“极限氧指数”法。
吸湿性:
纤维的吸湿性是指在标准温湿度（20℃、65％相对湿度）条件下纤维的吸水率。
一般采用两种指标来表示：
回潮率和含湿率。
试样所含水分的重量
回潮率=—————————×100%
干燥试样重量
试样所含水分的重量
含湿率=—————————×100%
未干燥试样重量
染色性：
染色性是纺织纤维的一项重要性能，它包含的内容主要有：
可采用的合适染料，可染得的色谱是否齐全及深浅程度，染色工艺实施的难易，染色均匀性以及染色后的各项染色牢度等。
沸水收缩率：
将纤维放在沸水中煮沸30min后，其收缩后的长度与原来长度之比，称为沸水收缩率。
3.化学纤维的纺丝方法（重点是熔体纺丝、湿法纺丝、干法纺丝）
熔体纺丝：
切片在螺杆挤出机中熔融后或由连续聚合制成的熔体，送至纺丝箱中的各个纺丝部位，再经纺丝泵定量压送纺丝阻件，过滤后从喷丝板的毛细孔中压出而成为细流，并在纺丝甬道中冷却成形。
初生纤维被卷绕成一定形状的卷装（对于长丝）或均匀落入盛丝桶中（对于短纤维）。
湿法纺丝：
纺丝溶液经混合、过滤和脱泡等纺前准备后，送至纺丝机，通过纺丝泵计量，
经烛形滤器、鹅颈管进入喷丝头（帽），从喷丝头毛细孔中挤出的溶液细流进入凝固浴，溶液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的凝固剂向细流内部扩散，于是聚合物在凝固浴中析出而形成初生纤维。
湿法纺丝中的扩散和凝固不仅是一般的物理和化学过程，对某些化学纤维如粘胶纤维同时还发生化学变化，因此，湿法纺丝的成形过程比较复杂，纺丝速度受溶剂和凝固剂的双扩散、凝固浴的流体阻力等因素限制，所以纺丝速度比熔体纺丝低的多。
干法纺丝：
干法纺丝时从喷丝头毛细孔中挤出的纺丝溶液不进入凝固浴，而进入纺丝甬道。
通过甬道中热空气的作用，使溶液细流中的溶剂快速挥发，并被热空气流带走。
溶液细流逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为初生纤维。
聚氨酯纤维部分
4.聚氨酯弹性纤维的用途
聚氨酯弹性纤维在针织或机织的弹力织物中得到广泛应用。
归纳起来其使用
形式主要有以下四种：
裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻纱。
1、裸丝
裸丝是最早开发的聚氨酯弹性纤维品种。
裸丝的拉伸与回复性能好，且不用纺纱加工便可用于生产，因此具有成本低的优点。
由于裸丝的摩擦系数大，滑动性差，直接用于织造织物的不多，一般适宜在针织机上与其它化纤长丝交织。
主要纺织产品有：
紧身衣、运动衣、护腿袜、外科用绷带和袜口、袖口等。
2、包芯纱
以聚氨酯弹性纤维为芯纱，外包一种或几种非弹力短纤维（棉、毛、腈纶、涤纶等）纺成的纱线。
芯层提供优良的弹性，外围纤维提供所需要的表面特征。
例如棉包芯纱，除了弹性好以外，还保持了一般棉纱的手感和外观，其织物具有棉布的风格手感和性能，可以制出多种棉型织物；毛包芯纱的服装面料不仅要有一般毛织物的外观和良好的保暖性，而且织物的回弹性好，穿着时伸缩自如，增强了舒适感，并能显现出优美的体型。
包芯纱是聚氨酯弹性纤中应用最广泛的纱线品种。
3、包覆纱
包覆纱又称为包缠纱。
它是以聚氨酯弹性纤维为芯，用合成纤维长丝或纱线以螺旋形的方式对其予以包覆而形成的弹力纱。
包覆纱的手感比较硬挺，纱线较粗，织造的面料比较厚实。
包覆纱又可分为单包覆纱和双包覆纱。
单包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包上一层长丝或纱线。
由于施加于芯纱上的包覆圈数较少，在高伸长的弹性织物上有时会出现露芯现象，主要用于袜子、纬编内衣等弹力织物。
双包覆纱是在聚氨酯弹性纤维外层包覆两层长丝或纱线，且两层包裹方向相反。
由于外层纤维以相反的螺旋角对称包裹，纱线不用再加捻就可以达到成纱弹力的平衡。
双包覆纱的加工费用较高，主要用于护腿、弹力带、袜子口、连袜裤等弹力织物。
4．合捻纱
合捻纱又称合股纱。
它是在对聚氨酯弹性纤维牵伸的同时，与其它无弹性的两根纱并合加捻而成。
如果使这种纱线退捻，在使张力减弱的同时对整个纱线施加较轻的冲击，使各纱线间相对移动达稳定状态，最后导致弹性纤维进入纱芯中，其它无弹性的纱成为外包层，合捻纱结构得以稳定。
利用这种方法也可以生产各种花式捻线或三合一的合捻纱。
合捻纱多用于织造粗厚织物，如弹力劳动布、弹力单面华达呢等。
优点是条干均匀、产品洁净。
缺点是手感稍硬，弹力纤维有的露在外面，使染色时容易造成色差，一般不用于深色织物。
5.生产聚氨酯所用的主要单体
二异氰酸酯、聚醚二醇、聚酯二醇
6.聚氨酯纤维的生产方法有哪些
干法纺丝、熔融纺丝、湿法纺丝、反应纺丝
7.什么是聚氨酯弹性纤维的化学反应纺丝法
先将两端含有二异氰酸酯的预聚体与有机溶剂配成纺丝原液，由纺丝泵定量挤入喷丝头。
从喷丝孔喷出的原液细流在凝固浴中凝固的同时，与凝固浴中的链扩展二元胺发生化学反应，形成嵌段共聚物的长链。
第二章聚酯纤维
8.对苯二甲酸乙二酯（BHET）的主要制造方法
对苯二甲酸乙二酯的制备方法主要有三种：
酯交换法（间接法）、直接酯化法和
直接加成法（直接法）。
9.涤纶切片在纺前进行干燥的目的
干燥的目的是除去切片中的水分，并提高切片的结晶度和软化点。
10.PET纤维纺丝技术路线的类型
①常规纺丝：
纺丝速度1000～1500m／min，其卷绕丝为未拉伸丝，通称UDY（undrawyarn）。
②中速纺丝：
纺丝速度为1500～3000m／min。
其卷绕丝具中等取向度，为中取向丝，通称MOY（mediumorentedyarn）。
③高速纺丝：
纺丝速度为3000～6000m／min。
纺丝速度为4000m／min以下的卷绕丝具有较高的取向度，为预取向丝POY（pre—orientedyarn）。
若在纺丝过程中引入拉伸作用，可获得具有高取向度和中等结晶度的卷绕丝，为全拉伸丝FDY（fulldrawyarn）。
④超高速纺丝：
纺丝速度为6000～8000m／min。
卷绕丝具有高取向和中等结晶结构，为全取向丝，通称FOY（fullyorientedyarn）。
11.螺杆挤压机的分段
根据螺杆中物料前移的变化和螺杆各段所起的作用，通常把螺杆的工作部分分为三段，即进料段、压缩段和计量段。
12.PET熔体纺丝中纺丝温度过高或过低有何弊端？
纺丝时螺杆各区温度控制在290～300℃，纺丝箱体温度控制在285～310℃。
纺丝温度过高会导致热降解，熔体粘度下降，造成气泡丝；温度过低，则使熔体粘度增高，造成熔体输送困难而出现漏浆现象，纺丝温度过高或过低均会导致成形时产生异常丝。
生产要求纺丝温度波动范围越小越好，一般不超过土2℃。
第三章再生纤维素纤维
13.纤维素的分类、定义，各类纤维素的聚合度范围，哪类纤维素适合制备粘胶纤维
纤维素的分类及其聚合度范围：
α－纤维素、β－纤维素、γ－纤维素；α－纤维素的聚合度一般在200以上，β－纤维素为140～200,而γ－纤维素则为10～140。
其中α－纤维素适合制备粘胶纤维。
14.粘胶纤维制备过程中的老成和熟成，及其作用
老成：
老成是借空气中的氧化作用,使碱纤维素分子链断裂,聚合度下降,以达到适当调整粘胶粘度的目的。
熟成：
粘胶在放置过程中发生一系列的化学和物理化学变化,称为粘胶的熟成；粘胶的熟成度是指粘胶对凝固作用的稳定程度。
熟成度是粘胶的重要指标之一,它直接影响纺丝成形过程的快慢及成品纤维的性能。
15.黄化反应的机理
黄化反应主要是气固相反应,反应过程包括二硫化碳蒸气按扩散机理从碱纤维素表面向内部渗透的过程,以及二硫化碳在渗透部分与碱纤维素上的羟基进行反应的过程。
黄化反应是放热反应,所以低温有利黄化反应,而较高温度则容易生成更多的副产物。
16.粘胶纤维纺丝中凝固浴的组成和作用
凝固浴是由硫酸、硫酸钠、硫酸锌按一定比例组成的溶液。
硫酸：
在成形过程中硫酸的作用,一是使纤维素黄酸钠分解,再生出纤维素和CS２；二是
中和粘胶中的NaOH,使粘胶凝固；三是使黄化时产生的副产物分解。
硫酸钠：
硫酸钠的主要作用是抑制硫酸的离解,从而延缓纤维素黄酸钠的再生速度。
硫酸
钠是一种强电解质,能促使粘胶脱水而凝固,这些作用能改善纤维的物理机械性能。
硫酸锌：
硫酸锌除具有与硫酸钠相同的作用外,还有以下两个特殊的作用。
一、是能与纤维素黄酸钠作用生成稳定的中间产物纤维素黄酸锌。
这种中间产物的分解速度比纤维素黄酸钠慢得多,有利拉伸,从而得到强度较高的纤维。
二、是纤维素黄酸锌具有交联结构,能形成结晶中心,生成均匀而细小的结晶，避免大块结晶体的形成，从而使纤维结构均匀,强度、延伸度和钩接强度都可得到适当提高。
第四章聚酰胺纤维
17.工业生产聚己二酰己二胺时，为何要用聚酰胺66盐为中间体
聚己二酰己二胺（聚酰胺66，PA-66）由己二酸和己二胺缩聚制得。
为了保证获得相对分子质量足够高的聚合体，要求在缩聚反应时己二胺和己二酸有相等的摩尔比，因为任何一种组分过量都会使由酸或氨端基构成的链增长终止。
为此，在工业生产聚己二酰己二胺时，先使己二酸和己二胺生成聚酰胺66盐（PA-66盐），然后用这种盐作为中间体进行缩聚制取聚己二酰己二胺。
18.PA6生产中除单体的方法
纺前脱单体是利用聚己内酰胺和单体的挥发性不同，使聚己内酰胺中的单体蒸发出来。
常压下己内酰胺的沸点约为262.5℃，剩余压力为400Pa（3mmHg）时约为120℃。
为了减少熔体在蒸发器中的停留时间，纺前脱单体过程一般都在真空状态下进行。
为了提高单体的蒸发效率，纺前脱单体设备的设计应尽量增加熔体的蒸发面积，同时使蒸发表面能不断更新，以便在最短的时间内使熔体中的单体含量达到工艺要求。
19.PA6纺丝中给湿的作用
使丝条交络并热定型，消除聚酰胺纤维经冷拉伸后存在的后收缩现象
第五章聚丙烯纤维
20.熔融指数概念
熔融指数是热塑性高聚物在规定的温度和压力下，在10分钟内通过指定长度和内径的毛细管的重量值。
单位“g/10min”。
工业上常采用熔融指数（MI）表示PP的流动特性，可粗略地衡量其分子量。
分子量越大，熔提粘度越高，流动性越差，熔融指数越小。
21.聚丙烯纺丝时为什么纺丝温度要远高于熔点
1、PP的分子量大，熔融后的熔体粘度很高，因此要提高纺丝温度以增加流动性使纺丝顺利进行。
2、PP中没有强极性基因，内聚能较小，纺丝时容易出现熔体破裂。
3、PP分子量分布宽，熔体弹性较大，牛顿性能差。
4、高温下纺丝，卷绕丝的预取向度低并生成不稳定的碟状液晶结构，有利于后拉伸倍数的提高。
第六章聚丙烯腈纤维
22.腈纶生产中加入第二单体的作用，常用的第二单体
第二单体的作用是降低大分子间作用力，改善纤维弹性。
通常选用含酯基的
乙烯基单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯等
23.腈纶生产中加入第三单体的作用，常用的第三单体
加入第三单体的目的是改进服用纤维的染色性及亲水性。
一般选用可离子化的乙烯基单体，可分为两大类；一类是对阳离子染料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸等,另一类是对酸性染料有亲和力，含有氨基、酰胺基、吡啶基等单体，如乙烯吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、甲基丙烯酸、二甲替氨基乙酯等。
24.水相沉淀聚合及其优点
水相沉淀聚合是指以水为介质，单体在水中具有一定的溶解度．当水溶性引发剂引发聚合时．聚合产物不溶于水而不断地从水相中沉淀出来。
水相沉淀聚合具有下列优点：
（1）水相聚合通常采用水溶性氧化—还原引发体系，引发剂分解活化能较低．聚合可在30～50℃之间甚至更低的温度下进行。
所得产物色泽较白；
（2）水相聚合反应的反应热容易控制，聚合产物的相对分子质量分布较窄；
（3）聚合速度较快，产物粒子大小较均匀且含水率较低，聚合转化率较高，浆状物料易于处理．回收工序相应地较为简单。
25.湿法纺丝成形中的双扩散
在湿法纺丝过程中，纺丝原液由喷丝孔挤出进入凝固浴后，纺丝细流的表层首先与凝固介质接触并很快凝固成一薄层，凝固浴中的凝固剂（水）不断通过这一表层扩散至细流内部，而细流中的溶剂也不断通过表层扩散至凝固浴中，这一过程即湿法成形中的双扩散过程。
由于双扩散的不断进行，使纺丝细流的表皮层不断增厚。
当细流中间部分溶剂浓度降低到某一临界值以下时，纺丝细流发生相分离，即初生纤维从浴液中沉淀出来，并伴随一定程度的体积收缩。
26.纤维干燥致密化机理
纤维致密化机理为：
拉伸水洗后的纤维，其微孔已被拉长拉细，微孔内充满着水，在适当温度下进行干燥，由于水分逐渐蒸发并从微孔移出，在微孔中产生一定的负压，在适当温度下，大分子链段能比较自由地运动而引起热收缩，使微孔半径相应地发生收缩，微纤之间的距离越来越近，导致分子间作用力急剧增大，最后达到微孔的融合。
27.腈纶干法纺丝成形机理
凝固介质：
热空气
溶剂蒸发：
纺丝原液从喷丝孔挤出后进入纺丝甬道，溶液细流与甬道中热空气的热交换，使原液细流温度上升，当细流表面温度达到溶剂沸点时，便开始蒸发，细流内部的溶剂不断扩散至表面而蒸发。
原液细流固化：
由于溶剂蒸发，使原液细流中高聚物浓度增加，而溶剂含量则不断降低，当达到凝固临界浓度时，原液细流便固化为丝条。
第七章聚乙烯醇纤维
28.维纶纺丝前对PVA进行水洗的目的
1、降低PVA中NaAc含量，使之＜0.2％，减少热处理时的碱性着色；2、除去低分子量PVA，改善分子量分布；3、使PVA适度膨润，以利于溶解。
29.纺制维纶的凝固浴的组成及其作用
组成：
Na2SO4：
410～420g/LZnSO4：
1～5g/L
作用：
Na2SO4使丝条脱水凝固。
成形含量↓，成形缓慢，成形稳定性↓，皮层薄，纤维强度↓，伸长↑。
含量↑↑，Na2SO4容易析出，损伤丝条造成毛丝。
ZnSO4控制纤维色相（强酸弱碱盐、水溶液pH=3.35）。
适当加入可增加纤维白度，过多将影响凝固能力。
30.维纶生产中缩醛化的目的是
缩醛化就是用醛处理纤维，使聚乙烯醇大分子上的部分羟基被封闭，从而进一步提高纤维的耐热水性。
31.维尼纶生产中后处理的目的是什么，采取了哪些措施？
聚乙烯醇纤维后加工一般包括拉伸、热定型、缩醛化、水洗、上油、干燥等工
序。
拉伸---拉伸过程中，纤维大分子在外力作用下沿纤维轴向择优排列，取向度和结晶度
都有明显提高。
热处理---聚乙烯醇纤维的热处理与一般化学纤维相比除具有提高纤维尺寸稳定性、进一
步改善物理机械性能的目的外，还有一个重要作用——提高纤维的耐热水性，使纤
维能够承受后续的缩醛化处理。
缩醛化---为了改进纤维的耐热水性
温水洗---目的是把附在纤维上的甲醛和H2SO4洗掉。
上油---降低纤维摩擦系数和电阻值，以适合纺织加工。
干燥---脱除水分
第八章聚氯乙烯纤维
32.捏合的概念
纤维级的PVC不能溶解于丙酮，为了获得纺丝原液，首先使PVC树脂在丙酮中充分溶胀，这一操作在生产上叫做捏和
33.溶液法氯化PVC生产过程，氯化PVC较之PVC有何好处
CPVC产品的使用温度最高可达93～100℃，较PVC提高30～40℃，具有很好的耐热性、耐化学腐蚀性，能抗酸、碱、盐、脂肪酸盐、氧化剂及卤素等的化学腐蚀，同时CPVC的抗张强度、抗弯强度较PVC也有改进。
34.维氯纶生产中如何将疏水的PVC和亲水的PVA共混
PVC是热塑性的疏水性高聚物，PVA则是水溶性高聚物，两者不能直接混和，即使用一般的PVC乳液与PVA溶液混合，也不能得到稳定的纺丝原液，必须采用PVA与PVC两者的接枝共聚物作为两相的增溶剂，就能制得适合于乳液纺丝的PVC乳液，方法是在PVA溶液中进行氯乙烯的乳液聚合。
在生成氯乙烯均聚物的同时，由子链转移作用，会在PVA分子上接枝氯乙烯，生成PVA－PVC接枝共聚物，因而制得与PVA有亲和性的PVC乳液。
纺丝用共混原液是PVA浓溶液中加入35%～50%的PVC乳液。
第九章高性能纤维
35.碳纤维生产中主要的前驱体纤维
黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维
36.芳纶-1313的分子式、主要特点
优点：
耐高温性能好，高温下的强度保持率好，以及尺寸稳定性、抗氧化性和耐水性好，不易燃烧，具有自熄性，耐磨和耐多次曲折性好，耐化学试剂，绝热性能也较好。
缺点：
强度和模量低，耐光性较差。
37.芳纶-1414的分子式、主要特点
PPTA纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、优良吸能性和减震、耐磨、耐冲击、抗疲劳、尺寸稳定等优异的力学和动态性能；良好的耐化学腐蚀性；高耐热、低膨胀、低导热、不燃、不熔等突出的热性能以及优良的介电性能。
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