2025年浙江理工大學(xué)考研紡織材料學(xué)試題題庫及答案一、名詞解釋1.超分子結(jié)構(gòu)：指纖維中大分子鏈通過氫鍵、范德華力等次級鍵相互作用形成的有序聚集結(jié)構(gòu)，是介于大分子鏈構(gòu)象（一級結(jié)構(gòu)）和纖維宏觀形態(tài)（三級結(jié)構(gòu)）之間的中間結(jié)構(gòu)層次，直接影響纖維的物理機械性能和功能特性。2.斷裂比功：纖維或紗線斷裂時單位體積材料所吸收的功，綜合反映材料的強度和延伸性，計算公式為斷裂功除以試樣的初始體積，是衡量材料韌性的重要指標(biāo)。3.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）：非晶態(tài)高聚物從玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間下限，此時大分子鏈段開始運動，但整個分子鏈仍無法移動，是影響纖維熱性能（如熱收縮、加工溫度）的關(guān)鍵參數(shù)。4.纖維的疲勞破壞：纖維在周期性重復(fù)應(yīng)力作用下，內(nèi)部缺陷逐漸擴展導(dǎo)致斷裂的現(xiàn)象，與應(yīng)力大小、循環(huán)次數(shù)、纖維結(jié)構(gòu)（如結(jié)晶度、取向度）及環(huán)境條件（溫濕度）密切相關(guān)。5.織物的懸垂性：織物因自重而下垂的能力，反映織物的柔軟度和視覺美感，常用懸垂系數(shù)（懸垂面積與原面積的比值）或懸垂波數(shù)（下垂時形成的波峰數(shù)量）評價。二、簡答題1.簡述纖維結(jié)晶度對其力學(xué)性能的影響機制。答：結(jié)晶度是纖維中結(jié)晶區(qū)占總體積的比例。①當(dāng)結(jié)晶度增加時，分子鏈排列更規(guī)整，分子間作用力增強，纖維的初始模量、斷裂強度提高（結(jié)晶區(qū)承擔(dān)主要應(yīng)力）；②但結(jié)晶度過高時，非晶區(qū)減少，分子鏈段運動受阻，斷裂伸長率下降，纖維變脆；③結(jié)晶度較低時，非晶區(qū)較多，鏈段易滑動，斷裂伸長率大，但強度和模量較低。例如，高結(jié)晶度的滌綸（如工業(yè)絲）強度高但彈性稍差，低結(jié)晶度的普通滌綸則更柔軟。2.分析紗線毛羽的主要影響因素及控制方法。答：影響因素：①纖維性能：短纖維長度短、細(xì)度細(xì)、卷曲少，毛羽多；②紡紗工藝：細(xì)紗機鋼絲圈磨損、錠速過高、羅拉隔距過大易增加毛羽；③紗線結(jié)構(gòu)：股線毛羽少于單紗，緊密紡工藝可減少毛羽；④后加工：絡(luò)筒張力過大、清紗器摩擦?xí)黾用??？刂品椒ǎ哼x用長絨棉或高卷曲纖維；優(yōu)化紡紗工藝（如降低錠速、使用網(wǎng)格圈緊密紡）；絡(luò)筒時采用低張力和毛羽減少裝置；后整理中通過燒毛或上漿減少表面毛羽。3.說明織物透氣性與哪些結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)，并簡述其作用規(guī)律。答：相關(guān)參數(shù)及規(guī)律：①織物緊度：緊度越大（經(jīng)緯密度高或紗線粗），織物中孔隙率越小，透氣性越低；②紗線線密度：細(xì)紗線形成的織物孔隙小且多，透氣性可能低于粗紗線織物（需結(jié)合緊度綜合判斷）；③織物組織：平紋組織交織點多，孔隙小，透氣性低于斜紋或緞紋；④纖維種類：吸濕性強的纖維（如棉）濕潤后膨脹，孔隙縮小，透氣性下降；⑤厚度：厚織物因空氣層阻力大，透氣性通常低于薄織物（但需排除緊度影響）。4.解釋紡織材料吸濕滯后現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。答：吸濕滯后指同一相對濕度下，材料從放濕（解吸）達(dá)到平衡時的回潮率高于從吸濕達(dá)到平衡時的回潮率的現(xiàn)象。原因：①吸濕時，纖維內(nèi)部大分子鏈間的氫鍵部分?jǐn)嗔?，水分子進(jìn)入非晶區(qū)，鏈段被水束縛，后續(xù)吸濕性降低；②放濕時，已進(jìn)入的水分子與大分子鏈形成的氫鍵較穩(wěn)定，部分水分不易脫出，導(dǎo)致解吸平衡回潮率更高；③纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不可逆變化（如溶脹后未完全恢復(fù)）也會加劇滯后，如羊毛、棉等吸濕性強的纖維滯后現(xiàn)象更明顯。5.比較棉纖維與滌綸纖維的熱學(xué)性能差異，并說明其在加工中的應(yīng)用。答：差異：①棉纖維（天然纖維素纖維）：無明顯Tg，240℃開始熱分解（脫水炭化），400℃劇烈燃燒，極限氧指數(shù)（LOI）約18，易燃；②滌綸（聚對苯二甲酸乙二醇酯）：Tg約67-81℃，Tm約255-260℃，300℃以上熱分解，LOI約21-22，熔融燃燒。應(yīng)用：棉纖維加工溫度需低于150℃（避免損傷），染色常用高溫高壓（130℃以下）；滌綸可承受180-200℃的熱定形（利用Tg以上鏈段運動），但需避免超過Tm導(dǎo)致熔融，其耐溫性優(yōu)于棉，適合制作高溫環(huán)境用織物（如阻燃工裝基布）。三、論述題1.從分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)角度，論述羊毛、蠶絲、滌綸的拉伸斷裂性能差異及原因。答：羊毛（角蛋白纖維）：分子鏈含大量二硫鍵（-S-S-）和氫鍵，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)為α-螺旋構(gòu)象（未拉伸時），結(jié)晶度約30-40%。拉伸時，α-螺旋先展開為β-折疊（取向），二硫鍵斷裂吸收能量，故斷裂伸長率大（25-35%），初始模量低（1-2cN/dtex），斷裂強度中等（1.5-2.0cN/dtex），表現(xiàn)出“高伸長、低模量、中等強度”的特點。蠶絲（絲素蛋白）：分子鏈以β-折疊為主（結(jié)晶度約50-60%），含大量甘氨酸、丙氨酸（小側(cè)基），分子間以氫鍵和范德華力結(jié)合。拉伸時，結(jié)晶區(qū)不易破壞，非晶區(qū)鏈段滑動有限，故斷裂伸長率較低（15-25%），初始模量較高（4-6cN/dtex），斷裂強度較高（3.0-3.5cN/dtex），表現(xiàn)為“中等伸長、較高模量、較高強度”。滌綸（聚酯）：分子鏈為線性芳香族結(jié)構(gòu)（苯環(huán)剛性大），聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中結(jié)晶度約40-50%，取向度高（紡絲拉伸后）。拉伸時，非晶區(qū)鏈段先取向，結(jié)晶區(qū)承受主要應(yīng)力，苯環(huán)限制鏈段運動，故斷裂伸長率較低（20-30%），初始模量高（8-10cN/dtex），斷裂強度高（4.0-5.0cN/dtex），表現(xiàn)為“低伸長、高模量、高強度”。差異本質(zhì)：羊毛的二硫鍵交聯(lián)和螺旋結(jié)構(gòu)賦予其高彈性；蠶絲的β-折疊結(jié)晶和小側(cè)基提供較高剛性；滌綸的剛性苯環(huán)和高取向度使其強度和模量最高。2.分析溫濕度對紡織材料強伸性能的影響機制，并舉例說明實際生產(chǎn)中的應(yīng)對措施。答：溫度影響：①溫度升高時，分子熱運動加劇，非晶區(qū)鏈段運動能力增強，纖維初始模量下降；②對于結(jié)晶性纖維（如滌綸），溫度接近Tg（67-81℃）時，鏈段開始運動，斷裂伸長率增加，強度先下降后趨于穩(wěn)定（因結(jié)晶區(qū)未破壞）；③溫度超過熱分解溫度（如棉>240℃），大分子鏈斷裂，強度急劇下降。例如，滌綸熱定形需控制在Tg以上（180-200℃），利用鏈段運動消除內(nèi)應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性。濕度影響：①吸濕性纖維（如棉、羊毛）吸濕后，水分子進(jìn)入非晶區(qū)，削弱大分子間氫鍵，鏈段易滑動，斷裂強度下降（棉濕強約為干強的105%例外，因纖維素分子間新氫鍵形成），斷裂伸長率增加；②疏水性纖維（如滌綸、丙綸）受濕度影響小，強伸性能基本不變。例如，毛紡廠需控制車間濕度（65-70%RH），避免羊毛因過度吸濕導(dǎo)致紡紗斷頭；棉紡廠絡(luò)筒工序需適當(dāng)加濕（55-60%RH），利用棉的濕強優(yōu)勢減少紗線斷裂。3.結(jié)合纖維改性技術(shù)，論述提高織物抗起毛起球性的主要途徑及原理。答：抗起毛起球性差的本質(zhì)是纖維易從織物表面抽出形成毛羽，毛羽糾纏成球后難以脫落。提高途徑：（1）纖維結(jié)構(gòu)改性：①增加纖維長度（如使用長絨棉或高卷曲羊毛），減少短纖維含量，降低毛羽提供概率；②提高纖維初始模量（如滌綸通過提高結(jié)晶度或取向度），使毛羽剛硬不易糾纏；③引入化學(xué)交聯(lián)（如羊毛的防縮處理，通過氯化-樹脂法封閉鱗片，減少纖維間滑動），降低纖維抽出能力。（2）紗線結(jié)構(gòu)優(yōu)化：①采用股線（如雙股紗），單紗間摩擦力大，毛羽被包裹；②使用緊密紡工藝（如網(wǎng)格圈緊密紡），減少邊緣纖維伸出，降低毛羽數(shù)量；③增加紗線捻度，提高纖維間抱合力，減少毛羽抽出。（3）織物后整理：①燒毛整理（通過火焰或熱板去除表面毛羽），直接減少起毛源；②樹脂整理（如聚氨酯涂層），在織物表面形成連續(xù)膜，固定纖維末端；③酶處理（如纖維素酶處理棉織物），水解纖維表面的微纖，減少毛羽。（4）功能纖維應(yīng)用：①使用異形截面纖維（如三角形滌綸），表面摩擦系數(shù)大，毛球易脫落；②加入抗起球改性纖維（如陽離子改性滌綸，分子鏈間作用力增強，不易起毛）。原理核心是通過減少毛羽提供、增強纖維間抱合力、加速毛球脫落三個維度，阻斷起毛起球的“毛羽形成-糾纏成球-球核固定”過程。四、計算題1.某棉型紗線（公定回潮率8.5%）的實際稱重為100g，實際回潮率為10%，求其公定重量。解：公定重量=實際重量×(1+公定回潮率)/(1+實際回潮率)=100×(1+8.5%)/(1+10%)=100×1.085/1.1≈98.64g2.一根滌綸長絲（密度1.38g/cm3）的直徑為20μm，計算其線密度（特克斯，tex）。解：線密度（tex）=10?×體積×密度=10?×(πr2L)×密度/L（L為長度，約去）=10?×π×(10×10??m)2×1.38×103kg/m3（轉(zhuǎn)換單位）=10?×π×10?1?×1.38×103=π×1.38×10?1≈0.433tex3.某纖維的斷裂強力為5cN，線密度為1.67dtex（1dtex=0.1tex），計算其斷裂強度（cN/dtex）和斷裂應(yīng)力（MPa）。解：斷裂強度=斷裂強力/線密度=5cN/1.67dtex≈2.99cN/dtex≈3.0cN/dtex斷裂應(yīng)力=斷裂強力/(截面積)=5×10??N/[π×(d/2)2]，需先求直徑d：線密度（tex）=1.67dtex×0.1=0.167tex=0.167g/km=0.167×10?3kg/1000m=1.67×10??kg/m體積密度=質(zhì)量/(體積)=(1.67×10??kg/