芯层溶剂经扩散穿过皮层而在表面蒸发使芯层物质减少，造成皮层塌陷，与溶剂扩散速度相比，蒸发速度越快，纤维截面就越容易从圆形变为豆形，甚至犬骨形。
（3）在湿法纺丝过程中，可以通过调整凝固浴浓度和温度等工艺参数使用圆形喷丝孔纺出圆形，豆型及哑铃形等多种截面形状的纤维
08 第八章 再生纤维素纤维
1、简述粘胶纤维生产的基本过程？
(1)粘胶的制备：包括浆粕的准备、碱纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的制备及溶解。
(2)粘胶的纺前准备：包括混合、过滤和脱泡。 (3)粘胶的纺丝及纤维的拉伸。
(4)粘胶的后处理：包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥等。粘胶长丝还需进行加捻、络丝分级包装等加工；粘胶短纤维则需经切断、打包等。
√2、写出黄化过程发生了哪些主要反应？
1）黄化过程的主反应（可逆平衡反应）
碱纤维素的黄化反应发生在大分子的葡萄糖基环的羟基上，反应式表示如下：
X取代度，表示一个葡萄糖基环中被取代羟基数或结合黄原酸基数。亦用r值表示黄化反应程度(酯化度)。r指平均每100个葡萄糖基环结合CS2的mol数目。 (2)黄化时的副反应
黄化体系复杂，有碱纤维素、NaOH、CS2、半纤维素、水，反应过程又有许多生成物，如纤维素黄酸酯、多硫化物等，在主反应发生的同时，亦发生了复杂的副反应。副反应主要有三类： 1)纤维素黄酸酯的水解和皂化：
2）CS2与NaOH反应：
3)半纤维素的黄化反应及其黄化产物的分解：
3、简述纤维素黄酸酯的溶解历程？
纤维素黄酸酯的溶解历程
是NaOH和水分子向黄酸酯内部扩散，黄酸基团发生溶剂化作用，黄酸酯先行溶胀，大分子间距离扩大，当极度溶胀就可溶解而成粘胶。
①溶胀和溶解→非晶区→溶剂化微晶的表面→渗入微晶的内部→片状晶胞溶胀
→微晶亦受到破坏→黄酸酯分子或其分子束分散进入溶液→完成溶解过程。 ②纤维素黄酸酯的溶解是建立在NaOH和水单方面向黄酸酯(扩散系数少三个数量级)扩散的基础上的。高聚物的溶解，实际上是经历了先润胀，后溶解(无限溶胀)的两个阶段；而且这种溶解实际上是从纤维素黄酸酯颗粒表面逐步向中心进行的。
③由于纤维素黄酸酯的溶解过程为放热反应，总的热效应△H<0；从热力学角度考虑，纤维素黄酸酯在稀碱中的溶解过程是能够自动进行的；过程的推动主要是能的因素(△H)起作用。低温更有利于溶解。
4、简述粘胶纤维的纺前准备过程？为什么要进行纺前准备？ 纺前准备：
经过后溶解的粘胶，它的凝固能力较低，并含有多种固态杂质及气泡，故需进行混合、熟成、过滤和脱泡，以制得具有良好可纺性能的、清净而均一的纺丝粘胶，然后送去纺丝。
?混合：一是减少各批粘胶由于制造工艺或操作上的波动而引起的质量不均匀性，保持成品纤维品质的稳定；另一是粘胶混合机容积较大，可以贮存几批粘胶。当生产发生暂时故障时，它就起着暂时缓冲的作用，以保证生产的稳定性。 ?熟成：粘胶在放置过程中发生一系列的化学变化和物理化学变化，称为粘胶的熟成。
?过滤：是滤除粘胶中不溶解的或半溶解的粒子及机械杂质，以使纺丝拉伸过程顺利进行和提高成形纤维的质量。
?脱泡：粘胶中的气泡，会使纺丝发生困难，并且会使成品纤维的品质下降。纺丝断头或“气泡丝”，降低成品纤维的强力。为此，粘胶在纺丝前必须经过脱泡。在常规的粘胶纺丝中，空气泡的含量应小于0.001％。
5、凝固浴的组成及作用是什么？
凝固浴的基本作用：是使粘胶细流按控制的速度完成凝固和纤维素黄酸酯的分解过程，以配合适当的拉伸，获得具有所要求的结构和性能的纤维。
凝固浴的组成：各品种粘胶纤维的纺丝凝固浴，均采用含有H2SO4、Na2SO4、ZnSO4三组分的水溶液，为了某些工艺目的和改善纤维物理机械性能，还会加入少量有机化合物作为变性剂。 凝固浴中各组分的作用如下：
硫酸作用：一纤维素黄酸酯分解，纤维素再生并析出(再生凝固)；二中和粘胶中的NaOH，使粘胶凝固(中和凝固)；三粘胶中的副反应产物分解。
硫酸钠的作用：一是作为强电解质，能促使粘胶脱水凝固(盐析凝固)；二是作为强电解质硫酸盐与硫酸的同离子效应，能有效地降低凝固浴中H＋的浓度，延缓纤维素黄酸酯的分解，以使初生丝束离开凝固浴时仍具有一定的剩余酯化度，具有一定的塑性，能经受一定程度的拉伸并使分子取向，有利于提高纤维的物理机械性能。
硫酸锌：除具有硫酸钠的作用外还有下列两个特殊作用。(1)与纤维素黄酸钠作用，生成纤维素黄酸锌；(2)纤维素黄酸锌作为众多而分散的结晶中心，避免生成大块晶体，使纤维具有均匀的微晶结构，不但提高纤维的断强、延伸度和钩强，还改善纤维的柔韧性。
√6、粘胶纤维成型过程中的化学反应主要有哪些？对成型有何影响？
1.主反应
指与粘胶的凝固和纤维素再生有直接关系的反应，包括黄酸酯的分解与纤维素的再生和中和反应。
（1）黄酸酯的分解与纤维素的再生
分两步进行。第一步进行很快，而第二步反应相对较慢，整个过程进行的速度决定于第二步反应的速度。
第一步反应纤维素黄酸酯徐徐分解成纤维素黄酸，它是一种弱酸。第二步反应使纤维素再生成纤维素Ⅱ，大分子上游离出的羟基增多，大分子间相互作用(氢键)加强，粘胶体系稳定性下降。
（2）中和反应
粘胶中的NaOH被凝固浴中的H2SO4中和，粘胶中游离碱浓度下降，粘胶的稳定性降低。
√7、简述粘胶纺丝的影响因素及工艺控制。
1.粘胶的组成及性质 （1）组成
粘胶组成：主要组分(α-纤维素和NaOH)含量。α-纤维素含量高，有利于提高成型纤维强度和降低成本，但会使粘胶结构粘度上升和熟成加快，工艺控制困难
（2）粘度
粘胶可纺性是粘胶粘度和表面张力的函数。故凡影响粘胶粘度及表面张力的因素，都会显著地影响粘胶的可纺性能。 3）熟成度
反映粘胶“老”、“嫩”程度。在一定的条件下，纺丝粘胶有一个最适宜的熟成度。普通粘胶纤维纺丝时，粘胶的可纺性随熟成度提高而变好，在NH4Cl值达到8～12时，可纺性最好。 （4）粘胶中的粒子及气泡
粒子：对可纺性及成品纤维品质影响极大。大于喷丝孔直径的粒子，会堵塞喷丝孔，造成单丝断裂或纺丝断头；微细的凝胶粒子，带入初生纤维中，形成纤维结构上的缺陷。这些都是引起纤维变异，单丝断裂，形成粘胶块，甚至引起纺丝断头的重要原因。 气泡：也是造成可纺性及成品纤维品质下降重要原因。纺丝粘胶除要充分脱泡外，还要避免粘胶管道密封不良而混入气泡和在管道上受热分解而产生微细的气泡。
8、粘胶纤维湿法成型与其它合成纤维湿法成型(如腈纶、维纶等)成型的重要区
别是什么？
（1）纤维素未熔融即分解（2）在纺丝过程中完成纤维素黄酸酯分解的化学过程。
9、粘胶纤维后加工中如何进行物理脱硫和化学脱硫？
（1）水洗 ：水冼可除去纤维上的硫酸、硫酸盐和丝条表面上部分硫磺（物理脱硫）。
（2）水洗后，硫磺大部分被洗去（1～1.5％下降至0.25～0.4％），剩余的硫磺大部分包埋于纤维内部，故需用化学法脱硫。脱硫剂通常用NaOH、Na2S、Na2SO3等。
10、NMMO的结构特点及溶解特性是什么？
结构特点：
在干态常温下为粉末状固体，熔点为172℃。由于具有较强的氧化性，在150℃以上有爆炸的危险。
NMMO分子中有活性氧原子，吸湿性强，可形成多种水合物。结合水量不同，其物性及对纤维素的溶解能力就不同。 溶解特性：
NMMO能溶解纤维素，是因为其甲基胺氧化物的氧原子有很强的极性，能与纤维素大分子上的羟基形成强的氢键，生成纤维素—NMMO络合物。这种络合作用先是在纤维素的非晶区内进行，破坏了纤维素大分子间原有的氢键。由于过量的NMMO溶剂存在，络合作用逐渐深入到结晶区内，最终使纤维素溶解。 其含水量不同，对纤维素的溶解能力亦不同。
干态：良好溶解性，熔点高172℃，氧化力强；
易使纤维素分解，高温下NMMO有爆炸危险； ＞4.5％H2O： ＞ 75℃熔化， ＞ 80℃良好溶解性； ＞19％ H2O： 丧失溶解能力。
√11、简述里奥赛尔纤维的工艺流程，与传统的粘胶纤维相比有何优点？
生产过程包括三个主要工序，即原液制备（浆粕粉碎，混合，溶解，过滤，脱泡），纺丝及纤维后处理（纺丝，拉伸，纤维水洗，上油，烘干）和溶剂回收（过滤，蒸发，浓缩）。
优点：
(1)原料及生产过程对环境没有或者很少污染。采用的溶剂NMMO是一种氨基氧化物，对人体和环境生物几乎没有毒性。而生产又是在较完善的密闭和循环过程中进行，NMMO回收容易，废水、废气的排放量少。
(2)生产过程简单。采用NMMO溶剂，直接溶解纤维素，制成纺丝溶液，避免了粘胶原液生产中的多段化学反应过程。因此比粘胶工艺少了碱化、老成、黄化和熟成等工序，生产流程大大缩短，只有粘胶工艺的2／3或l／2。减少生产设备，降低能耗，提高生产效率。
(3)具有优良性能。除能保持纤维素纤维的优点外，其物理机械性能和综合性能还优于粘纤，部分性能优于棉。 12、什么是“绿色”纤维？
Tencel纤维：它除具有天然纤维和粘胶纤维的性能外，还具有强力高、触感
柔滑、悬垂性好等特点，被广泛用作高级时装料，制作牛仔服、休闲服，在欧、美、日非常流行。由于其在生产过程中无毒性物质排放，故有“绿色”纤维之称。
第十章 塑料成型加工
1、 简述塑料物料混合及分配原理？
（1） 扩散作用：利用各组分之间的浓度差，使组分微粒从浓度大区域向度小区域迁移，从而达到组成均一。 （2） 对流作用：两种或两种以上的物料各自向其它物料占有的空间流动，从而达到组成均一。
（3） 剪切作用：利用机械的剪切力使物料组成达到均一。
实际上在混合过程中，这三种作用都是同时进行的，只是在一定条件下，其中的某种占优势而已。对于塑料，粉状原料的混合主要靠对流来完成；使用的密炼饥、双辊塑炼机、挤出机等的混合主要靠剪切作用来完成。 √2、何为塑化?塑化与熔化有何区别?
塑化：塑料在料筒内劲加热达到流动状态，平且有良好的可塑性的全过程。 熔化：物质从固态转变成液态的相变化。
区别：塑化是特定条件下的一段过程，熔化时状态的改变
3.简述塑料挤出成型的特点即挤出理论？
挤出成型主要是对物料的辅送和塑化，并且在压力下迫使物料通过机头口模.从而得到所要求的制品。 特点：
①适应性强；②应用范围广；③生产过程连续，生产效率高；④投资少，见效快。
4、 热塑性塑料和热固性塑料成型加工的特点是什么？
热塑性塑料以热塑性树脂为基础，在加热状态下能熔化，其间只经历物
理过程，不发生化学变化。
热固性塑料以体型结构的聚合物为主要成分，与热塑性塑料不同，它受热不具有熔体流动性。热固性塑料成型加工的特点是，所用原料树脂为分子量较低的线型或支链结构的预聚体，其分子内含有反应性基团，在成型为塑料制品的过程中同时发生固化反应，即由线型或支链型结构转变为体型结构聚合物。热固性塑料的成型方法一般有模压成型、传递模塑，还有注射成型。 √5、注射成型中分流梭的作用是什么？
分流梭是装在料筒靠前端的中心部分，形如鱼雷的金属部件，其作用是将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料分流，以加快热传递。同时塑料熔体分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，剪切发热使料温升高、黏度下降，塑料得到进一步混合和塑化。螺杆式注射机通常不需分流梭，因螺杆均化段已具上述效果。
高分子材料加工工艺学习题答案
