高分子材料加工工艺学复习要点

1、高分子材料主要包括纤维、塑料、橡胶、胶黏剂和涂料五大类。

2、纤维按原料来源可分为再生纤维、合成纤维和无机纤维。

3、塑料按受热行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。

4、塑料按使用特点可分为通用塑料和工程塑料。

5、特数*公支数=1000,1特=9旦,1特=10分特,1g/旦=0.0882N/tex=0.882cN/dtex =8.82cN/tex。

6、PET 分子存在两种空间构象:(略)

7、切片干燥的目的是除去水分、提高切片含水的均匀性、提高结晶度及软化点。

8、聚酯切片干燥设备分为间歇式和连续式两类。

9、BM 式预结晶干燥装置的干燥机理:右风道为进风道,左风道为出风道,中间有六组风管。其中1、3、5与右风道相通,称为进风管;2、4、6与左风道相通,称为出风管。干热空气流从进风口入右风道,分三路同时进入135风管内,并从这些管的底部长条形开口缝溢出,转向上,穿透切片层而上升,继而从246出风管下部长条形开口处进入,汇集于左风道,并进入第二节干燥仓。

10、聚酯纤维的熔体纺丝成型可分为切片纺丝和直接纺丝两种。

11、聚酯纤维一般一纺丝速度高低可分为常规纺丝、中速纺丝、高速纺丝和超高速纺丝。

12、冷却吹风工艺条件主要包括风温、风湿、风速。

13、TCS 生产工艺特点:(略)

14、根据不同纺速下纤维的DTA 谱图,可以得到以下信息:在较低纺丝速度下,卷绕丝在低温侧(130度)附近仍有冷结晶峰出现,在高温侧(250度)附近有结晶熔融吸热峰,只有在卷绕丝进行拉伸热处理后,低温侧的冷结晶峰才消失。但随着纺丝速度的提高,DTA 曲线上的冷结晶峰逐渐减少并向低温方向移动,纺速达5000m/min以上时,冷结晶峰消失,而熔融峰随纺速提高逐渐变得尖锐,并略向高温侧移动。

15、在“涤纶长丝拉伸加捻机示意图”中2:卷绕丝,6:加热器,12:钢丝卷。

16、聚酯纤维的性质:1)力学性能:强度高、伸长率适中、模量高、回弹性好、耐磨性好。2)化学稳定性:耐酸性、耐碱性、耐溶剂性。3)耐微生物性。

17、简单介绍改进涤纶染色性的方法:1)分散性染料常压可染改性涤纶,2)制备阳离子染料可染的改性涤纶,3)制备用酸性染料可染的改性涤纶。

18、聚酰胺纤维是指纤维大分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维。

19、根据己内酰胺水解聚合机理,可把己内酰胺的水解开环聚合分为三个阶段:1)己内酰胺的引发和加成,2)链的增长,3)平衡阶段。

20、聚己内酰胺的熔体黏度随着数均分子量的增大而增加,在恒定温度下,有下列关系:(略)

式中(略) 为熔体黏度, (略)为数均分子量。

21、聚酰胺高速纺丝的卷绕速度较高,要求每个纺丝头的吐胶量比普通纺丝的吐胶量大得多,为此需增加螺杆挤出量和提高纺丝熔体的均匀性。

22、由于高速纺丝的速度快,丝条在空气中冷却停留时间短,为了加强冷却效果,满足成型的需要,高速纺丝时应适当加高纺丝吹风窗的高度。

23、捻度(捻/m)=锭子转速(/rmin)/拉伸盘出丝速度(m/min)。

24、熔纺丝生产的短纤维,通常都经过集束、拉伸、热定型、卷曲、切断等工序,得到短纤维制品。

25、聚酰胺纤维的表面光泽度较高,通常在纺丝前需添加消光剂TiO2进行消光。

26、聚丙烯纤维的原料——等规聚丙烯是以丙烯为原料,用配位阴离子型催化剂进行聚合反应制得。

27、聚丙烯相对分子质量越高,越容易出现假塑性流动性为,越容易产生熔体破裂,升高温度可使熔体的切变黏度降低。

28、聚丙烯大分子链上不含极性基团,吸水性极差,且水分对聚丙烯的热氧化降解影响不大,所以其在纺丝前不必干燥。

29、喷丝头拉伸的影响:喷丝头拉伸不仅使纤维变细,而且对纤维的后拉伸及纤维结构有很大影响。在冷却条件不变的情况下,增大喷丝头拉伸比,纤维在凝固区的加速度增大,初生纤维的预取向度增加,结晶变为稳定的单斜晶体,纤维的可拉伸性能下降。

30、聚丙烯纤维的拉伸温度一般控制在120—130度,是因为:拉伸温度影响拉伸过程的稳定及纤维结构。拉伸温度过低,拉伸应力大,允许的拉伸倍数小,纤维强度低且会使纤维泛白,出现结构上的分层。拉伸温度高,纤维的结晶度增大。温度过高,分子过度热运动会导致纤维在取向时,强度的增加幅度减少,且会破坏原有的结晶结构,因此要控制温度在这个范围内,再次温度下纤维的性能最好,结晶速度也最高。

31、聚丙烯纤维具有许多优良性能,但也有腊感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。

32、谈谈聚丙烯纤维难染色的改进方法:目前,开发出的可染聚丙烯纤维的技术,可分为一下两类,一是通过接枝共聚将含有

亲染料基团的聚合物或单体接枝到聚丙烯分子链上,使之具有可染性。二是通过共混纺丝破坏和降低聚丙烯大分子间的紧密聚集结构,使含有亲染料基团的聚合物混到聚丙烯纤维内,使纤维内形成一些具有高界面能的亚微观不连续点,使染料能够顺利渗透到纤维中去并与亲染料基团结合。

33、我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。

34、根据所用容积的不同,丙烯腈的聚合可分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。

35、丙烯腈聚合使用的引发剂有三类:偶氮类、有机过氧化物类、氧化还原体系引发剂。

36、聚丙烯腈相对分子质量及分布(的影响):1)相对分子质量过低,则原液的可纺性和可拉伸性很差,成品纤维的质量明显下降;相对分子质量过高则会给纺丝工艺带来困难。2)相对分子质量分布窄有利于提高纤维的强度、韧性、耐磨性和软化温度,但其断裂伸长率和屈服强度则有所降低。

37、喷丝头孔数的选择主要取决于纤维的总线密度和单纤维的线密度。

38、四种送风方式:顺流式、逆流式、分流式、双进式。

39、简要叙述干喷湿纺法的工艺流程:由计量泵提供的纺丝原液经烛形过滤器进入喷丝头,由喷丝孔喷出后穿过空气或其他惰性气体后进入凝固浴槽。丝条经过位于槽底部的导丝钩导丝,由导丝盘将其牵引出凝固浴。这时丝条取向度很低,经过洗涤后进入热浴进行热拉伸。拉伸后的丝条通过干燥滚筒干燥后进入蒸汽拉伸槽进行第二次拉伸。最后丝条进入松弛干燥辊筒进行松弛热定型。

40、最常见的湿纺腈纶后加工主要包括:拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲。热定型、上油、干燥、打包等工序。

41、上油的目的是为了提高纤维的平滑性和抗静电性,从而提高可纺性。

42、腈纶最突出的优点是:具有热弹性和极好的日晒牢度。

43、为降低腈纶的静电积聚效应,制取抗静电腈纶,常采用一下措施:1)把亲水性化合物通过共聚引入聚合体中,制成高吸湿纤维;2)把聚丙烯腈大分子中的氰基部分水解成羧基;3)在纺丝原液中混入少量炭黑或金属氧化物等导电性物质,或在纤维后整理时在纤维表面涂覆金属物质;4)在纤维后加工中,纤维经抗静电剂溶液处理后,能在纤维表面涂覆上一层抗静电剂,使纤维具有暂时性的抗静电性能;5)通过含铜盐、还原剂、硫化剂溶液处理,在腈纶表面和内部生成半导体,成为具有永久导电性的腈纶。

44、碳纤维根据基体成分可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维。

45、聚丙烯腈原丝的预氧化工艺:从PAN 制造碳纤维的第一步是大分子链上氰侧基的环化。

46、预氧化过程中,发生一系列复杂的化学反应,纤维颜色由白经黄色、棕色,再转变为黑色,主要反应有一下几种:

1)环化反应 (略)

2)脱氢反应 (略)

3)氧化反应:预氧化在空气中进行,氧可直接被结合到显微结构中去,生成羟基、羧基等基团,也生成环氧型结构。(略)

47、碳纤维的结构模型,可用非均相的微观结构来描述,如微纤维、层状、圆周径向形而为结构和鞘——芯及三维模型。

48、沥青是缩合的多环芳烃化合物为主要成分的低分子烃类混合物。

49、制造沥青基碳纤维的工艺流程:沥青的调制、沥青纤维的成型及不熔化处理、碳化工艺。

50、粘胶纤维的主要化学成分是纤维素,而纤维素是自然界最大的一类有机化合物。

51、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维称作芳纶1313。

52、对苯二胺与对苯二甲酰氯的缩聚反应速度极快,又是一个放热反应;选择低的反应初始温度,有利于得到高相对分子质量的聚合物。

53、常规纤维大分子链多数为折叠、弯曲和相互缠结的形态,就是经过拉伸取向后,纤维的取向和结晶度也比较低,其结构常用缨状胶束多相模型来描述,但这些理论已经不能解释高强高模的PPTA 纤维。

54、通常纤维的抗张强度主要取决于聚合物的相对分子质量、大分子的取向度和结晶度、纤维的皮芯结构以及缺陷分布。

55、PPTA 纤维大分子刚性和伸直链的结构,不仅使纤维有高强度、高模量的力学性能,而且还使其具有良好的耐热性,热收缩也很小,有自熄性。

56、界面缩聚和低温溶液缩聚相比较,各有优点,界面缩聚反应速度快相对分子质量较高,聚合物经过洗涤,可以制备高质量的纺丝原液,采用干法纺丝技术,纤维质量优异,纺丝速度也高,但设备比较复杂,工艺技术要求严格,纺丝机台数增多,投资增加。低温溶液缩聚,反应比较缓和,生成的聚合物直接溶解在缩聚溶剂中,反应得到的浆液直接纺丝,工艺简单,适宜用湿法纺丝,产量大,但纤维质量没有干法纺丝的好。

57、PBI 纤维具有一系列特殊的性能,如耐高温性、阻燃性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性和穿着舒适性。

1、高分子材料主要包括纤维、塑料、橡胶、胶黏剂和涂料五大类。

2、纤维按原料来源可分为再生纤维、合成纤维和无机纤维。

3、塑料按受热行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。

4、塑料按使用特点可分为通用塑料和工程塑料。

5、特数*公支数=1000,1特=9旦,1特=10分特,1g/旦=0.0882N/tex=0.882cN/dtex =8.82cN/tex。

6、PET 分子存在两种空间构象:(略)

7、切片干燥的目的是除去水分、提高切片含水的均匀性、提高结晶度及软化点。

8、聚酯切片干燥设备分为间歇式和连续式两类。

9、BM 式预结晶干燥装置的干燥机理:右风道为进风道,左风道为出风道,中间有六组风管。其中1、3、5与右风道相通,称为进风管;2、4、6与左风道相通,称为出风管。干热空气流从进风口入右风道,分三路同时进入135风管内,并从这些管的底部长条形开口缝溢出,转向上,穿透切片层而上升,继而从246出风管下部长条形开口处进入,汇集于左风道,并进入第二节干燥仓。

10、聚酯纤维的熔体纺丝成型可分为切片纺丝和直接纺丝两种。

11、聚酯纤维一般一纺丝速度高低可分为常规纺丝、中速纺丝、高速纺丝和超高速纺丝。

12、冷却吹风工艺条件主要包括风温、风湿、风速。

13、TCS 生产工艺特点:(略)

14、根据不同纺速下纤维的DTA 谱图,可以得到以下信息:在较低纺丝速度下,卷绕丝在低温侧(130度)附近仍有冷结晶峰出现,在高温侧(250度)附近有结晶熔融吸热峰,只有在卷绕丝进行拉伸热处理后,低温侧的冷结晶峰才消失。但随着纺丝速度的提高,DTA 曲线上的冷结晶峰逐渐减少并向低温方向移动,纺速达5000m/min以上时,冷结晶峰消失,而熔融峰随纺速提高逐渐变得尖锐,并略向高温侧移动。

15、在“涤纶长丝拉伸加捻机示意图”中2:卷绕丝,6:加热器,12:钢丝卷。

16、聚酯纤维的性质:1)力学性能:强度高、伸长率适中、模量高、回弹性好、耐磨性好。2)化学稳定性:耐酸性、耐碱性、耐溶剂性。3)耐微生物性。

17、简单介绍改进涤纶染色性的方法:1)分散性染料常压可染改性涤纶,2)制备阳离子染料可染的改性涤纶,3)制备用酸性染料可染的改性涤纶。

18、聚酰胺纤维是指纤维大分子主链由酰胺键连接起来的一类合成纤维。

19、根据己内酰胺水解聚合机理,可把己内酰胺的水解开环聚合分为三个阶段:1)己内酰胺的引发和加成,2)链的增长,3)平衡阶段。

20、聚己内酰胺的熔体黏度随着数均分子量的增大而增加,在恒定温度下,有下列关系:(略)

式中(略) 为熔体黏度, (略)为数均分子量。

21、聚酰胺高速纺丝的卷绕速度较高,要求每个纺丝头的吐胶量比普通纺丝的吐胶量大得多,为此需增加螺杆挤出量和提高纺丝熔体的均匀性。

22、由于高速纺丝的速度快,丝条在空气中冷却停留时间短,为了加强冷却效果,满足成型的需要,高速纺丝时应适当加高纺丝吹风窗的高度。

23、捻度(捻/m)=锭子转速(/rmin)/拉伸盘出丝速度(m/min)。

24、熔纺丝生产的短纤维,通常都经过集束、拉伸、热定型、卷曲、切断等工序,得到短纤维制品。

25、聚酰胺纤维的表面光泽度较高,通常在纺丝前需添加消光剂TiO2进行消光。

26、聚丙烯纤维的原料——等规聚丙烯是以丙烯为原料,用配位阴离子型催化剂进行聚合反应制得。

27、聚丙烯相对分子质量越高,越容易出现假塑性流动性为,越容易产生熔体破裂,升高温度可使熔体的切变黏度降低。

28、聚丙烯大分子链上不含极性基团,吸水性极差,且水分对聚丙烯的热氧化降解影响不大,所以其在纺丝前不必干燥。

29、喷丝头拉伸的影响:喷丝头拉伸不仅使纤维变细,而且对纤维的后拉伸及纤维结构有很大影响。在冷却条件不变的情况下,增大喷丝头拉伸比,纤维在凝固区的加速度增大,初生纤维的预取向度增加,结晶变为稳定的单斜晶体,纤维的可拉伸性能下降。

30、聚丙烯纤维的拉伸温度一般控制在120—130度,是因为:拉伸温度影响拉伸过程的稳定及纤维结构。拉伸温度过低,拉伸应力大,允许的拉伸倍数小,纤维强度低且会使纤维泛白,出现结构上的分层。拉伸温度高,纤维的结晶度增大。温度过高,分子过度热运动会导致纤维在取向时,强度的增加幅度减少,且会破坏原有的结晶结构,因此要控制温度在这个范围内,再次温度下纤维的性能最好,结晶速度也最高。

31、聚丙烯纤维具有许多优良性能,但也有腊感强、手感偏硬、难染色、易积聚静电等缺点。

32、谈谈聚丙烯纤维难染色的改进方法:目前,开发出的可染聚丙烯纤维的技术,可分为一下两类,一是通过接枝共聚将含有

亲染料基团的聚合物或单体接枝到聚丙烯分子链上,使之具有可染性。二是通过共混纺丝破坏和降低聚丙烯大分子间的紧密聚集结构,使含有亲染料基团的聚合物混到聚丙烯纤维内,使纤维内形成一些具有高界面能的亚微观不连续点,使染料能够顺利渗透到纤维中去并与亲染料基团结合。

33、我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。

34、根据所用容积的不同,丙烯腈的聚合可分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。

35、丙烯腈聚合使用的引发剂有三类:偶氮类、有机过氧化物类、氧化还原体系引发剂。

36、聚丙烯腈相对分子质量及分布(的影响):1)相对分子质量过低,则原液的可纺性和可拉伸性很差,成品纤维的质量明显下降;相对分子质量过高则会给纺丝工艺带来困难。2)相对分子质量分布窄有利于提高纤维的强度、韧性、耐磨性和软化温度,但其断裂伸长率和屈服强度则有所降低。

37、喷丝头孔数的选择主要取决于纤维的总线密度和单纤维的线密度。

38、四种送风方式:顺流式、逆流式、分流式、双进式。

39、简要叙述干喷湿纺法的工艺流程:由计量泵提供的纺丝原液经烛形过滤器进入喷丝头,由喷丝孔喷出后穿过空气或其他惰性气体后进入凝固浴槽。丝条经过位于槽底部的导丝钩导丝,由导丝盘将其牵引出凝固浴。这时丝条取向度很低,经过洗涤后进入热浴进行热拉伸。拉伸后的丝条通过干燥滚筒干燥后进入蒸汽拉伸槽进行第二次拉伸。最后丝条进入松弛干燥辊筒进行松弛热定型。

40、最常见的湿纺腈纶后加工主要包括:拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲。热定型、上油、干燥、打包等工序。

41、上油的目的是为了提高纤维的平滑性和抗静电性,从而提高可纺性。

42、腈纶最突出的优点是:具有热弹性和极好的日晒牢度。

43、为降低腈纶的静电积聚效应,制取抗静电腈纶,常采用一下措施:1)把亲水性化合物通过共聚引入聚合体中,制成高吸湿纤维;2)把聚丙烯腈大分子中的氰基部分水解成羧基;3)在纺丝原液中混入少量炭黑或金属氧化物等导电性物质,或在纤维后整理时在纤维表面涂覆金属物质;4)在纤维后加工中,纤维经抗静电剂溶液处理后,能在纤维表面涂覆上一层抗静电剂,使纤维具有暂时性的抗静电性能;5)通过含铜盐、还原剂、硫化剂溶液处理,在腈纶表面和内部生成半导体,成为具有永久导电性的腈纶。

44、碳纤维根据基体成分可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维。

45、聚丙烯腈原丝的预氧化工艺:从PAN 制造碳纤维的第一步是大分子链上氰侧基的环化。

46、预氧化过程中,发生一系列复杂的化学反应,纤维颜色由白经黄色、棕色,再转变为黑色,主要反应有一下几种:

1)环化反应 (略)

2)脱氢反应 (略)

3)氧化反应:预氧化在空气中进行,氧可直接被结合到显微结构中去,生成羟基、羧基等基团,也生成环氧型结构。(略)

47、碳纤维的结构模型,可用非均相的微观结构来描述,如微纤维、层状、圆周径向形而为结构和鞘——芯及三维模型。

48、沥青是缩合的多环芳烃化合物为主要成分的低分子烃类混合物。

49、制造沥青基碳纤维的工艺流程:沥青的调制、沥青纤维的成型及不熔化处理、碳化工艺。

50、粘胶纤维的主要化学成分是纤维素,而纤维素是自然界最大的一类有机化合物。

51、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维称作芳纶1313。

52、对苯二胺与对苯二甲酰氯的缩聚反应速度极快,又是一个放热反应;选择低的反应初始温度,有利于得到高相对分子质量的聚合物。

53、常规纤维大分子链多数为折叠、弯曲和相互缠结的形态,就是经过拉伸取向后,纤维的取向和结晶度也比较低,其结构常用缨状胶束多相模型来描述,但这些理论已经不能解释高强高模的PPTA 纤维。

54、通常纤维的抗张强度主要取决于聚合物的相对分子质量、大分子的取向度和结晶度、纤维的皮芯结构以及缺陷分布。

55、PPTA 纤维大分子刚性和伸直链的结构,不仅使纤维有高强度、高模量的力学性能,而且还使其具有良好的耐热性,热收缩也很小,有自熄性。

56、界面缩聚和低温溶液缩聚相比较,各有优点,界面缩聚反应速度快相对分子质量较高,聚合物经过洗涤,可以制备高质量的纺丝原液,采用干法纺丝技术,纤维质量优异,纺丝速度也高,但设备比较复杂,工艺技术要求严格,纺丝机台数增多,投资增加。低温溶液缩聚,反应比较缓和,生成的聚合物直接溶解在缩聚溶剂中,反应得到的浆液直接纺丝,工艺简单,适宜用湿法纺丝,产量大,但纤维质量没有干法纺丝的好。

57、PBI 纤维具有一系列特殊的性能,如耐高温性、阻燃性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性和穿着舒适性。


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