功能整理1-6习题

功能整理1-6习题功能整理:使织物具有某些特殊性能的整理加工过程称为功能整理。拒水、拒油整理:在织物上施加一种具有特殊分子结构的整理剂，改变纤维表面层的组成，并牢固地附着于纤维或与纤维化学结合，使织物不再被水和常用的食用油类所润湿，这样的整理称拒水拒油整理。所用的整理剂为拒水剂或拒油剂。余燃:燃着物质离开火源后，仍有持续有焰燃烧阴燃:燃着物质离开火源后，仍有持续的无焰燃烧极限氧指数（LOI）:在规定的试验条件下，使材料保持燃烧状态所需氮氧混合气体中氧的最低浓度。损毁长度:在规定的试验条件下，在规定方向上材料损毁面积的最大距离阻燃:指降低材料在火焰中的可燃性，减缓火焰蔓延速度,当火焰移去后能很快熄灭，减少燃烧卫生整理:通过化学键合、化学粘合、吸附及非极性范德华力结合等作用，使卫生整理剂固着在纤维或织物上，从而使织物获得所需要的抗菌防臭、抑菌、防霉等性能的加工过程。1、试分析拒水整理和防水整理的区别，对纺织品服用性能各有什么影响？a拒水、拒油整理后织物的纤维间和纱线间仍保存着大量的孔隙，仍保持良好的透气和透湿性，适用于服装面料。b防水、防油剂则是一种能成膜的物质，整理后在织物表面形成一层不透水、不溶于水的连续薄膜，赋予织物防水、防油性。但整理后织物不透气，手感也较粗糙，适用于室外的纺织品。2、讨论液体对固体表面的粘附功与液体和固体表面的性质的关系，分析拒水-拒油整理原理，说明拒水-拒油条件答：杨氏方程式：γSV=γSL+γLVcosθ；cosθ=(γSV-γLS)/γLV式中：γSv--固体表面张力，mN/m；γSL--固液界面张力，mN/m；γLV--液体的界面张力，mN/m。接触角与润湿的关系：当θ=0°时，液滴在固体表面完全铺平，表示固体表面被液滴完全润湿；当θ=180°时，液滴为圆珠型，这是一种理想的不润湿状态；当θ＞90°时，固体表面已有拒水或拒油效果。拒水拒油的条件是：固体的表面张力γsv必须小于液体的表面张力γlv。3、脂肪烃类拒水剂要达到较好的拒水效果，碳原子数必须在16以上，而有机硅类拒水剂中的疏水基是甲基，为什么有机硅类拒水剂具有优异的拒水性能？答：疏水性脂肪烃类化合物γc为30mN/m左右；有机硅整理剂γc为24mN/m左右；●织物拒水，表面张力必须小于53mN/m；●织物拒油，表面张力必须小于20～30mN/m。临界表面张力γc的物理意义：只有表面张力低于γc的液体，才能在该固体表面铺展，而表面张力高于γc的液体，则在固体表面形成不连续的液滴，其接触角大于零。4、常见的拒水拒油整理剂的类型。目前常用的拒水剂主要是有机硅和含氟化合物;拒油剂则是含氟化合物。1、铝皂法2、金属络合物3、吡啶类拒水剂4、N-羟甲基化合物5、有机硅整理剂7.含氟化合物拒水拒油剂5、说明含氟拒油剂结构通式中各部分的作用。含氟拒水拒油整理剂的结构组成(Ⅰ)氟碳链部分(Rf):含氟整理剂的主体，对降低纤表张力，起到拒水拒油作用的关键部分。其拒油性随着(Rf)中碳原子数的增加而提高，Rf链碳原子数在7—10左右；(Ⅱ)(甲基)丙烯酸酯类:可赋予整理剂以拒水性、成膜性和柔软性。(Ⅲ)为硬性单体:可赋予整理剂与纤维的粘合性、耐磨性、耐溶剂性和耐洗涤性。(Ⅳ)功能性单体:交联性单体（如异氰酸酯基等），可以与纤维发生交联或自交联反应成膜，赋予整理织物以耐久性。或含磷化合物，赋予整理织物以阻燃性。或含聚氧乙烯醚、丙烯酸、磺酰基等亲水基团的单体，可赋予整理织物以易去污性能。如果在分子中引入硅氧烷与氟碳链嵌段共聚，可获得柔软型拒水拒油剂。6、测试织物拒水性方法有哪些？沾水性测试耐静水压性能的测试吸水性实验7、简述纤维素纤维有焰燃烧和无焰燃烧根源，说明纤维素纤维阻燃整理途径纤维素的燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧（阴燃）有焰燃烧主要是纤维素热裂解时产生的可燃性气体或挥发性液体的燃烧这两个反应相互竞争，始终存在于纤维素裂解的整个过程中。而阴燃则是固体残渣（主要是碳）的氧化有焰燃烧所需温度比阴燃要低得多纤维素纤维的热裂解过程可以分为三个阶段，即初始裂解阶段、主要裂解阶段和残渣裂解阶段。热裂解过程:分为两个方向;一个方向是纤维素脱水炭化，产生水、二氧化碳和固体残渣；另一个方向是纤维素通过解聚生成不挥发性的液体左旋葡萄糖，左旋葡萄糖进一步裂解，产生低分子量的裂解产物，并形成二次焦炭。在氧的存在下，左旋葡萄糖的裂解产物发生氧化，燃烧产生大量热，又引起更多纤维素发生裂解。非耐久性阻燃整理:可用于某些少洗或不洗的织物。硼酸-硼砂、磷酸、铵盐，金属盐类。半耐久性阻燃整理:这类阻燃剂包括含磷阻燃剂和不溶性金属盐阻燃剂。耐久性阻燃整理纤维素纤维的阻燃机理：对于纤维素纤维织物来说，所用的阻燃剂大多是含磷化合物。当受热时纤维素首先分解释出磷酸，受强热时磷酸聚合成偏磷酸进而再缩合成聚偏磷酸。它们都是强烈的脱水催化剂，促使纤维素炭化，抑制可燃性裂解产物的生成，从而起阻燃作用。磷酸和聚磷酸也可使纤维素磷酰化，特别是在有含氮物质存在的情况下更易进行。纤维素磷酰化（主要是纤维素中的羟甲基上发生酯化反应）后，使吡喃环易破裂，进行脱水反应。形成的焦炭层物理上起着隔绝内部聚合物与氧的接触，使燃烧窒息，同时焦炭层导热性差，使聚合物与外界热源隔绝，减缓热分解反应。脱出来的水分能吸收大量潜热，使温度降低。这是磷化物的凝聚相阻燃机理。磷化物在气相也有阻燃作用。阻燃纤维素裂解后的产物中有PO·自由基，同时火焰中氢原子浓度大大降低，表明PO·捕获H·。8、分析涤纶纤维的燃烧性能，讨论常用阻燃剂阻燃机理？a涤纶:受热分解时产生大量的可燃性物质、热和烟雾。在受热初期，分子中生成环状低聚物，再通过脱羧生成苯甲酸、酸酐和二氧化碳或者苯等，乙烯基酯分子链之间生成环烯状交联结构，同时还可以经过进一步的降解直接生成小分子的酮类物质、一氧化碳、乙醛、酸酐等，依然可能产生活泼的自由基。b由于聚酯纤维是大分子链的高分子聚合物，又缺乏反应性基团，所以只能用吸附固着或热熔固着的整理方法。常用磷系阻燃剂或溴系阻燃剂进行阻燃整理。涤纶纤维织物的阻燃剂大多是卤素(溴系)和磷系阻燃剂。卤素类阻燃剂主要是通过阻燃剂受热分解生成卤化氢等含卤素气体，一方面在气相中捕获活泼的自由基，另一方面由于含卤素的气体的密度比较大，生成的气体能覆盖在燃烧物表面，一定程度上起到隔绝氧气与燃烧区域接触的作用。溴类阻燃剂的作用比氯类要大。锑类化合物与卤素有阻燃协效作用。磷系阻燃剂对含碳、氧元素的合成纤维具有良好的阻燃效果，主要是通过促进聚合物成炭，减少可燃性气体的生成量，从而在凝聚相起到阻燃作用。磷系阻燃剂改性的阻燃涤纶纤维燃烧时，在燃烧表面生成的无定形碳能够有效的隔绝燃烧表面与氧气以及热量的接触，同时磷酸类物质分解吸收热量，也在一定程度上抑制了聚酯的降解反应。9、涤棉混纺织物的燃烧有何特点？10、常用阻燃整理剂的类型磷系阻燃剂：聚磷酸铵类、磷酸盐类、磷酸酰胺的羟甲基化合物、四羟甲基氯化磷、双环亚膦酸酯、乙烯基膦酸酯。卤系阻燃剂：六溴环十二烷、芳香族溴化物、氯化石蜡。硼系阻燃剂：硼砂、硼酸、硼酸盐等无机硼系列。其他阻燃剂：锑化物、钨配合物、11、静电防止的方法有哪些？减少接触摩擦机会纤维间隙中的物质介电常数纤维材料提高周围环境湿度使用抗静电剂法材料表面改性法与导电材料混用接地12、影响纤维带静电的因素有哪些？纤维材料本身结构与性质外界因素的影响：－－摩擦面间的距离、摩擦面的粗糙度、摩擦速度、压力－－材料含杂质情况－－周围环境的温度、湿度、空气中的杂质、外电场13、试述抗静电剂的作用机理带电防止作用主要受高分子材料的表面电阻率支配，如能设法降低其表面电阻从而提高其表面电传导，就能起到防止静电的作用。抗静电整理的作用主要是提高纤维材料的吸湿能力，改善导电性能，从而减少静电现象外部抗静电剂一般以水、醇或其他有机溶剂作为溶剂或分散剂使用。当抗静电剂达到一定的浓度后，亲油基在水-空气界面平行排列，并伸向空气一面，这时将纤维浸入溶液中后，抗静电剂分子的亲油基就会定向吸附在纤维表面，烘干后抗静电剂在纤维表面形成单分子吸附层，吸附层赋予纤维抗静电性，其抗静电性来自：（1）亲水层吸附的水分导电。吸附层的抗静电剂亲水基团朝向空气，能与大气中的水分子缔合，在纤维表面形成连续的水分子湿层，有很强的传导电荷的能力。(2）水中溶解的电解杂质导电。抗静电剂吸湿后，会使杂质电解质成分电离，产生导电性。（3）改善了表面摩擦性。抗静电剂疏水基一端朝向纤维表面，表面活性剂的润滑作用，使摩擦系数降低，减少了电荷的产生。4）离子型抗静电剂，有离子导电的作用。除上述作用之外，离子型抗静电剂的阳离子或阴离子具有离子导电性。14、常见的耐久型抗静电剂有哪几类？它们的耐久性是如何达到的？高分子量非离子型抗静电剂：1、聚酯聚醚类结构：固着部分为聚酯结构，亲水性基团氧乙烯基（-CH2CH2O-）具有抗静电作用。耐久性：与涤纶分子结构相似，在高温下，可进入聚酯的微软化纤维表面，与涤纶相溶共晶，使整理剂固着在涤纶纤维上获得耐久性。2、聚丙烯酸酯类结构：是聚丙烯酸和聚丙烯酸酯的共聚物，分子结构中具有与涤纶相同的酯基结构；亲和性：对涤纶有较强的亲和力；耐久性：共聚物能够自身成膜，使整理效果具有耐久性，耐久性取决于成膜坚牢度。3、聚按酯型：基本结构：－NH-CO(CnH2nO)mCONH－R－，其中聚氧乙烯链段和酰胺基都是很好的吸湿性基团。一般与其它抗静电剂拼用，以获得好的效果在分子结构中，都含有吸湿性的聚氧乙烯基团和可以与交联剂进行交联的基团，如羟基和氨基等：15、试说明除抗静电整理外，解决纺织材料静电问题的其他途径及原理解决纺织材料静电问题归纳起来分为两类：降低纤维表面比电阻，及时导去积蓄的电荷；减少或防止静电产生。一、防止或减少静电产生的机理及方法1、纤维表面施加油剂其原理是，纤维表面施加油剂，减小纤维的摩擦系数，减少纤维带电。纤维间摩擦带电量Q，与摩擦功W和摩擦速度V之间的关系Q=W1/2f（V）2、不同位序的纤维混纺或交织消除静电二、及时导泄（逃逸）电荷1、降低纤维的体积比电阻：其原理是制造导电纤维1.1混熔纺丝：在疏水性熔融纺丝液中，加入亲水性高聚物，以提高纤维的抗静电性1.2复合纺丝：采用皮芯型复合纺丝法制造抗静电纤维。1.3加入内部抗静电剂：在纺丝液中加入抗静电剂。抗静电剂能够向纤维表面扩散，在纤维表面形成滑润导电薄膜。2、与导电纤维混纺或交织：与不锈钢纤维或以上提到的导电纤维混纺或交织，增加纱线或织物的导电性。3、纤维镀膜：在纤维表面真空喷镀一层金属膜，增加导电性，同时抗辐射性能。除镀膜法外其他方法均为具有耐久性，属于物理解决方法4、织物涂层：涂层材料为导电体，如铝粉、石墨。16、抗菌整理的基本原理有哪两类？溶出型抗菌纺织品是指可以从内部扩散到纤维表面形成抗菌环，从而杀死环内细菌的纺织品。这类纺织品耐水洗不好，适用于一次性纺织品或洗涤次数少的纺织品，如医院包扎用绷带、一次性手术服、一次性台布和毛巾等。非溶出型抗菌纺织品一般通过化学反应在纤维表面接上具有抗菌性能的基团而获得，这些抗菌剂可以与纤维形成共价键或离子键，作用时抗菌剂不能扩散，但与该纤维接触的细菌均可被杀灭，而且抗菌效果较为持久，可用于床上用品、内衣、毛巾等纺织品17、为什么有机硅季铵盐整理剂有非常好的牢度？DC—5700化学结构上左端的三甲氧基硅烷基具有硅烷偶合性，当用水稀释时，由于甲氧基的水解和析出甲醇即会形成硅醇基，此硅醇基与纤维之间的脱水缩合反应，使DC—5700以共价键牢固地结合在纤维表面。经水稀释的DC—5700在形成硅醇基的同时，DC—5700的阳离子因纤维表面带负电荷而被吸引，形成离子键结合，加上DC—5700彼此之间的脱水缩合反应，使其在纤维表面上形成坚固的薄膜，即DC—5700是以在纤维表面上共价键和离子键两种结合方式，形成耐久性优良的抗菌表面膜。18、有机硅季铵盐整理剂的抗菌机理是什么？在季铵盐表面活性剂分子中引入反应性有机硅官能团，则此季铵盐化合物可与纤维分子反应或在纤维表面聚合，形成高聚物薄膜，从而产生耐久抗菌效果。19、试述无机抗菌菌整理剂的抗菌机理。无机抗菌剂是光谱抗菌剂，属于离子溶出接触型抗菌剂，其抗菌作用是被动式的。目前对金属离子抗菌的作用机理有2种解释a接触反应机理:金属离子接触微生物，使微生物蛋白质结构破坏，造成微生物死亡或产生功能障碍。当微量金属离子接触到微生物的细胞膜时，因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库仑吸引，使两者牢固结合，并导致金属离子穿透细胞膜，进入微生物体内，与微生物体内蛋白质上的巯基发生反应：此反应使蛋白质凝固，破坏微生物合成酶的活性，并可能干扰微生物DNA的合成，造成微生物死亡。b活性氧机理:加入抗菌剂后，材料表面分布着微量的金属元素，能起到催化活性中心的作用。该活性中心能吸收环境的能量，激活吸附在材料表面的空气或水中的氧，产生羟自由基（·OH）和活性氧离子（O2-），它们具有很强的氧化还原能力，能破坏细菌细胞的增殖能力，抑制或杀灭细菌，产生抗菌性能。锐钛型TiO2属光催化型抗菌剂，其抗菌机理是基于光催化反应，使包括微生物在内的各种有机物分解而具有抗菌性能。TiO2在光作用下在表面可以产生大量的羟基自由基和氧自由基，而这两种自由基都具有很强的化学活性，能使各种微生物发生有机物质氧化反应，当这些自由基接触到微生物时，也能和微生物内的有机物反应，从而在较短时间内就能杀灭微生物。因为自由基和微生物内有机物反应没有特异性，所以光催化性抗菌剂具有广谱的抗菌效果。目前常用的TiO2抗菌剂的颗粒多为超细TiO2抗菌剂或纳米量级的TiO2抗菌剂20、完成抗菌整理目的的抗菌整理技术有哪些？使纤维内部或表面的抗菌剂不溶化；；在纤维上进行接枝聚合、均聚和(或)共聚；纤维用树脂、缩合物或交联剂处理；通过生成共价键的方式使纤维化学改性；(CH3O)3Si(CH2)3NCH3CH3C18H37ClSiOOOOOSiSiSiSiOOOOOORNRNNRRNRN织物在纤维表面施加含抗菌剂的涂层；在纤维表面施加含抗菌剂的微胶囊。在合成纤维制造过程中，直接在高聚物分子中引入抗菌基团或抗菌组分结构单元，或者在纺丝液中加入抗菌剂，制成抗菌纤维，21、理想的抗菌整理剂应满足的条件？有机类抗菌剂有哪几大类？了解天然抗菌剂的种类？条件:对有害微生物具有广谱高效的抗菌性；无色、无臭、对人体无毒、无皮炎反应；不损伤纤维，不使织物产生色变；与其他整理剂具有相容性；加工方法简单，加工费便宜；在使用过程中抗菌剂的性质稳定，有持久的抗菌作用；对洗涤、干洗等具有耐久性。有机类抗菌剂分类按其化学结构特征，可分为季铵盐类、胍类、有机金属类、苯类、脲类、杂环类等类别。有机抗菌剂对微生物的抑制作用往往具有一定的特异性，因此有机抗菌剂又可以细分为抗细菌剂、防腐剂、防霉剂、防藻剂等苯酚类胍类抗菌整理剂有机硅季铵盐类季铵盐类22、请解释防污、易去污和抗湿再沾污的概念。易去污整理：使纺织品沾污后在正常洗涤条件下污垢容易洗净，同时织物不会吸附洗涤液中的污物而变灰即不发生湿再沾污现象的整理称为易去污整理。23、根据系统中各物质的界面张力关系，分析织物防湿再沾污的原理从上述的原理可以推断，湿再沾污的产生是由于“水/纤维”与“水/污”界面的破坏，形成“纤维/污”的界面。这种发况的发生，只有在γFO油－纤维界面张力小，而γFW和γOW大时才能可能。因而，亲水性纤维的γFW小而γFO大，不易发生洗涤再沾污，而疏水性纤维则相反，容易发生洗涤再沾污。因此，提高纤维的亲水性，既能降低纤维的γFW值，又能增大纤维的γFO值，如果在洗涤液中再加入适当的洗涤剂，使γOW降低，油污稳定地悬浮于水中，则既有易去污性又不易发生湿再沾污。所以，易去污和防湿再沾污是一致和可以同时具备的。24、亲水性纤维和疏水性纤维在易去污性能和抗湿再沾污性能上有何区别，为什么？纺织品沾污的原因，除了纤维的疏水性容易产生静电对油污吸附的原因外，与纤维的亲油性也有密切的关系。油性污垢如不能将纤维“润湿”，也就不易沾附。当液体的临界表面张力小于固体纤维的临界表面张力时，液体油污就能“润湿”纤维。油性污垢的临界表面张力在30mN/m，（棉纤维的临界表面张力大于72.7mN/m），所以涤纶（包括棉）容易为油性污垢“润湿”而沾污。另一方面亲水性的棉纤维浸在水中后，临界表面张力下降为2.8mN/m，而疏水性的涤纶的界面张力在空气中约43mN/m，下水后的临界表面张力反而有所提高，所以涤纶沾上油性污垢后，不如棉纤维那样容易洗除，而且还易受洗涤液中污垢再沾污。合成纤维（如涤纶）疏水性强。天然纤维（如棉）尽管湿亲水性纤维，但经树脂整理后，其亲水性基团被封闭，亲水性下降。基于这些原因，合成纤维织物级天然纤维与合纤的混合纺织物易于沾污，沾污后又难于除去，同时在反复洗涤过程中易于再污染（被洗涤下来的污垢重新沉淀到织物上去的现象）。为克服这种缺点，必须对织物进行防污整理。25、为什么用含氟聚合物整理的亲水性纤维纺织品虽有较好的防污效果，但易去污性能不好？应用含有低表面能的含氟链段与亲水性的聚氧乙烯链段的混合型的嵌段共聚物，可同时达到相对立的两种效应。(图5—25)。例如整理剂FC—218便具有这类结构。图5—25F—H—F嵌段共聚物的结构一般的含氟聚合物在干态虽然拒油，但在水中则会优先为油润湿，因此，沾污于织物的油性污很难洗除。混合的含氟聚合物在空气中是疏油的，而在水中则是亲水的。这种双重功能效应是由于在空气中与在水中时，亲油性和亲水性链排列的方向不同引起的，如图2—26所示。在空气中，聚氧乙烯链段呈卷曲的收缩状态并和纤维表面接触，而拒油的含氟链段排列在表面上，形成低自由能表面；在水中，亲水性的聚氧乙烯链段产生水合作用而伸展，排列在表面上，赋予纤维表面以亲水性。在烘干过程中，亲水性链段脱水，而含氟链段又重新占据主要界面部分。这样使整理后织物无论在空气中还是在水中都不易被油污沾污，明显地提高了织物的服用性能。26、分析为什么经亲水型含氟嵌段共聚物整理剂处理的织物具有拒油和易去污双重效果？涤纶的化学成分是聚对苯二甲酸乙二酯，在无水和无二氧化碳条件下能与聚乙二醇发生接枝共聚反应，使涤纶表面产生吸湿层，从而具有一定的亲水性和抗静电性，但此反应进行困难。根据相似原理，用对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、聚乙二醇嵌段共聚物作为涤纶的易去污整理剂这种嵌段共聚物具有表面活性剂的通性外，还含有能结晶但不能形成纤维的聚对苯二甲酸乙二酯组分和醚组分。其中酯组分的结晶与涤纶分子组成单元的形态相同，在高温下能发生共结晶反应，因此成为涤纶的一个组成部分固着在涤纶上，从而形成耐久性整理效果。。亲水性的醚组分则在纤维外层，聚氧乙烯基中氧原子和水形成氢键，使原来疏水性表面转成亲水性，起到抗静电和易去污作用。在洗涤时，就可提高净洗效率，减少污垢的再沉积作用。这种嵌段共聚物的熔点为100~150℃，分子量为3000左右，它呈非离子性（非离子型易去污整理剂的一个重要的优点是不含离子基团，和离子型易去污整理剂不同，它不会吸附带有相反电荷的污粒子或形成疏水性而亲油性的盐。），商品为乳液。有我国已有生产，英国ICI公司是最早开发这种商品的企业，商品名称为PermaloseT，TG和TM（TG和T的区别在于酯和醚的组分不同）。其中TG的耐晒性较好，可与抗皱树脂如2D树脂等混用，但不能氰醛树脂混用27、试分析易去污整理的原理。防污和易去污整理应同时具备三个条件：①使用薄膜覆盖于纤维表面，以减少纤维表面的不均匀性；②降低纤维的表面能以抑制油性污在织物表面自发地铺展；⑧提高纤维表面的亲水性。28、丙烯酸型易去污整理剂的作用机理丙烯酸和丙烯酸酯共聚物的易去污性与其亲水性、静电荷、膨润性和表面活性共同作用的结果。1、整理织物纤维表面凹凸处及纱线间都被亲水性共聚物薄膜所包覆填充，从而防止了对污垢的吸附（纤维表面的“微吸附”和纱线间的“巨吸附”）。2、聚丙烯酸型易去污剂是一个聚合电解质，在洗液中具有阴离子性，洗液中的污垢也带负电荷，聚合物薄膜表面对污垢产生排斥力。3、聚丙烯酸型易去污剂具有亲水基团，对油性污的亲和力较小，在洗涤时，油性污在织物表面的接触角较未整理的试样大，容易从纤维上除去。4、聚丙烯酸型易去污剂既有亲水性又有一定的亲油性，能起洗涤作