高分子材料加工工艺学I 复习题 答案

高分子材料加工工艺学复习题

1、按纺丝速度的高低，聚酯纺丝技术路线可分成哪四个类型？P25

1）常规纺丝：纺丝速度1000~1500m/min，其卷绕丝为未拉伸丝，通称UDY（undrawn yarn）。2）中速纺丝：纺丝速度1500~3000m/min，其卷绕丝具中等取向度，为中取向丝，通称MOY （medium oriented yarn）。

3）高速纺丝：纺丝速度3000~6000 m/min，纺丝速度4000 m/min以下的卷绕丝具有较高的取向度，为预取向丝，通称POY(pre-oriented yarn)。若在纺丝过程中引入拉伸作用，可获得具有高取向度和中等结晶度的卷绕丝，为全拉伸丝，通称FDY(fully drawn yarn)。

4）超高速纺丝：纺丝速度6000~8000 m/min。卷绕丝具有高取向度和中等结晶结构，为全取向丝，通称FOY（fully oriented yarn）。

2、合成PET的原料（单体）是什么？写出直接酯化法合成聚对苯二甲酸乙二酯的主要化学反

应式。P11,P13 分子式自写

单体：对苯二甲酸双羟乙二酯（BHET）

直接酯化法即将对苯二甲酸（TPA）与乙二醇（EG）直接进行酯化反应，一步制得BHET。BHET 缩聚脱除EG生成PET。

反应式：

3、聚酯切片干燥的目的是什么？其干燥机理是什么？P20 P20~21

目的1）除去水分。在纺丝温度下，切片中的水分存在使PET大分子的酯键水解，聚合度下降，纺丝困难、质量降低；少量水分汽化造成纺丝断头。

2）提高切片含水的均匀性，以保证纤维质量均匀。

3）提高结晶度及软化点，防止环结阻料。

机理1）切片中的水分PET大分子缺少亲水性基团，吸湿能力差，通常湿切片含水率<0.5%，其水分分为两部分：一部分是沾附在切片上表面的非结合水，另一部分是与PET大分子上的羰基及极少数的端羟基等以氢键结合的结合水。

2）切片的干燥曲线切片干燥包括两个基本过程：加热介质传热给切片，使水分吸热并

从切片表面蒸发，水分从切片内部迁移至切片表面，再进入干燥介质中。这两个过程同时进行，因此切片的干燥实质是一个同时进行传质和传热的过程，并伴随高聚物的结晶度和软化点变化。干燥曲线可知：①切片的含水率随干燥时间延长而逐步降低到平衡。②干燥速度与T、t有关，T升高，V升高，140℃时最快。③后期曲线平缓

3）切片干燥过程的结晶由于PET分子链的结构具有高度立构规整性，所有的芳环几乎处于同一平面上，因而具有紧密堆积的能力与结晶倾向。结晶对切片干燥速度有很大影响。通常情况下，结晶会使干燥速率迅速大幅度下降。

4、螺杆挤压机按几何分段可分哪三段？各段的作用是什么？P26、原理ⅡP262

理解名词术语：螺杆的长径比、压缩比P26~27

三段：进料段、压缩段和计量（均化）段。

作用：①进料段：对物料进行输送和预热，使物料受压、受热前移；②压缩段：压实物料、使物料熔融，排除物料中的空气；③计量段：使熔体进一步塑化均匀，并将料流定量、定压地送入机头，使其在口模中成型。

螺杆的长径比（L/D）：指螺杆工作长度（不包括鱼雷头及附件）与外径之比。物料在这个长度上被输送、压缩和加热熔化。

螺杆的压缩比：螺杆的压缩作用以压缩比i表示。而螺杆压缩比是指螺杆的加料段一个螺槽的容积与均化段（计量段）一个螺槽容积的比值。熔体纺丝用螺杆常用压缩比为3~3.5。

5、何谓纤维的假捻变形？摩擦假捻变形机生产变形纱的机理是什么？PET-DTY弹性机理是什么？P49

假捻变形：利用纤维的热塑性，通过假捻器使纤维加捻，热定型和

解捻，从而使纤维具有高度卷曲蓬松的形状。

摩擦假捻变形机生产变形纱的机理：当固定丝的一端，使另一端旋

转时，则可实现丝条的加捻加工。若固定丝的两端，握持住中间加

以旋转，则以握持点为界，在握持点上、下两端的丝条得到捻向相

反而捻数相等的捻度（n和-n），而在整根丝上的捻度为零，此种状

态在动力学上称为假捻。如果丝条以一定速度v运行，则在握持点

以前的捻数为n/v，在握持点以后，以相反捻向（-n/v）移动。因此

在握持点以后区域中的捻数为零。

而摩擦式加捻器的握持方法常用三轴重叠盘，把丝直接压在数组圆盘的外表面上。由于圆盘的高速旋转，借助其摩擦力使丝条加捻。在假捻器上方，丝被加捻；而在假捻器下方，丝被解

捻。

？？PET-DTY弹性机理：加捻复丝在解捻时，各根单丝可回到原始状态，但它们在加捻时形成的螺旋形结构已经由热处理而定型，并保存下来。然而，由解捻作用对加捻复丝施加反方向扭矩时，会使各单丝产生内应力，加捻热定型后的解捻结果，使长丝纱各单丝呈正反螺旋状交替排列的空间螺旋弹簧形弯曲状态，从而使各复丝直径增大，蓬松度提高。由于形成的螺旋可被拉直，故变形丝在负荷的作用下有很大的伸长形变。当外力负荷去除时，由于内应力作用又使各单丝回复到初始螺旋状弯曲状态。

6、试述涤纶网络丝的加工原理。P52

网络丝是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。

网络原理：当合纤长丝在网络器的丝道中通过时，受到与丝条垂直的喷射气流横向撞击，产生与丝条平行的涡流，使各单丝产生两个马

鞍形运动和高频率振动的波浪形往复。合

纤长丝首先松开，随后整根丝条从网络喷

嘴丝道里通过，折向气流使每根单丝不同

程度地被捆扎和加速--丝道中间最大，丝道

侧壁的则较弱，当速度不同的单丝在丝道

内相汇合时，便发生交络、缠结，产生沿

丝条轴线方向上的缠结点。由于不同区域

涡流的流体速度不同，从而形成了周期性

的网络间距和结点。

网络喷嘴有开启式和封闭式之分，其中包括单孔和复孔。

7、何谓“易染色”纤维？P58

所谓“易染色”纤维是指它可用不同类型的染料染色，且在同类染料染色时，染色条件温和，色谱齐全，色泽均匀及色牢度好。

8、己内酰胺的水解聚合机理是什么？其切片为什么要进行萃取处理？P69 P70

水解聚合机理：

整个聚合过程反应过程中同时存在加聚反应和缩聚反应，二者的相对重要性则依赖于各种因素。每一个己内酰胺大分子的形成都通过下列三个阶段：链的引发、链的增长、链的终止。主要化学平衡包括：己内酰胺的引发；通过加成聚合和缩聚使链结增长；通过酰胺键的交换使相对分子质量重新分布；单体和低聚物的再生成。