纺织物理第3章
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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。
第一章纤维的结构概述1.纤维结构:纤维的固有特征和本质属性,决定纤维性质;涵盖微观到分子组成,宏观到纤维形貌;结构多样性与结构层次有多种划分。
2.结构层次的模糊,纤维的微细结构(fine structure):可以追溯到19世纪。
但卓有成效的研究和结构理论的提出与验证是在20世纪的上半叶,近五十年又在许多纤维结构理论和分析方法上有新的突破。
3.纤维微细结构的研究,通常采用的研究方法有:※光学显微术(optical microscopy)和电子显微术(electron microscopy):扫描电子显微镜SEM 和透射电子显微镜TEM※X 射线和电子衍射法(X-ray &Electron diffraction)※红外(infra-red)、紫外(ultraviolet)、荧光(fluorescence)和喇曼光谱法(Raman spectrum)※核磁共振法(nuclear magnetic resonance)※表面分析法(surface analysis)※原子力显微镜AFM(atomic force microscope)或扫描隧道显微镜STM(scanning tunneling microscope)等方法※热分析法(thermal analysis)※动态和断裂力学法※质谱分析法(mass spectrometry)4.纤维结构的研究和发展、问题、未知性和不确定:※基本形式:对纤维微细结构作文字或简单模型图来描述。
※基本原因:结构的复杂和多样性、表征方法的局限性、人们的认识。
第一节纤维结构理论一、缨状微胞理论1.历史Nägeli理论;Meyer和Mark的微胞学;Spearkman模型。
30年代的争论:※纤维素及其他聚合物分子的长度的问题。
※关于纤维究竟是由分离的晶体所组成,还是由连续的均匀的分子所组成的问题。
Meyer认为分子是相当短的,其聚合度约为200。
而Staudinger则认为,在天然纤维素中,聚合度在2000以上。
第一章织造工艺流程第一节织物的形成一、织物的形成织物是由纱线或者纤维制成的产品,主要包括机织物、针织物和非织造布。
由两组相互垂直的纱(线)在织机上交织而成的织物称为机织物,简称织物。
沿织物长度方向排列的纱线称为经纱。
沿织物宽度方向排列的纱线称为纬纱。
▲织物形成过程的五大运动⑴开口:按照经纬纱交织规律,把经纱分成上下两层,形成梭口的运动;⑵引纬:把纬纱引入梭口的运动;⑶打纬:把引入梭口的纬纱推向织口的运动;⑷卷取:把织物引离织物形成区的运动;⑸送经:把经纱从织轴上放出输入工作区的运动。
织物形成示意图(如图1-1)二、织机工作圆图图1-2为织机各主要机构的运动,都是在主轴回转一周的时间里循序完成的,各运动之间应有严格的时间协调关系,必须合理配合,才能使织机正常运转。
由于织机各主要机构的运动都是主轴传动的。
因此,各机构的作用时间,常以主轴回转角度来表示,即形成织机的工作圆图,并以此来分析和调整织机各运动的相互关系,达到各机构协调运动的目的。
三、织机的生产效率织机生产率的高低,常用以下几个指标来衡量:⑴理论产量:P L=6N/P W m/台h⑵实际产量:P实=P理η m/台h⑶入纬率: L=N×B m/min第二节织造的工艺流程工艺流程简图1、络筒:将容量小的管纱卷绕成密度适宜、成形良好的容量大得多的筒子纱,同时清除纱线上的疵点和杂质。
2、整经:根据工艺设计要求,把一定数量的筒子纱,按规定的长度、排列顺序、幅宽等均匀平行地卷绕在经轴或织轴上,供浆纱或穿经工序使用。
3、浆纱:浆纱工序的任务是在浆纱机上进行经纱上浆,并按整幅织物所需的总经纱根数,合并若干个经轴的经纱,把上浆后的经纱卷绕成织轴。
其目的是使纱线毛羽贴伏,提高纱线强力和耐磨性,尽量保持纱线的弹性伸长,改善经纱织造性能。
4、穿结经与纬纱准备:根据织物工艺设计的要求,把织轴上的全部经纱按一定的规律穿入停经片、综丝眼和筘齿,以便织造时形成梭口,织成所需要的织物,并在经纱断头时能及时停车而不致造成织疵。
第一章思考题
1.简述纤维结构的基本概念和主要内容。
2.纤维结构研究的主要方法及其所表征的基本内容。
3.何谓微细结构(fine structure)?其主要表达哪些结构内容?与高分子材料中的“多次
结构”存在何种联系?
4.试述片晶和球晶的结构特征以及相互间关系。
5.试述纤维弱节(weak-link)结构与常规结构的区别,并讨论弱节对纤维性质的影响
和纤维弱节表征的基本方法。
6.试推导依据密度得出的体积结晶度XV和质量结晶度XW表达式,并指出如何获得
式中的三种密度值。
7.了解取向度的表征方法和各自测量原理与一般区别。
8.讨论分子量Mz ≥Mw ≥Mη≥Mn的理论依据。
9.试述棉纤维和羊毛纤维微细结构的同异及结构层次特征。
10.试述人造纤维素纤维的类别及其各自的结构特征(Rayon, modal, polynosic, lyocell,
acetate fiber等)。
11.普通合成纤维(涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶)的结构特征及其与性质的
关系,并讨论其各自与相应差别化纤维的区别。
12.功能和智能纤维的一般特征与区别。