纤维化学与物理-知识点

什么是原纤化，微纤化

原纤化、微原纤是纺织纤维微观结构的不同级别。纺织纤维从大分子排列到堆砌组合成纤维，其间有许多的微观结构。一般为单分子结合成基原纤，基原纤平行排列结合成微原纤，微原纤排列成原纤，原纤堆砌成巨原纤，巨原纤堆砌成纤维。原纤化、微（原）纤化是说某种纤维在摩擦或其他物理、化学处理，纤维表面呈现原纤、微原纤的趋向。

天丝存在原纤化现象，所谓“原纤化”是指沿着纤维长度方向在纤维表面分裂出更细小的原纤，这些原纤一端固定在纤维本体上，另一端暴露在纤维表面形成许多微小绒毛。天丝是由微原纤构成的取向度非常高的纤维素分子的集合体，纤维大分子之间纵向结合力较强，而横向结合力较弱，这种明显的各向异构特征使得纤维可以沿纵向将更细的纤维逐层剖离出来，尤其是在湿态下经机械外力摩擦作用，天丝的原纤化现象更为明显，在极度原纤化作用下，原纤相互缠结使织物表面产生起球现象。天丝的原纤化性能具有双重效应：一方面对于要求表面光洁的纺织品来说，纤维原纤化会影响织物的外观；另一方面可利用纤维易原纤化的倾向，可以获得具有“桃皮绒”柔软舒适风格的织物。对于前者，可利用经过交联处理的天丝或通过染整化学加工来防止原纤化的产生。

什么是羟基？

羟基（-OH）又称氢氧基。是由一个氧原子和一个氢原子相连组成的一价原子团，结构式为HO-。例: 乙醇C2H5OH，羟基（-OH）此原子团在有机化合物中称为羟基，是醇（ROH）、酚（ArOH）等分子中的官能团；在无机化合物水溶液中以带负电荷的离子形式存在（-OH-），称为氢氧根。无机化合物中的氢氧化物（如氢氧化钠）以及有机化合物中的醇（如乙醇）、酚（如苯酚）和羧酸（如乙酸）等的分子中都含有这种原子团。

高分子材料的柔软性

高分子链具有柔顺性的本质原因是其分子链内单键内旋转，影响高分子柔顺性的因素包括主链结构，侧基，氢键等。相比C-C这样的碳链高分子，当主链中含C-O键时，因为O原子周围的原子比C原子少，内旋转的位阻小，柔顺性好。对于有取代基的高分子，取代基的极性越大，极性基团数目越多，相互作用越强，单键内旋转越困难，分子链柔顺性越差。判断高分子柔软性大小主要看其单键旋转的容易程度，综合考虑键能以及空间位阻等信息。

非晶态高分子物的温度－形变曲线

（1）玻璃态：温度T＜Tg。

大分子运动特点（单元）：链段及大分子不能运动，处于“冻结”状态，只有分子中原子或原子团在平衡位置上转动和摆动，受外力作用只能使键长、键角产生变化。

力学性质（形变特点）：弹性模量很高，形变很小，形变与外力成正比，外力去除后，形变能立即回复，普弹形变。

（2）高弹态：温度介于Tg和Tf之间。

大分子运动特点（单元）：在外力作用下，链段运动，分子链的伸长和卷曲可以通过链段的运动而实现。

形变特点：弹性模量小，受外力作用，形变很大，形变包括普弹形变和高弹形变，形变与外力不成正比，外力去除后，普弹形变可立即回复，高弹形变需要一定的时间才能回复。力学性能依赖于链段的性质。

（3）粘流态：温度＞Tf。

大分子运动机理（单元）：在外力作用下整个大分子发生相对滑移，分子的质量重心发生位移。

形变特点：弹性模量很小，受外力作用，形变很大，外力去除后形变不可回复，为塑性形变。力学性能依赖于整个分子链的性质。

高分子有几种运动单元？

①整个分子链的运动：即大分子与大分子间产生相对滑移，大分子的质量重心发生移动，即发生流动。温度T＞Tf。

②链段运动：高分子质量重心不发生位移，是分子链中一部分相对于其他部分的运动。温度范围：Tg＜T＜Tf。

③支链、链节、侧基等尺寸小的运动单元的运动。

④晶区的运动：包括晶型的转变、晶区缺陷的运动，折叠链的“手风琴式”运动等。

⑤原子在平衡位置附近的振动，键长、键角的变化。

永定和过缩现象的原理

过缩：将受到拉伸应力的羊毛在热水或蒸汽中处理很短时间，然后出去外力并在蒸汽中任其收缩，纤维能够收缩到比原来的长度还短，这种现象称为“过缩”。原因：外力和湿热作用使肽链的构象发生了变化，原来的次价键被拆散，但因处理时间过短，尚未在新的位置上建立起新的次价键，多肽链可以自由收缩。

永定：如果将伸长的羊毛纤维在热水或蒸汽中处理的时间足够长，则外力去除后，即使再经蒸汽处理，也仅能使纤维稍微收缩，这种现象称为永定。原因：由于处理时间较长，次价键被拆散后，在新的位置上又建立起新的、稳固的次价键，使多肽链的构象稳定下来，从而能阻止羊毛纤维从形变中恢复原状。

纤维的疲劳性与哪些因素有关？

外因：所发生的形变或所加外力的大小、作用时间的长短。

内因：分子流动和次价键的断裂、分子链受力断裂、老化而产生的分子链断裂、链的取向、结晶度和晶体大小、结晶的形态、玻璃化转变等。线密度和纤维的结构，一般地说，但纤维线密度降低时，纤维的耐疲劳性高；分子量的大小，分子量增大，耐疲劳性提高；晶粒小，晶区分布均匀，耐疲劳性提高；取向度过高时，耐疲劳性低；疲劳寿命还和温度及施加应力或应变的振幅与频率等条件有关。

什么是应力松弛？为什么未硫化橡胶应力可松弛到零，而经硫化的橡胶不能松弛到零？

在一定温度下，使高分子试样迅速产生形变，试样内产生与外力向抗衡的内应力，在保持形变不变的情况下，随时间延长，应力不断衰减的现象，叫应力松弛。

应力松弛与分子结构有关，分子链柔性越大，应力松弛愈快；反之愈慢；交联后应力只能松弛到一定值，不能松弛到零。硫化后的橡胶发生交联，交联点不能在应力作用下通过分子热运动而解开，交联键力图使高分子保持一定的形状，因而必然存在着与外力相抗衡的内部应力，所以应力不能松弛到零。

结晶和取向有什么不同？非晶态高聚物取向后有什么变化？

结晶和取向两者都是高分子的排列有序，但取向只是一维或二维有序，是被动过程；结晶是三维有序，是自发过程，结晶时要释放出晶格能而是分子链趋于稳定。能结晶的高分子一般都能取向，能取向的高分子不一定都能结晶。取向态的高分子又分为结晶取向和非结晶取向。非晶态高聚物取向按取向单元大小可分为整链取向和链段取向。前者整个分子链沿外力方向取向，但链段不一定取向，在高弹态时就能实现；后者分子链的链段取向，整个分子链的[排列是无规的，在粘流态时才能实现。取向后分子变得有序。

亲水涤纶与易染涤纶分子结构相同吗？

亲水涤纶与易染涤纶在结构方面有相同之处，比如可能在两种纤维中含有相同的基团，既具