第一章纤维的分类及发展
2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。
麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。（结构成分和棉相似单细胞物质。）
丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）
毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。
3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？
答：一、命名
再生纤维：“原料名称+浆+纤维”或“原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。
二、区别
再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后
的纤维。
天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。动物纤维主要组成物质为蛋
白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、
MgO。
合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维
7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
其中功能纤维有抗静电和导电纤维、蓄热纤维、远红外纤维、防紫外线纤维、阻燃纤维、光导纤维、弹性纤维、抗菌防臭纤维、变色纤维、香味纤维、变色纤维等，均具有相应的特殊用途。高性能化纤维有对位间位芳纶、PBO纤维、PEEK纤维、聚四氟乙烯纤维、碳纤维等，具有高强、高模、耐高温和耐化学作用等性质。
功能化纤维是以高感知性、高吸湿性、高防水性、高透湿行、发光、发电、导电、导光、生物相容性、高吸波、高分离、高吸附、产生负离子、能量转换、自适应和自行修复等功能实现为目的，而高性能化纤维则以从高强、高模、耐高温发展为超高强、超高模量、超耐高温、耐化学作用为目的。
9、你所认为的纤维未来应如何发展？你所感觉的纤维发展及未来最主要的问题是什么？
1.在天然纤维方面。积极寻求和开发新的和可持续发展的天然纤维资源是极为重要
的。
2.在再生纤维方面。依靠天然生长的纤维在纤维长度、细度、和性能上较难控制，有
时无法用于纺纱。而且天然纤维素、蛋白质物质，并非能直接满足纺用纤维的要求，加上废弃的纤维及其制品，人们极有必要解决这些物质的再生利用。
3.在合成纤维方面。仿生化、功能化、高性能化纤维将是今后的发展方向。
最主要的问题：
由于人口膨胀、环境的污染和恶化，自然资源与能源的匮乏，人类对物质量的需求提高，人类穿、用消耗的资源---纤维将成为未来发展中必须直面的问题。在纤维未来的发展中，人类应该更多的关注已有纤维的使用和再生利用，可持续天然纤维的开发利用，低能耗、清洁化纤维的加工，即特别关注大宗类纺织品用纤维资源的可持续性。
工艺纤维，马海毛，山羊绒，马克隆值
第二章纤维的结构特征
3.天然纤维素纤维有哪些主要结构特征？
棉纤维的结构与特征
(1) 分子构成及分子间结构
分子式为(C6H10O5)棉纤维大分子的聚合度为6000～15000，分子量为1～2.43百万.
其氧六环结构是固定的，但六环之间夹角可以改变，所以分子在无外力作用的非晶区中，可呈自由弯曲状态。
纤维中约2/3为结晶部分，结晶晶格是单斜晶系，见图2-9。
棉纤维大分子取向度较高，主要是次生层原纤排列的螺旋角在(20°～30°)的影响，故纤维强度较麻纤维低，但伸长较大。
(2)细胞形态与构成
棉纤维是细长的，有天然转曲，纤维转曲数一般为6～10个/mm；
截面呈腰圆形带中腔；为扁平管状纤维，头端变细、封闭，尾端稍细为截断开口状，是单细胞纤维。
棉纤维的形态结构如图2-10所示，最外层是表皮和初生层，中心是瘪了的中腔，纤维的主要构成是沉积生长增厚的次生层(S层)。
(3) 各层次结构
表皮层是初生层外的一层薄薄的外皮，由蜡质、脂肪与果胶的混合物组成，具有润滑、防水作用。表皮层有细丝状皱纹，是纤维干燥收缩形成的，一般与次生层的原纤方向一致。皱纹深度和间距约为0.2 ～，长度可达以上。
初生层在表皮层内侧，是纤维的初生胞壁，由网状原纤组成。初生胞壁厚度仅为0.1～，重量占纤维重量的2.5%～2.7%，网状原纤结构，与纤维轴呈70°～90°倾角，梢部的倾角比基部大，形成对纤维整体的形态约束和保护，是纤维吸湿膨胀复圆后，直径或周长不变的主机制。初生层不是结构均一的物质，分为三层：外层基本是由果胶物质和蜡状物质组成，第二、第三层纤维素呈绕纤维轴旋转的网状结构。
次生层在初生层里，是由纤维素在初生胞壁内沉积而成的原组织，占纤维总质量的90%以上。次生层分为三个基本层，S1、S2、S3依次向内。最外薄层为次生胞壁S1，厚度小于，由平行排列的原纤组成，原纤与纤维轴呈20°～35°螺旋状排列，较为致密。S1层的里层是次生层S2，厚约1～，是棉纤维主体，全部为纤维素，原纤与纤维轴的螺旋角约为25°，螺旋的方向周期性地换向，在一根纤维中换向可达50次以上。S2层由原纤呈平行螺旋状相互堆砌而成，微原纤间形成空隙，使棉纤维具有多孔性。在S2次生胞壁的里面是第三层次生胞壁S3，厚度小于。
次生层有明显的“日轮”结构，共有25～40层，每层厚0.1～。相邻的S1、S2、S3层间的螺旋方向往往是相反的。
棉纤维的天然转曲是由于次生层S2中的原纤螺旋排列所致。原纤螺旋方向大多与转曲方向一致，但也有例外，这是因为原纤的换向频率远高于纤维的转曲频率。棉纤维中原纤的螺旋角因品种而异，除去纤维天然转曲的影响后，大体都在20°～23°。
棉纤维的中腔又称胞腔，腔壁存在原生质残渣，为蛋白质、矿物盐和色素等。胞腔的复
圆截面积约为棉纤维截面积的1/10。其颜色确定了棉纤维的颜色。中腔是纤维内最大的空隙，是棉纤维染色和化学处理的重要通道。
麻纤维的结构特征
由于麻的种类很多，虽有相关单纤维结构的研究，但较为专门化及各不相同，此处不作详述，仅在纤维鉴别中给出一般形态结构。作为非单纤维纺纱应用的麻纤维，还多了一个结构层次，即单纤维加胶质的复合结构。虽然连续相的胶质含量少，约为10%~16%的截面积，但与单细胞麻纤维的作用因构成复杂而变得复杂。
4.试讨论羊毛和与蚕丝的不同层次结构及特征，并举例说明其异同点，及对其性质的影响。答：羊毛纤维是多细胞结构体。有两类细胞：鳞片细胞和皮质细胞。鳞片细胞是表皮细胞，由细胞间质CMC粘接组合成羊毛表面的连接覆盖层。皮质细胞有正皮层和副皮层之分，纺锤形的正，副皮层细胞也有细胞间质CMC粘接组合成连续的羊毛纤维芯层，有些羊毛中还有仲皮层细胞。较粗的羊毛在皮质层中心还有髓腔，成为髓质层。
卷曲？保暖？摩擦——毡化？
羊毛的正皮质细胞原纤化结构明显，层次分明。基本组合方式是：基原纤→微原纤→巨原纤→细胞。羊毛的副皮质细胞也是原纤化结构，但无明显的巨原纤结构，即：基原纤→微原纤+细胞核残留物→细胞。
羊毛纤维的结构组成见下图：
蚕丝的各层次结构综合示意图如下：
蚕丝由丝胶和丝素构成，丝胶包裹于丝素之外。丝素是蚕丝纤维的主体。丝胶有四层包裹层。丝素由巨原纤→原纤→微原纤→基原纤四级结构组成。
羊毛纤维中的皮质层细胞和蚕丝纤维中的丝素均具有明显的原纤化结构。但蚕丝无细胞结构。
7. 何谓纤维的分子内和分子间以及织态结构？对纤维的性能有何影响？
通常将大分子结构分为分子内(分子链)结构和分子间(超分子)结构两部分。
分子链结构是指单个分子的结构，也是大分子的化学结构，简称链结构或化学结构。
【链结构又分为讨论链节(单基)组成及结构的近程结构和讨论分子链空间形态的远程结构。近程结构，即构成和构型必须经过化学键的断裂和重组实现，属一级结构(或称一次结构)。大分子的构成是链节中原子和键的组成及序列，不涉及空间排列。大分子的构型是指链节内各原子和基团通过化学键固定的空间排列以及链节间的排列顺序。远程结构包括大分子的大小及分布、尺寸和构象。分子的远程结构属二级结构。大小用分子量、聚合度来表示，分布表示大分子量或聚合度或长短的离散性。尺寸是指分子的占有空间，构象则是指大分子链在空间的形态，分为微构象)和宏构象。构象表达以分子链节间链发生内旋转造形及其可能性。】
分子间的结构属三级结构或称三次结构，就是前面所提的聚集态结构，而若干大分子聚集体或不同组份大分子聚集体的相互共混、复合，组合体是更高层次的结构体，属高次结构，或称织态结构。纤维的多重原纤结构就是典型的织态结构。三次结构及其以上的结构不属分子结构。
显然纤维大分子的构成表示不同原料的纤维，如棉、毛、涤、锦纶纤维等；不同构型和构象的纤维表示组成大类中不同结构特征的纤维，如等规与间规聚丙烯纤维和羊毛与蚕丝纤维；不同分子间结构的纤维则表示同种分子结构不同高次结构的纤维，如粘胶、富纤、Modal、Lyocell纤维。
第三章纤维形态的表征
3、何谓主体长度、品质长度、上四分长度、上半部长度？其间有何关系？
主体长度：是指一批棉样中含量最多的纤维的长度。在长度频率分布中是频率值最大的那组纤维的长度，即dw(l)/dl=0时的l值，记为L M。
品质长度：为棉纺工艺上确定工艺参数时采用的长度指标，又称右半部平均长度。是指比主体长度长的那一部分纤维的重量加权平均长度。若已知主体长度L M以上的纤维的含量比
C ，则以r(x)=C 处作r(x)曲线的切线交横坐标的长度即为品质长度L Q .
上四分位长度：取OL 的中点A 作水平线交轮廓L ⌒B 于L 1，由L1作垂线交OB 于B 1；取B 2（令OB 2=OB 1/4）作竖直线交轮廓LB 于L 2，再取L 2B 2的中点A 2作水平线交轮廓线LB 于L 3；由L 3的垂线交OB 轴得B 3。此时，取OB 3的上四分位B 4，即OB 4=OB 3/4。由B 4作竖直线交LB 得L 4B 4，称为有效长度，也称上四分位长度。
上半部平均长度：若取r(x)=0.5处与r(x)曲线的切线，则可得上半部平均长度L 1/2.
C
L A O
B2 B4
B5 B1 B3 B 最大长度点
交叉点
上四分位长 L5
L1
L2
8、.纤维的细度不匀指哪些？纤维长度上的细度不匀和截面不匀如何测量？
答：纤维的细度不匀主要包括两层含义：一是纤维之间的粗细不匀，二是纤维本身
沿长度方向上的粗细不匀。
纤维细度不匀的测量方法有：
1．称重与长度的测量
称重与长度结合的测量，简称称重法，主要解决纤维的线密度指标测量。
2．直径测量法
（1）传统的显微镜观测法
此方法又称为显微镜投影测量法，多用于圆形或近圆形纤维直径的测量，源于近圆形羊毛纤维的测量。
（2）OFDA法
（3）激光纤维直径测量法
3．气流仪法
4．振动测量法
其中常见的纤维所用的细度不匀的测量方法有：
①棉纤维较多地采用气流仪法，其次为切断称重法；
②毛纤维几乎采用OFDA和LaserScan方法，其次为显微镜法和气流，仪法；
③麻纤维为切断称重法，其次套用显微镜法或OFDA法；
④丝纤维大多为绞丝称重法（类切断称重），其次显微镜法；
⑤化纤短纤根据毛型、棉型分别采用各自纤维在纺织加工工艺体系中的测量方法，化纤长丝一般用绞丝称重，或显微镜法，其次为振动法。
纤维截面不匀的测量方法：
纤维截面不匀特征的测量目前只能通过切片显微镜观察进行，而CCD摄像和计算机图像处理
与分析技术的应用如内凹，多叶不对称，“V”字形夹角等，通过形态准确定位测量，线性回归趋势线等得到准确的表征。
细度表达方式，及其相互转化。
第四章纤维的吸湿性
4、.纤维吸湿等温，等湿，变压线的条件与结果为何？
答：等温线条件：一定温度和压力。
结果：相对湿度较小时，回潮率增加率较大；相对湿度在15%~70%范围内，纤维材料的回潮率增加较小；当相对湿度很大时，平衡回潮率的增加率也较大，吸湿等温线呈反S型。
等温线条件：一定湿度和压力。
结果：温度越高，平衡回潮率越低；高温高湿时，平衡回潮率略有增大。
等压线条件：温度，湿度基本不变。
结果：近似正比线性关系，低气压易使水分蒸发，故平衡回潮率较低，但气压引起的平衡回潮率相对变化较小。
标准大气压
8.讨论吸放湿滞后现象的因素并给出解释。
产生原因：
1、能量获得概率的差异
在吸湿过程中，水分子是高速的自由颗粒，本身具有动能和较大的运动过程，而在放湿过程中，水分子是被吸附的水分子，或是液态的水分子。运动能量低，活动范围小，要脱离和蒸发必须获得能量。而这一能量的获得，取决于其他高速运动粒子的碰撞，存在一个发生概率，或是取决于更高的温度。但放湿与吸湿的环境条件是一致的，因此存在明显的能量与概率差异。
2、水分子进出的差异
在纤维吸湿的过程中，纤维内的通道和位置是敞开和空着的，水分子可以很方便的从任意通道进入空位而被吸附，并且吸附可以同时，多位进行。而在放湿过程中，各通道已经被占位的水分子和液态水堵塞，水分子的进出必须挨个进行，是单方向的，而且存在通道变化产生的死穴而无法退出。这种进容易，出困难，进快递，出慢速，进多通道，出单方向，是明显的滞后。
3、纤维结构的差异
纤维结构的差异主要体现在吸湿后纤维不可逆的膨胀与微结构的变化。由于水分子的挤入，纤维分子间，微结构单元间的距离会被拉开，孔隙和内表面增大，这种变形往往是塑性的。因此在无外力的作用下，不会自动回复，因而导致吸湿条件的改善，纤维能保持更多的水，阻碍水分子的离去。同时，水分子的进入会使部分不完整的结晶体形成连续的无序区，这种变化也是无法回复的。因此，有更多的机制保留水分。
4、水分子分布的差异
水分子在纤维吸放湿时的浓度不一致，而且浓度的分布也不是一致的。吸湿时，水气浓度外高内低，是连续单调下降的，放湿时，水气浓度是内高外低，不仅分布不均匀，还时有不连续特征，连续的梯度差作用，可是水分子同步地向内扩散、移动;不连续的，分布不均匀的浓度差会使部分水分子在移动外退，另一部分无梯度差而不移动，尤其是液态水的内层。因此，存在明显的进入与退出的差别。
5、热能作用的差异
水分子进入纤维附着或停留将释然放热能，使纤维内的温度升高，有利于分子的在运动和调整，或使纤维分子运动和纤维膨胀而消耗此功能，后者有利于水分的在进入。但水分子的退出需获取能量而运动，这使纤维温度降低，不利于水分的运动与扩散。因此，水分子的退出所需的主要能源形势----热能不足，即进来时的动能不可能都以热能的形式储存，已经耗散或发生其他的转变。
12、纤维吸湿后，其力学性质如强力、模量、伸长、弹性、刚度等随之变化。
一般纤维，随着回潮率的增大，其强力、模量、弹性、刚度下降，伸长率增加。其原因是大分子链间的相互作用减弱，分子易于构象变化和滑移，故强力、模量下降，伸长增加。
不吸湿的纤维，一般这类性质不发生变化。
分子量较大的棉、麻纤维还会吸湿而强度略微上升。这是因为吸湿使大分子受力的不均匀性，由于分子间作用的部分解开与调整，得到改善。当纤维受力时，承力的大分子根数增多，反而使纤维强度增大。纤维吸湿后，纤维的脆性、硬度有所减弱，塑性变形增加，摩擦系数有所增大。
吸湿平衡率，标准（公定）回潮率，实际回潮率，及其公式和计算。
第五章 纤维的力学性质
2.试描述典型的纤维拉伸曲线与纤维微观结构间的关系
纤维开始受力时，其变形主要是纤维大分子链本身的拉伸，即键长、键角的变形，拉伸曲线接近直线，基本符合虎克定律。
当外力进一步增加，无定形区中大分子链克服分子链间次价键力而进一步伸展和取向，这时一部分大分子链伸直，紧张的可能被拉断，也有可能从不规则的结晶部分中抽拔出来。 次价键的断裂使非结晶区中的大分子逐渐产生错位滑移，纤维变形比较显著，模量相应逐渐减小，纤维进入屈服区。
当错位滑移的纤维大分子链基本伸直平行时，大分子间距就靠近，分子链间可能形成新的次价键。
这时继续拉伸纤维，产生的变形主要又是分子链的键长、键角的改变和次价键的破坏，进入强化区，表现为纤维模量再次提高，直至达到纤维大分子主链和大多次价键的断裂，致使纤维解体。
1、纤维的拉伸曲线（负荷—伸长曲线）和应力—应变曲线有何异同？如何由拉伸曲线转变成应力—应变曲线？在应力—应变曲线上可以得到哪些纤维力学性质指标，并如何求得？
3、试解释初始模量、屈服点、断裂比功、弹性回复率、粘弹性、动态力学性质的物理意义。
答：（1）拉伸曲线是针对同种纤维来表示伸长和负荷的关系，而应力—应变曲线用来比较各种纤维的拉伸性能，两种曲线可用同一曲线表示，仅坐标单位标尺不同而已。
（2）如果将负荷除以试样的线密度得到应力作纵坐标，将伸长除以试样长度得到应变作横坐标，可得应力—应变曲线。
（3）强伸性能指标：强力、断裂强度、断裂应力、断裂长度、断裂伸长率。
（4）初始模量指纤维拉伸曲线的起始部分直线段的应力与应变的比值，初始模量越大，纤维易变形，弹性性能好；反之则纤维刚性强，弹性性能差。
（5）屈服点：在纤维的拉伸曲线上伸长变形突然变得很容易时的转折点。
（6）断裂比功：一是拉断单位体积纤维所需做的功；二是拉断单位线密度与单位长度纤维材料所需做的功。
（7）弹性回复率：急弹性变形和一定时间内弹性变形占总变形的百分比。
（8）粘弹性：纤维变形的回复能力。
（9）动态力学性质：纤维在变负荷作用下的应力应变关系及由此表现出来的力学性质特征。
9.纺织纤维弹性回复性能有哪些指标?讨论其与纺织品性能之间的关系.
答(1)弹性指针
表示纤维弹性的常用指针是弹性回复率εe .它是指急弹性变形3ε（ 1ε）和一定时间内的缓弹性变形4ε占总变形εT 的百分率，即：