《化学纤维成型工艺学》常熟理工学院-试题库-部分删减版

《化学纤维成型工艺学》试题库（2021年05月）第0章绪论（10分）一、名词解释分纤维：再生纤维：合成纤维：长丝：单丝：复丝：捻丝：复捻丝：帘线丝：变形丝：短纤维：熔体纺丝：干法纺丝：湿纺纺丝：初生纤维：二、简答题请列举四种常见的再生纤维：答：再生纤维的特点是什么？答：请列举至少六种常见的合成纤维。答：成纤聚合物的一般要求：答：什么是干湿法纺丝（干喷湿纺）？其优点是什么？答：对纤维拉伸后处理的意义？答：对纤维热定型后处理的意义？答：对纤维加捻后处理的意义？答：试比较回潮率和含湿率两者之间的区别。答：回潮率：纤维所含水分的质量与干燥纤维质量的百分比；吸湿率：纤维所含水量与纤维实际质量的百分比。第1章聚酯纤维（25分）一、名词解释PET：聚酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯PBT：聚对苯二甲酸丁二醇酯PTT：聚对苯二甲酸丙二醇酯DMT：对苯二甲酸二甲酯EG：乙二醇DMT：对苯二甲酸二甲酯BHET：对苯二甲酸乙二醇酯EO：环氧乙烷TPA：对苯二甲酸液泛：在逆流接触的气-液反应器或传质分离设备中，气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为液泛。UDY：未拉伸丝（undrawyarn）MOY：中取向丝（mediumorentedyarn）POY：预取向丝（pre-orientedyarn）FOY：全取向丝（fullyorientedyarn）15.空气变形丝：是以POY或FOY为原丝，通过一个特殊的喷嘴，在空气喷射作用下单丝弯曲形成圈状结构，环圈和绒圈缠结在一起，形成具有高度蓬松性的环圈丝。二、简答题聚酯纤维的优缺点？答： 优点：⑴断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型效果优异，耐热和耐光性好；⑵熔点约255℃，玻璃化温度约70℃，形状稳定，织物具有洗可穿性；⑶具有优秀的阻抗性（诸如，抗有机溶剂、肥皂、洗涤剂、漂白液、氧化剂）以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定；⑷原料丰富、廉价、生产过程简单。缺点：（1）染色性差、吸湿性低、已积累静电、易起球；（2）用作帘子线时与橡胶的粘结性差。在DMT与EG合成BHET的反应中，如何增加BHET的产率？答：上述反应本质上相似于酯化反应或皂解反应，是一个可逆平衡反应。为使正反应程度尽量完全，生产上通常采用增加反应物浓度和减少生成物浓度两种方法。因此，在酯交换反应的配比中加入过量的乙二醇；或者把所生成的甲醇从体系中排除，从而抑制逆反应。生产中为了增加BHET的收率，通常将以上两种方法同时采用。对苯二甲酸二甲酯与乙二醇合成对苯二甲酸乙二醇酯的反应中，会出现哪些副产物？答：①生成低聚物，它们可能是二聚、三聚或四聚体，利用熔点不同，可将这些低聚体分离；②生成对苯二甲酸甲乙酯，这是缩聚反应的链转移剂，会使BHET的缩聚反应终止，致使PET的聚合度下降；③生成环状低聚物，这些环状低聚物会影响BHET的缩聚反应，使PET的相对分子质量下降，熔点波动；④生成二甘醇，使PET熔点下降，颜色发黄，树脂质量下降，纺丝困难；⑤生成乙醛，它是BHET缩聚过程的链终止剂，使PET相对分子质量降低，此外醛类又是发色基团，会使切片变黄。直接酯化法制备BHET的反应是几级反应？为什么酯化反应速度与TPA的浓度无关？答：酯化反应为零级反应。直接酯化体系为固相TPA与液相EG共存的多相体系，酯化反应只发生在已溶解于EG中的TPA和EG之间，溶液中反应消耗的TPA，由随后溶解的TPA补充。由于TPA在EG中的溶解度不大，所以在TPA全部溶解前，体系中的液相为TPA的饱和溶液，故酯化反应速度与TPA浓度无关，平衡向生成BHET方向进行。是分析为什么PET可作为原料制备纤维？答：⑴具有对称性芳环结构的线型大分子；⑵没有大的支链；⑶分子线型好，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列；⑷分子链中的具有刚性较大的基团；请画出PET的顺式和反式构像的结构式：顺式：反式：纺丝前，PET干燥的目的是什么？答：（1）除去切片中的水分；聚酯切片的含水率一般为0.4%，为防止纺丝时发生水解（另外少量的水还会生成气泡）、干燥后要求含水率在0.01%以下。（2）提高切片的软化点和结晶度，干燥后的切片由于产生结晶，切片也变得坚硬，且熔程狭窄，熔体质量均匀，软化点得到提高，可以防止切片进入螺杆挤压机后会很快软化粘合，造成环结阻料。为什么在PET切片干燥时的温度要控制在一定的范围？答：温度高则干燥速度加快，干燥时间缩短，干燥后湿切片的平衡含水率降低。但温度太高，则切片易粘结，大分子降解，色泽变黄。在180℃以上易引起固相缩聚反应，影响熔体均匀性。因此，通常预结晶温度控制在170℃以下，干燥温度控制在180℃以下。熔融纺丝机的基本组成包括哪些结构？答：⑴高聚物熔融装置：螺杆挤出机；⑵熔体输送、分配、纺丝及保温装置：包括弯管、熔体分配管、计量泵、纺丝头组件及纺丝箱体部件；⑶丝条冷却装置：包括纺丝窗及冷却套筒；⑷丝条收集装置：卷绕机或受丝机构；⑸上油装置：包括上油部件及油浴分配循环机构。PET纤维熔融纺丝后，上油给湿的目的是什么？答：上油给湿的目的是为了增加丝束的集束性、抗静电和平滑性，以满足纺丝、拉伸和后加工的要求。纺丝油剂的主要组成是什么？答：纺丝油剂是由多种组分复配而成，其主要成分有润滑剂、抗静电剂、集束剂、乳化剂和调整剂等。三、写出反应式写出高温氧化法制备对苯二甲酸的反应：以醋酸为溶剂，醋酸钴或醋酸锰为催化剂，溴化物为促进剂，在高温下以对二甲苯为原料，经空气液相氧化将对二甲苯一步氧化为对苯二甲酸写出环氧乙烷水解法制备乙二醇的反应：氯乙醇水解法制备乙二醇的反应：写出对苯二甲酸二甲酯与乙二醇合成对苯二甲酸乙二醇酯的反应：写出直接酯化法合成BHET的反应式：写出直接加成法制备BHET的反应式：第2章聚酰胺纤维（15分）一、名词解释1.PA66：聚己二酰己二胺纤维2.PA6：聚己内酰胺纤维3.尼龙1010：聚癸二酰癸二胺纤维4.尼龙610：聚己二酰癸二胺纤维二、简答题1.请描述在聚己内酰胺的聚合反应中，开环剂水的用量对反应的影响：答：因为水解开环存在诱导期，随水量增加，诱导期减小，反应速率提高，达到平衡的时间减少，分子量降低；因此，在反应后期应除去水。2.请分别描述聚己内酰胺和聚己二酰己二胺的链节结构答：聚己内酰胺的链节结构为-NH(CH2)5CO-，聚己二酰己二胺的链节结构为-OC(CH2)4CONH(CH2)6NH-。3.请画出聚己二酰己二胺的晶态结构答：4.请画出聚己内酰胺在晶体中反（逆）平行排列时的晶态结构答：5.请画出聚己内酰胺在晶体中平行排列时的晶态结构答：为什么在尼龙纺丝中要对纤维进行给湿处理？答：三、完成反应式1.聚酰胺66盐合成尼龙66：2.己内酰胺的开环反应：3.己内酰胺的引发和加成反应：4.聚己内酰胺的链增长反应：第3章聚丙烯纤维（10分）一、名词解释丙纶：是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，在我国聚丙烯纤维的商品名为丙纶。淤浆聚合：本体聚合：是指单体在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下本体自身进行聚合引发的聚合反应。溶液聚合：将单体和引发剂溶于适当溶剂中，在溶液状态下进行的聚合反应。气相聚合：单体以气态方式加料进行的聚合反应。等规聚丙烯：重复单元以相同构形有规则地排列，侧基（—CH3）在主链平面的同一侧。间规聚丙烯：重复单元是以相反构型交替有规则地排列，侧基在主链平面上、下有次序地交替布置。无规聚丙烯：聚丙烯分子链上，侧基完全无规的立体配置。膜裂纤维：膜裂纤维也称薄膜纤维，是高聚物薄膜经纵向拉伸、切割、撕裂或原纤化制成的化学纤维。二、简答题合成等规聚丙烯最常用的两种催化剂是什么？答：Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂合成聚丙烯的方法有哪些？答：溶液聚合法、淤浆聚合法、本体聚合法、气象聚合法、本体法-气相法组合工艺分别画出等规聚丙烯、间规聚丙烯及无规聚丙烯的结构式：答：试比较等规、间规和无规聚丙烯的结晶性答：为什么聚丙烯的耐光性和耐候性较差？答：根据形成方法不同，膜裂纤维有哪两种类型？答：根据薄膜裂纤的方法不同，膜裂纤维可分为割裂纤维和撕裂纤维两大类。试比较生产纺粘法和熔喷法非织布的主要区别答：纺粘法是在聚合物熔体喷丝后才和拉伸的空气相接触，而熔喷法则是在聚合物熔体喷丝的同时利用热空气以超音速和熔体细流接触，使熔体喷出并被拉成极细的无规则短纤维。第4章聚丙烯腈及碳纤维（10分）一、名词解释1.碳纤维：是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状碳化合物。二、简答题1.请解释聚丙烯腈生产工艺中一步法和二步法答：聚丙烯腈中的第二单体和第三弹体的作用分别是什么？答：在聚丙烯腈的聚合过程中，提高引发剂浓度，对自由基活性、活化中心数量、聚合反应速度、反应转换率、聚合物分子量以及分子结构规整性有何影响？答：在聚丙烯腈的聚合过程中，提高单体浓度，对聚合反应速度以及聚合物平均分子量有何影响？答：请画出聚丙烯腈湿法纺丝成型中凝固浴的示意图答：根据原丝类型，列举出至少三种碳纤维答：(1)聚丙烯腈基碳纤维；(2)粘胶基碳纤维；(3)沥青基碳纤维；(4)木质素纤维基碳纤维，(5)其他有机纤维基(各种天然纤维，再生纤维缩合多环芳香族等合成纤维)碳纤维。根据功能类型，请列举出至少三种碳纤维：答：请画出聚丙烯腈在加热形成梯型结构时的结构变化请画出聚丙烯腈在加热形成氧键结构时的结构变化三、完成反应式采用丙烯制备丙烯腈：第5章聚乙烯醇纤维（10分）一、名词解释1.完全醇解PVA：醇解度98mol%以上的PVA2.二、简答题1.为什么维纶染色性能较差，上染率速度慢、染料吸收量低和色泽不鲜艳等问题？答：2.为什么没有游离的乙烯醇的单体存在？答：游离态的乙烯醇是不能单独存在的，它会自发的进行重排转变为乙醛。3.请画出部分醇解PVA的分子式：答：4.商品牌号PVAL17－99F是什么含义：答：17：平均聚合度1700。工艺：L－低碱醇解。醇解度：99%；主要用途：F－纤维用5.PVA纺丝原液制备中，水洗和脱水的目的是什么？答：⑴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；⑶使PVA适度膨润，以利于溶解。6.在PVA干法纺丝中，为什么比其他种类合成纤维耗能大？答：水的蒸发潜热较大，纺丝时所需热量较之其它干法纺丝的合成