纤维化学与物理试卷答案
一、解释下列概念（12分，每题2分）
2.玻璃化温度：非晶态高分子的玻璃态与高弹态的相互转化温度。
3.纤维素纤维：由β-D-葡萄糖剩基以1，4苷键相联结而成的线性大分子。
4.蛋白质的变性：球型蛋白在受到热、高压、机械搅拌等因素或酸、碱、某些有机溶剂和盐类的影响时，性质常会有所改变，最明显的是溶解度降低和生物活性丧失。这些变化可不涉及多肽链的断裂：视变化程度不同，有时可逆有时是不可逆的。一般将这类现象笼统地称为蛋白质变性。
5.蛋白质等电点：当调节溶液pH值，使蛋白质分子的正、负离子数目相等，此时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点。
6.回潮率：指纺织纤维内水分质量与绝对干燥纤维质量之比的百分数。
二、判断正误（在括号里画“√”或“×” 12分，每题2分）
1．生产聚丙烯腈纤维（腈纶）中的湿纺工艺反应为链式聚合。 （ √ ）
2．分子链长的高分子一定柔软。 （ × ）
3．高分子物的应力-应变曲线分为五类：柔而弱、柔而韧、刚而脆、刚而强、刚而韧。 （ √ ）
4．棉纤维结晶度70%，麻纤维90%，黏胶纤维30%。 （ √ ）
5. 羊毛纤维的结构：鳞片层、皮质层、髓质层。 （ √ ）
6．涤纶和锦纶都是熔纺，且熔纺温度涤纶高于锦纶。而腈纶纺丝为湿纺和干纺。 （ √ ）
三、填空（25分，每空1分）
1.逐步聚合的聚合方法：熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚：链式聚合的聚合方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。（8分）
2.合成纤维中五大纶涤纶（PET）、锦纶（PA）、腈纶（PAN）、丙纶（PP）、氨纶（PU）（5分）
3.纤维素纤维的酯化反应：纤维素硝酸酯、纤维素醋酸酯；纤维素纤维的醚化：纤维素乙基醚、纤维素羧甲基醚（4分）
4.蛋白质分子的二次结构的构象有：α-螺旋、β折叠、无规线团，蛋白质分子构象中的化学键有氢键、疏水键、范德华力、离子键、二硫键、配位键。（8分）
四、曲线题（6分）
1.
A.玻璃态 C.高弹态 E黏流态 B.玻璃态转化 D黏流态转化
2..
1 4
3 2
1-塑性流体 2—假塑性流体 3—膨胀流体 4—牛顿流体
五、回答下列问题（45分，8小题）
1.强迫高弹性和高弹性的异同？（5分）
答：强迫高弹性是指处于玻璃态的高分子可在强制外力作用下，产生高弹形变的性质。区别：①强迫高弹形变T<Tg,高弹形变T>Tg；②当外力撤消后，强迫高弹形变无法恢复，而高弹形变可以恢复。联系：都是链段运动，都是能发生较大形变。
2.高分子柔韧性的条件、参数和影响因素？（5分）
答：长链结构是高分子获得柔韧性的必要条件，高分子具有柔性的根本原因：分子内单键的内旋转。表征分子链的参数：均方末端距、链段长短。均方末端距比值越大，刚性越大；链段越短，柔性越好。
影响因素： 主链含C-O、C-N、Si-O更具柔性，引入苯环、杂环，柔性减小； 取代基对称，柔性增大，取代基极性强、体积大，柔性弱。
3.涤纶织物如何获得仿真丝绸效果？（6分）
答：涤纶在碱的作用下发生水解， 由于涤纶结构紧密，热稀碱能使其表面的大分子发生水解，水解作用由表面逐渐深入，当表面的分子水解到一定程度后便溶解在碱液中，使纤维表面一层一层地剥落下来，造成纤维的失重和强度降低，而对纤维的芯层则无太大影响，其相对分子质量也没有什么变化，这种剥皮现象使纤维变细，增加了纤维在纱中的活动性，而获得仿真丝绸效果。
4.简述纤维素纤维的化学性质？（5分）
答：纤维素纤维具有耐碱性，但含碱棉纤维能与空气中氧气发生强烈的氧化作用；
液氮对纤维素纤维有溶胀作用；铜氨氢氧化物对纤维素有溶解作用；耐酸性差，易发生水解降解；对氧化剂不稳定，能被一些氧化剂氧化；抗热性较好，光照作用有光解作用和光敏作用等。
5.为什么同样是纤维素纤维，粘胶纤维的湿强远小于干强，而棉纤维的湿强却大于干强？（6分）
答：棉纤维断裂应力集中，其聚合度、取向度、结晶度较高，主价键断裂遇湿后，水分子进入，有增塑作用，使应力分布趋于均匀，从而增加了纤维的强度；而黏胶纤维聚合度、取向度、结晶度较低，分子链之间的作用力较弱，在外力拉伸时，分子链或其他结构单元之间的先对滑移可能是纤维断裂的主要原因。黏胶纤维润湿后，由于水分子的作用削弱了大分子间的作用了，有利于分子链或其他结构单元之间的相对滑移，它的湿强比干强低得多。
6. 羊毛初加工中为什么可以用98% 硫酸处理？真丝脱胶可以用浓碱液处理？（6分）
答：可迁移离子在纤维内外分布的情况：与蛋白质离子电荷相同的可迁移离子的浓度，是纤
维内低于纤维外；与蛋白质离子电荷相反的可迁移离子的浓度，是纤维内高于纤维外。羊毛酸性加工时，尽管酸浓度很高，但氢离子与蛋白质离子电荷相同，所以纤维内氢离子浓度低于纤维外，不会对羊毛有太大损伤。而真丝碱处理脱胶时，蛋白质离子带有负电荷，氢离子与蛋白质离子电荷相反，所以氢离子浓度为纤维内高于纤维外，所以纤维内碱性很低，不会对真丝有太大损伤。
7.聚丙烯腈纤维中加入第二、第三但体的作用，为什么？（6分）
答：丙烯腈为第一单体，它是聚丙烯腈纤维的主体，对纤维的许多化学、物理及力学性能起着主要的作用。第二单体为结构单体，加入量为5%~10%，通常选用含酯基的乙烯基单体，这些单体的取代基极性较氰基弱，基团体积又不大，可以减弱聚丙烯腈大分子间的作用力，从而改善纤维的手感和弹性，克服纤维的脆性，也有利于染料分子进人纤维内部。第三单体又称染单体，是使纤维引入具有染性能的基团，改善纤维的染性能，一般选用可离子化乙烯基单体，加入量为0.5%~3%。
8.如何鉴别棉、羊毛、蚕丝织物？（6分）
答：首先，各取少许样品点燃，燃烧后有烧纸味儿的为纤维素纤维，即为棉织物，而有烧毛发气味的织物为蛋白质纤维，即羊毛、蚕丝织物；另取剩余两织物样品，进行酸处理，将样品放入50%硫酸中室温条件下处理，过一段时间后有明显收缩的是蚕丝织物，这是因为蚕丝有“酸收缩”，而羊毛的耐酸性明显强于蚕丝。
高分子化合物：指一种由许多结构相同或相似、简单的单元通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大、分子链较长的化合物。
单体：能形成高分子物结构单元相应的低分子化合物，也是高分子物合成的起始原料。
超分子结构：单位体积内许多分子链之间的几何排练
聚合度：组成一个大分子的链节数，即一个大分子链中所含的重复单元的数目。
蠕变：在一定的温度和较小的恒定的外力作用下，高分子物所发生的形变随时间增加而逐渐增加的现象。
强迫高弹形变：非晶态高分子物，在温度稍低于Tg的条件下，外力强迫链段运动并使分子链
拉直，产生较大的形变。外力去除后，形变不能自然回复。但温度升至Tg以上，链段运动使形变自然回复，这种形变称之为强迫高弹形变。
取向度：指大分子、链段或微晶体顺着某一特定方向（外力方向）有序排列的程度。
结晶度：结晶的程度，是结晶部分的质量或体积对全体质量或体积的百分数。
玻璃化温度：指高分子物非晶区的链段在外力作用下开始运动时的温度。即玻璃态和高弹态的转变温度。（可理解为：高分子物从玻璃态向高弹态转变时，链段刚好能运动的温度，也是高弹态向玻璃态转变时，链段刚好被冻结的温度。）
特[克斯]（tex）：俗称号数，指在公定回潮率时，1000米长的纤维（或纱线）所具有的质量克数。即1特＝1克/1000米。
回弹性：指纤维从形变中回复原状的能力。
极限氧指数：纤维材料点燃后在氧－氮混合气体中维持燃烧所需的最低含氧量的体积分数。 即
涤纶锦纶回潮率：纤维内水分的重量与纤维绝对干燥重量之比的百分数。•
实际回潮率：纤维制品在实际所处环境条件下具有的回潮率。（大气条件不同结果不同）
• 标准回潮率：在标准状态下，纤维制品达到吸湿平衡的回潮率。（可以比较纤维材料的吸湿性）同一材料的标准回潮率不是定值，在一定范围内波动。
• 公定回潮率（商业回潮率） ：为贸易、计价、检
验等需要而定的回潮率。
国际上将生丝的回潮率统一规定为11％，称为公定回潮率。
• 一般公定回潮率接近标准回潮率
可及度：指化学试剂可以到达并起反应的部分占整个部分的百分数。
铜值：100g干燥纤维素使二价铜还原成一价铜的克数
潜在损伤：某种条件下，如果纤维素只发生基团的氧化和葡萄糖剩基的破裂，并未发生分子链的二断裂，只是纤维的强度不大，而纤维素铜氨溶液的黏度却明显下降。
盐缩：蚕丝纤维在氯化钙，硝酸钙等中性盐类的浓溶液中处理，会发生显著膨润，收缩的现象，称为盐缩
等电点：蛋白质大分子上所带的正负电荷相等即电中性时溶液的pH值
复合纤维：将两种或两种以上的成纤高分子物熔体或浓溶液分别输入同一喷丝头，在喷丝头适当部位相遇后，从同一喷丝空中喷出，成为两组分或多组分粘并的一根纤维。即在纤维横截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物。又称共扼或多组分纤维。
超细纤维：单纤维线密度在0.11～0.55dtex范围的纤维
P152第8题。纤维的结构对其吸湿性有哪些影响？
答：（1）化学结构即纤维大分子结构上的极性基团－－吸湿中心的多少和强弱：极性基团越多，强度越强，纤维的吸湿性越好。一般天然及再生纤维有较多的极性基团，吸湿性好；合成纤维，极性基团少，吸湿性差。
（2）纤维的聚集态结构－－结晶区和非结晶区的多少：吸湿主要发生在纤维的无定形区和晶区表面，化学结构相同的纤维，若无定形区不同，吸湿性也不同，无定形区大，吸湿性强。
（3）纤维内部空隙：纤维内部空隙多，吸湿性好。
（4）纤维表面结构：纤维表面能吸附大气中的水汽和其他气体，吸附量的多少与纤维的表面积及其组成成分有关。纤维愈细，比表面积越大，吸附水分子的能力愈强。
（5）纤维伴生物：纤维的伴生物位于纤维的表面，会改变纤维表面特性，影响其吸湿性。
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