纤维高分子材料的制备
为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划纤维高分子材料的制备第一章绪论一、掌握高分子材料的基本概念，特别是化学纤维的各种定义；1、名词解释：人造纤维、复合纤维、异形纤维、再生纤维。2、填空题塑料按热行为的不同，可分为两大类，其中，塑料成形时，通过熔体而凝固成形。改变温度，可令其反复变形。而塑料成形时，通过而固化成形，材料定性后若再受热，不发生。3、选择题高吸湿涤纶纤维属于一类A高感性纤维B高性能纤维C差别化纤维D功能纤维第二章聚合物流体的制备第一节聚合物的熔融一、掌握聚合物的熔融方法，特别是有熔体强制移走的传导熔融1、简述题简述聚合物在螺杆挤压机中熔体的能量来源。试述塑料在挤出机中压缩段由固体转变为熔体的过程和机理。第二节聚合物的溶解一、影响聚合物溶解度的因素1、影响聚合物溶解度的因素有、。二、溶剂的选择1、溶剂的选择原则有哪些？2、聚合物的溶解过程分为和两个阶段。未经修正的“溶解度参数相近原则”适用于估计和体系的互溶性。3、“溶解度参数相近原则”适用于估计的互溶性。A、非极性高聚物与极性溶剂B、非极性高聚物与非极性溶剂C、极性高聚物与极性溶剂D、极性高聚物与非极性溶剂4、在估计聚合物与溶剂的互溶性时，三维溶解度参数图适用于A非极性聚合物和非极性溶剂体系B极性聚合物和极性溶剂体系C极性聚合物和非极性溶剂体系DA+B4、聚氯乙烯的溶度参数与氯仿和四氢呋喃相近，但为什么四氢呋喃能很好的溶解聚氯乙烯而氯仿不能与之相溶？三、聚合物溶剂体系的相分离与相图1、对于具有上临界混溶温度的聚合物溶剂体系，可采用、等几种可能的方法来实现使聚合物溶解形成溶液。2、对于UCST体系，下面将聚合物转变为溶液采用的方法中，是错误的。A、恒温下改变体系的组成B、升高体系的温度C、改变溶剂的组分D、降低体系的温度第三章混合一、掌握混合过程中的一些基本概念1、名称解释：分散混合、体积扩散、均一性、分散度二、掌握各种扩散形式的特点1、简述各种扩散形式的特点？根据Brodkey混合理论，聚合物共混体系与聚合物添加剂体系涉及的混合机理有何区别？2、在聚合物混合过程中，形式占支配地位。A、涡流扩散B、体积扩散C、分子扩散D、紊流扩散第四章聚合物流体的流变性一、掌握聚合物流体的一些基本概念1、名词解释牛顿流体：遵循牛顿黏性定律的流体称为牛顿流体。其粘性不随剪切速率的变化而变化。非牛顿流体：非牛顿流体是指流动行为不服从牛顿粘性定律的流体统称为非牛顿流体。熔融指数：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值，以来表示。零切粘度：当剪切速率趋近于0，非牛顿指数为1时，流体的流动性与牛顿流体相仿，黏度趋于常数，称为零切粘度。是材料最大松弛时间的反映。结构粘度指数：以lga?1/2图，在斜率上面我们可以求得一个参数，叫做结构黏度指数，这个值越大，结构化程度越高，可纺性越差。粘流活化能：流体流动过程中，流动单元用于克服位垒，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。二、掌握聚合物流体的流动类型三、掌握聚合物流体非牛顿剪切粘性的表征及影响因素；1、掌握聚合物流体切力变稀、变稠的原因；简述聚合物流体切力变稀的原因。简述切力变稀聚合物流体随着剪切速率增加表观粘度下降的可能原因。论述聚合物流体的表观粘度与剪切速率的关系。2、掌握聚合物流体的流动曲线对聚合物加工的意义流动曲线在较宽的剪切速率范围内描述了聚合物的剪切粘性。当、以及发生变化时，流动曲线相应的发生变化，因此流动曲线可以作为衡量是否正常的依据。简述流动曲线对化学纤维生产的指导意义。对于切力变稀的纺丝流体，A、0aB、a0且aC、a0D、a0且a3、掌握影响聚合物流体剪切粘性的因素简述粒子填充剂对剪切粘度的影响。四、掌握聚合物流体拉伸粘性的表征及影响因素；1、影响聚合物流体拉伸粘度的因素有、等。2、试述影响聚合物流体拉伸粘度的因素。五、掌握聚合物流体弹性的表征及影响因素；1、影响聚合物流体弹性的因素基本上可以分为两类：一是聚合物的分子参数，二是加工条件。聚合物的分子参数包括、。2、聚合物的分子参数和加工条件是影响聚合物流体弹性的二大因素，如都可使聚合物流体的弹性增大。A聚合物的平均分子量增大、温度降低；B聚合物的平均分子量减小、温度降低C聚合物的平均分子量增大、温度升高；D聚合物的平均分子量减小、温度升高3、高聚物分子量分布加宽，其流体的临界剪切速率一般向值移动，弹性一般A、高，减小B、高，增大C、低，减小D、低，增大六、掌握聚合物流体在管道中的流动参数、末端效应及修正1、聚合物流体在圆形管道中流动时，其在管道壁上的剪切速率A、随管径及流体平均流出体积速度Q的增加而提高B、随管径及流体平均流出体积速度Q的减小而提高C、随管径的增加和流体平均流出体积速度Q的减小而提高D、随管径的减小和流体平均流出体积速度Q的增加而提高2、聚合物流体流过半径为R、长度为L的圆形口模时，如测定出的口模两端压力降为P，试推导出流体在圆形口模模壁处的剪切应力12）w的大小。若考虑末端效应，该值将会增大还是减小？为什么？若上述口模的半径为，L为2mm，流体流经口模两端的压力降P为5*104Pa，且流体属非牛顿流体，试问a时，其粘度系数K和在口模壁上的剪切速率w分别为多少？3、教科书119/54、简述产生熔体破裂的原因。第五章化学纤维成型加工原理第一节化学纤维成型加工的基础知识一、掌握纺丝流体可纺性的概念及细流丝条断裂机理1、名词解释：可纺性2、根据波兰ziabicki的理论，运动丝条的断裂机理至少有和两种。湿法纺丝中，由于很小，故丝条的断裂机理主要是由机理决定的。3、湿法纺丝中，纺丝的断裂机理主要是由机理决定的。A、毛细破坏B、内聚破坏C、流动破坏D、滑粘破坏二、纺丝流体的挤出及细流的类型：液滴型、漫流型、胀大型和破裂型，挤出细流的产生条件及避免不正常细流类型的措施1、纺丝流体的类型大致分为四种：、。当挤出速度V0临界挤出速度Vcr时，型转化为。2、简述在实际的纺丝过程中，减轻或避免漫流型细流出现的措施。3、实际生产中，如纺丝熔体细流呈液滴型而不能正常纺丝，可采用等手段来加以调整。A降低纺丝熔体温度和增大泵供量；B降低纺丝熔体温度和减小泵供量C提高纺丝熔体温度和增大泵供量；D提高纺丝熔体温度和减小泵供量4、孔口胀大效应的根源在于纺丝流体的。对聚合物熔体而言，当流动的几何条件一定时，可通过改变其他加工条件如减小、提高来减小挤出胀大比。5、试述纺丝流体由喷丝孔挤出后所形成的挤出细流的类型及其产生的条件，并针对不利于成型的挤出细流类型，阐述实际纺丝过程中通常采用的应对措施。三、掌握高分子材料的主要品质指标：定义及表达式；1、名称解释：断裂比功、断裂功、初始模量和湿模量2、一根500米长的纤维重克，将其进行拉伸性能分析，可知纤维的断裂强力为牛顿，因此纤维线密度为dtex，相对强度为cN/dtex。3、一根长1500m的纤维重克，将其进行拉伸性能分析，可知纤维的断裂强力为牛顿，因此该纤维的线密度为tex，相对强度为CN/dtex。4、下列纤维中，的吸湿性最好。A涤纶B、腈纶C、粘胶纤维D、丙纶5、断裂比功的单位与相同，所以某种意义上也是反映强度的指标。A断裂长度B绝对强力C相对强度D强度极限高分子材料的纤维化技术及成纤结构控制薛元1.前言纤维的定义是沿长度方向的尺寸远远大于粗度方向尺寸的物体。更进一步的说，作为高分子材料的特征，材料的性质还将依赖于高次构造的变化而有着显著的变化。因此，高分子的纤维化技术的本质包含了两方面的内容：制做细而长的物体以及如何控制其高次结构。从制作细而长的物体的视点出发，着重变形和温度变化等材料的宏观行为，为此要求移动现象论的思维方法。与此相对高次构造的控制，则着重研究材料的微观行为特性，为此，材料科学的观点是重要的。即为了理解纤维化技术，有必要从宏观向微观，从外部现象到内部本质，从材料的不同组合到物质分子结构的组合与分子链排列顺序的控制进行转换。本论文着重要叙述的是在熔融纺丝工艺中在高数米的-9装臵内，调整纤维的制造工艺进行纳米水平的高次构造控制。2高分子材料的纤维化技术作为化学纤维制造工序的纺丝有熔融纺丝和溶液纺丝，即通过溶解，赋予材料足够的流动性。在由融解而获得流动性的场合，一般采用熔融纺丝，使用溶媒进行融解的场合优势法纺丝和干法纺丝。在此，有时也会出现由于熔融仍不能获得充分的流动性，而在材料升温时在熔解前及产生了热分解，或者即使融解由于分子量高仍不能获得充分的流动性。熔融纺丝的装臵如图。由于螺杆纺丝机一边挤出一边加热熔融的材料，由计量泵计量后经纺丝喷嘴挤出纺丝。经设臵在下方的卷曲装臵卷曲而得到纤维。在纺丝线上设臵了保温筒、冷却筒、卷曲罗拉等装臵。一般经此种工艺纤维的高次构造还没有发展到能作为纤维使用的微细构造。为控制其纤维构造，必须经如图所示的装臵经牵伸和热处理工序，也可将后加工工序直接相连，称为纺丝直接牵伸一步法。此处被纤维所要求的的高次构造可充分发挥分子内的共有结合力，使分子链沿纤维轴向高度取向，并经热处理，使其形成充分发达的结晶构造。可是由于访粘法、循环上浆法等无纺制造工艺及其纤维化机理与熔融纺丝法大致相同。此时与后面叙述的超高速纺丝法相同都是经纺丝直接得到纤维二不需经牵伸和热处理工序而直接得到构成制品的纤维。所以熔融纺丝法是重要的。熔融纺丝过程的动力学不限于熔融纺丝，为了使高分子材料的熔融会、流动化，对其施加力使其边变形边冷却，使其具有某种形态。为了解析熔融成形工艺，必须连立求解：物质守恒方程；运动量守恒方程；热平衡方程；本构方程。图3为表达熔融纺丝工艺的模型。下面给出上述方程式。此外，假定纤维非常细，纤维断面内的所有参数是常数。离纺丝喷嘴的距离为X，时间t为独立变量，由此可导出如下的平衡方程式：物质守恒方程式：从纺丝板喷出的流体在沿纺丝线移动的过程中高聚物的质量不变，A、V分别为纺丝线的截面积和某时刻其移动的速度，则：?A?(AV)?0?t?X力平衡方程：纺丝线上的张力F的平衡式。式中第一项为材料的移动速度变化时产生的惯性力，第二项为重力，第三项为空气阻力。此处为密度，g为重力加速度，R为纤维半径，?f为空气阻力应力。?F?V?V?A(?V)?Ag?2?R?f?X?A?X热平衡方程：纺丝线上温度T的变化是由于从纺丝线的侧面向四周的热移动造成的。热传递系数为h,比热为C。则：?T?T2h?V?(T?Ta)?t?X?CPR本构方程：力与材料的应力和变形的关系。此处用单纯的粘度的牛顿粘性式表示。?VF?XA?在稳定的纺丝条件下，各项参数不随时间而变化，称为定常状态。在定常状态下，不存在时间微分的项。此时式变为AV=
