东华大学纺织结构成型学3-课后习题答案

纺织结构成型学（3）课后习题第一章：纺织纤维结构与基本化学性能1.纤维内部结构层次有哪些描述？棉和麻纤维的分子结构单元是否相同？他们的超分子结构和形态结构有何异同？可分为纤维的超分子结构和形态结构两个层次：超分子结构是指在分子结构的基础上，有多个分子聚集在一起，尺寸在超微观尺度的结构，其层次介于纤维形态结构和分子结构之间，描述了纤维的长链分子的排列状态、排列方向、聚集程度等；形态结构是纤维的超分子结构的基础上而形成的纤维分子的聚集体结构，即超微分子聚集体的再聚集结构。

棉和麻的分子结构单元都为纤维素。

超分子结构上：都可以用缨状原纤模型说明；棉纤维的结晶度为70%，麻纤维的为90%；麻纤维的取向度很高，接近于1，强度大形态结构上：棉纤维由棉籽细胞长成，一个细胞发育成一根纤维，从里到外可分为三个层次：胞腔，次生胞壁，初生胞壁；麻纤维是茎秆韧皮层成分，单根麻纤维是壁厚，两端封闭，内有狭窄胞腔的长条细胞。

2.描述纤维发生异向溶胀的现象，并解释产生原因。

天然纤维素纤维在浓碱中，由于钠离子的水合作用，在形成纤维素纳的同时，大量的水被带到纤维内部，使纤维内部发生剧烈溶胀。

棉纤维的这种现象不仅发生在无定形区，也发生在部分结晶区。

蛋白质纤维在盐水溶液如蚕丝在浓氯化钙，硝酸钙溶液中会发生急剧收缩。

原因酪氨酸侧基与盐作用，破坏了酪氨酸中的羟基与其他基团形成的氢键，使蛋白质分子有空间热运动的自由。

3.纤维的染化性能主要由哪些因素决定？物理性能如何影响纤维染化性能？棉麻黏胶都是维素纤维，它们吸收染料的速率为什么不同？由纤维的结晶度、取向度、形态结构、氧化剂的种类、酸的种类、PH值、温度、作用时间等决定。

染料，整理剂分子只能进入松散的无定形区和结晶区的边缘，不能进入紧密的结晶区；取向度对染料，整理剂的影响不如结晶度明显，只要分子链间的空隙大于染料、整理剂的分子尺寸，染色整理就容易进行；棉纤维初生胞壁的外皮（由果胶，油蜡质组成），使棉纤维的拒水性，阻碍染整药剂渗透；羊毛表面鳞片层结构比较致密而且有微小凹凸，使得羊毛对水的润湿接触角大，不易染化处理；蚕丝的丝胶和杂质对蚕丝的染整也有很大的影响。

结构不同，棉纤维的阻染是由于初生胞壁果胶等的拒水作用，而麻纤维是由于其两端封闭，内部结构规整导致染料难以进入，影响程度是不同的。

4.为什么纤维素纤维的耐酸性与耐碱性相比相差很大？纤维素在酸性条件下处理需要注意什么？在纤维素的水解中，酸起催化作用，酸没有被消耗，可以使反应一直继续下去；与碱作用时，由于纤维素上羟基的氢很难电离，且反应可逆，所以反应程度不大，耐碱性较强。

应当选用稀酸，低温处理，处理过后要洗干净，避免在带酸条件下进行高温干燥处理。

5.棉织物在浓碱溶液中不施加张力进行处理会发生显著收缩的原因是是什么？棉织物在浓碱溶液中会发生溶胀，在水洗处理后，纤维素钠水解，恢复成纤维素分子，此时分子链之间因为无结合力约束，纤维内部的分子链会发生松弛和趋向降低现象，产生明显的纵向收缩、横向增粗的现象，即碱缩，所以应当在碱处理后施加的张力防止收缩。

6.什么是蛋白质纤维的等电点？羊毛在pH=2，10的溶液中分别带什么电荷？在某一pH值时蛋白质分子所带净电荷的数量总和为零，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。

正、负7.蛋白质纤维的耐酸性为什么比耐碱性好？还原剂对羊毛有损伤的原因是什么？酸浓度较高，温度较高，时间长或者有盐的情况下才会水解；碱可以催化肽键发生水解、NaOH对蛋白质的作用很剧烈。

8.羊毛在湿热条件下具有可塑性的原因是什么？在湿热条件下，羊毛的二硫键能水解断开，再形成新的二硫键。

9.描述涤纶纤维在NaOH溶液中发生水解的现象，并解释作用机理。

涤纶在浓碱中可完全水解，由于水解生成的羧酸被碱液中和为羧酸钠，反应向右移动；出现“剥皮”现象，是由于涤纶纤维结构紧密，而且不易溶胀，碱液只能接触到涤纶纤维表面的分子。

10.简述腈纶分子链结构的基本组成成分及其对腈纶纤维性能的影响。

第一单体：丙烯腈，链结主要成分；第二单体：丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯，通过共聚改善纤维的超分子结构，使链结规律性下降，防止结晶度太高；第三单体：丙烯酸，丙烯磺酸钠，2-乙烯吡啶，通过共聚使纤维有和染料结合的基团。

11.腈纶易产生热收缩的原因是什么？说明腈纶膨体纱、高收缩纤维的制作原理。

由于有多种单体共聚而成，链结规律性不高，只有准晶结构，结晶度低。

收缩率高的纤维产生较大收缩，位于纱的中心，而混在一起的低收缩纤维，由于收缩小，而被挤压在纱线的表面形成圈形，从而得到蓬松、丰满、富有弹性的膨体纱。

12.通过橘瓣形涤/锦复合，经碱液处理可制取超细纤维，作用原理是什么？桔瓣形涤/锦复合纤维用碱液处理后，涤纶纤维水解溶于溶液，但其超分子结构紧密，不易溶胀，碱液只接触其表层分子，一层一层往里水解，里层分子几乎不受影响。

锦纶化学性质较稳定，碱性条件下水解不严重，分散成超细纤维。

第二章：纺织品印染前处理1.棉纺织品染整前处理有哪几道工序？坯布准备，烧毛，退浆，煮练，漂白，丝光2.烧毛依据什么原理处理织物表面的绒毛？棉织物烧毛后进灭火槽有什么作用？平幅织物在迅速通过火焰或擦过炽热的金属表面时，布面的绒毛竖立，升温很快燃烧，而布身比较紧密，热容量大，升温较慢，未达到着火点就已经离开火焰或炽热金属，从而在不损伤织物的情况下将绒毛除去。

3.坯布上的浆料主要有哪些？退浆常用方法？各有什么特点？天然浆料：淀粉，天然胶；合成浆料：PVA，聚丙烯酸酯等。

退浆方法：碱退浆：可利用丝光或煮练的废碱液，成本低；对棉纤维的天然杂质有分解和去除作用；浆料分子不产生化学降解，水洗槽的水溶液粘度大，浆料容易重新沾染，用水量大。

酸退浆：常与其他方法联合使用；能够水解淀粉，但对纤维素分子损伤较小；可以使棉籽壳膨化，除去部分矿物质，提高织物白度。

酶退浆：退浆率高，针对性强，不会对纤维产生损伤；浆料中的其他物质和原布上的天然杂质不能去除。

氧化剂退浆：速率快，效率高，织物白度高，手感柔软；回事纤维素氧化降解，损伤纤维。

4.织物漂白常用哪些漂白剂？根据生态加工原则，可选择哪些漂白加工？次氯酸钠，过氧化氢，亚氯酸钠等。

过氧化氢漂白不产生氯化有机物，属于环保生态加工，故使用氧漂较好。

5.含氯漂白剂有哪些？氯漂、亚漂中为什么有脱氯工序？用什么脱氯？次氯酸钠，亚氯酸钠等，氯漂，亚漂后，织物上有少量的残余氯，不及时去除，会使纤维泛黄脆损，对某些不耐氯的染料如活性染料有破坏作用。

脱氯一般采用还原剂，如硫代硫酸钠，亚硫酸氢钠等。

6.棉织物丝光一般用什么试剂？丝光时棉织物为什么要施加张力，为什么温度要控制在低温？烧碱溶液；施加张力是为了防止碱缩现象；由于反应放热，在低温下，平衡向右进行的程度大，纤维素容易与NaOH反应形成纤维素钠，以确保纤维素溶胀。

7.棉织物丝光后的丝光效果有哪些？解释原因。

光泽增强：是由于丝光处理使棉纤维横截面有腰子形变成椭圆或圆形，织物表面变平滑，减少了漫反射；尺寸稳定：溶胀是纤维素分子适应歪理进行重排，使纤维原来存在的内应力减少，尺寸稳定；断裂强度增加，断裂延伸下降：丝光处理后，纤维大分子排列趋向整齐，取向度提高，纤维表面的不均匀变形也消除，受到外力是，更多大分子承受作用力，因而强度增加；化学反应性能提高：结晶度下降，无定形区增多，染料和其他药品吸收更容易。

8.棉织物煮练主要除去哪些杂质？解释原理。

伴生物：果胶，含氮物质，蜡状成分，灰分，色素棉籽壳：木质素，单宁，纤维素，半纤维素，多糖，极少量蛋白质，油脂，矿物质等果胶在适当温度的烧碱中被水解；含氮物质的肽键水解，蛋白质降解为氨基酸盐；蜡质在碱液中皂化，转化为乳化剂；木质素碱液中分子结构部分分解；亚硫酸氢钠可将木质素变为可溶性木质素磺酸钠；水溶性无机盐可溶的直接溶解，不溶的通过酸洗溶解后水洗除去。

9.描述棉织物煮练用剂成分，解释亚硫酸氢钠的作用。

NaOH为主煮练剂，助练剂包括亚硫酸氢钠，硅酸钠，磷酸钠，表面活性剂等。

亚硫酸氢钠有助于棉籽壳的去除，可以是木质素变为可溶的木质素磺酸钠；具有还原性，防止棉纤维在高温带碱环境下被空气氧化；具有一定的漂白作用，可提高棉织物的白度。

10.丝织物漂白一般用哪种漂白剂？过氧化氢第三章：纺织品染色1.什么是染料和颜料？染料是能将纤维染成一定颜色的有色有机化合物；颜料是使纺织品带上颜色的另一类有色物质。

2.染色牢度指的是什么？影响因素有哪些？服用过程中或后续加工处理过程中，染色纺织品能经受各种因素作用而保持原来色泽的能力；染料的分子结构和化学性质；纤维性质，染料在纤维上的物理形态和结合形式；染色方法，染色工艺条件等都对染色牢度有影响。

3.加硫酸钠对强酸性染料染羊毛有什么作用？为什么？硫酸钠（元明粉）提高无极阴离子的浓度，起缓染作用，有利于移染，匀染；染浅色时，用量应高一些。

4.加硫酸钠对中性浴弱酸性染料染羊毛有什么作用？为什么？起促染作用，提高上染速率和上染百分率；使纤维所带负电荷减少。

5.描述染料对纤维的上染过程，什么是平衡上染百分率？染料或染液随纤维转移，透入纤维内部的过程；染料上染在纤维上的量与原染液中染料总量的百分比称为上染百分比，上染平衡时的上染平衡率称为平衡上染百分率。

6.为了达到一定的耐洗色牢度，直接染料，活性染料，还原染料，酸性染料，分散染料，阳离子染料是怎样固着在纤维上的？直接染料：阳离子固色剂法，染上织物的直接染料的阴离子，在用固色液处理时，遇到带正电的阳离子固色剂，互相结合生成较大的分子而沉淀在纤维中，提高了染色牢度；金属盐法，染料与金属形成水溶性较小的稳定金属络合物，从而提高染色牢度。

活性染料：阳离子固色剂，可以与活性染料上的磺酸基结合，在纤维与染料之间发生化学反应，使染料与棉纤维结合得更牢，并且在纤维表面形成封闭的保护层，从而提高活性染料的色牢度。

还原染料：皂煮，皂煮可以去除纤维表面的浮色，从而使染色织物获得应有的耐洗色牢度。

酸性染料：沸染，逐渐升温，控制沸染时间，达到匀染阳离子染料：升温煮沸30~50min，保证染料渗透良好，增强色牢度。

7.用自由体积模型解释分散染料热熔法染涤纶的原理。

热熔法温度在170~220℃，在这个温度范围内，涤纶发生玻璃化转变，涤纶纤维分子链的链段开始运动，微小孔穴某一瞬间合并成大孔穴，又因为链段活动在另一处形成大孔穴，孔穴具有传递性，染料就沿着这种大孔穴扩散进入纤维内部，完成染色。

8.描述活性染料染棉织物的染色原理，染色时为什么要加盐？起什么作用？活性染料上含有与纤维素反应的反应性基团（活性基团），在染料和纤维素之间生成共价键结合。

加盐可以提高上染百分率。

9.什么是还原染料？还原染料染色中氧化和皂煮起什么作用？不溶于水，在碱性强的强还原剂中生成隐色体，溶解后才能染色的染料；氧化：隐色体附着在纤维后，需要使用氧化剂氧化转变成不溶性染料来获得牢固固着；皂煮：去除纤维表面沾上的浮色，从而使染色织物获得应有的耐洗色牢度，还可以改变织物的色光。