
纤维应用物理学,高绪珊,吴大诚,PDF。电子目录,52M。: ^* P/ ]9 ^7 G( q( P9 V! ]- U
内容提要* r; v1 t% o' V6 Y4 M$ J I6 }4 W3 O
本书针对纤维应用基础理论及纺织工 程 技 术 发展的需要,总结出纤维应用物理学的理论系统。全面论述纤维(包括天然纤维和化学纤维)结构的形成和表征,纤维结构与性能的关系,以及在化学纤维制造过程中纤维结构的形成,在纺织、染整加工和纺织品使用过程中结构性能的变化,并展望21世纪的纤维发展。
: I F$ v: U S& {5 I8 O本书可供从事纤维材料及其加工应用的科学研究、工业生产的有关技术人员阅读,也可供大专院校有关专业的师生参考。4 Z% V$ A2 a$ _: L$ E6 r
本书由高绪珊、吴大诚反复讨论、确定大纲,编写人员的分工如下:( K" f" |0 L( H% u/ a
第一 、 二 章 高 绪 珊
2 b. x( [: U& E h# L1 D3 R0 H第三章 江锡夏 李振华
. H- p' O% |% s第四章 高绪珊 童俨
4 f" v8 M: ]7 f( _" }6 Q: z3 ^& D( j: c第五章 童俨 李燕立( M! }/ p* F! A; P; w/ M
第六章 解孝林 吴大诚' G, K0 | a& t0 m$ r
第七章 童俨 李瑞霞 吴大诚 高绪珊 吴行
3 e6 x. G8 B3 h1 g6 P' Q. w第八章 高绪珊 童俨 吴大诚. C/ X* V/ H5 k0 ~3 Z
全书由高绪珊、吴大诚统一定稿并审 稿。
$ T C0 m0 r9 P: ^3 p4 w2 F5 N目录. Q# \- V/ i4 q7 Q4 l4 T
第一章 概论 15
; W: b: q0 i1 ~7 E+ Z( u 第一节 纤维应用物理学的发展 156 f. T; {5 W5 b$ p# X
一、纤维物理学的发展历史 15
* y! `3 V( s) c 二、现代纤维技术的进步和纤维应用物理学的进展 16
$ z9 Y* L8 H+ Z: D2 [0 | 第二节 纤维的结构和性能 186 Z) ?5 g% j; w% Q: j) l# V C
一、单纤维结构 18
0 |7 ^- O$ Q5 M1 u7 i 二、纤维集合体的结构和特征 22. f+ e% J5 u! c. v4 u5 L" f' ]
三、超纤维集合体开发的现状与未来 27' Y3 c/ j+ p+ M. n& R& z6 ]& m
第三节 单纤维和纤维集合体的次(维)概念 28
0 O: m+ h7 F$ q' Y; J 一、概述 28
+ A: }* R0 h f7 a: S 二、纤维材料科学的次(维)分类 32/ j( m2 {" C8 m
第四节 纤维材料的结构设计和控制 369 K5 @2 m* m# `
一、概述 36
# @# X1 Q- m: h# F2 D 二、超(维)纤维结构的形成 37
$ `8 s" d# }# x( ? 三、单纤维的设计和控制 425 ?4 }& X4 F5 Y8 v3 J) H
四、纤维集合体的设计和控制 50+ _- y( r" M b2 W* O
第五节 纤维应用物理学的研究内容和方向 54
# d2 R( u& k" y" H& _" u3 c% \ 一、纤维应用物理学的基本内容 54: b' [$ ?0 H1 j. L" z0 e
二、根据纤维的系统科学技术开发综合功能性纤维材料 56& n) X0 Q9 y: M+ H6 x( F+ i
三、纤维成形新机理和超前沿纤维的开发 56' [8 h" f0 R% i6 f
主要参考文献 57
* q0 h4 X) f( L第二章 纤维结构的表征 59
& u4 @( h1 F/ D& a2 R% J. I 第一节 纤维的形态结构 59
' ?3 Q6 }4 S* e; ~ 一、天然纤维的组成及其特殊形态结构 60
+ \) u v% ^% e5 D (一)羊毛纤维的结构特征 61
* _. s3 [" y& m0 | (二)蚕丝的结构特征 72# S$ g$ `' u" e# n" R
(三)棉纤维的结构特征 77! m1 ~: @% K) y( i& U, e+ ^' w
(四)麻纤维的结构特征 81
9 B: M2 n3 J. `3 @, c4 c7 h; i 二、纤维形态结构的基本特征 83
8 l, U2 f6 D) @; v (一)纤维外部形态的基本特征 848 y3 y# H" c# H7 x: F; h- z
(二)纤维的截面形态结构 111
, |; o, Q: ?0 N6 s; y0 Q& ^, q' _2 @ (三)纤维的表面形态结构 121
( O$ y: X5 H3 m6 L+ n& ?9 J 第二节 纤维大分子的聚集状态和纤维结构的发展过程 125
; ?1 ^; {: o! b" F, ] 一、大分子的内聚能密度和对称性 125
% k* q* e, B( [1 L; R# `1 ^; b (一)大分子的内聚能密度 125
0 w7 b: N5 \$ i2 V (二)大分子的对称性 127
# O0 {/ `. a3 j& p 二、高分子熔体或浓容液的等温结晶 130
4 {1 f3 P$ m* D2 a3 D (一)线性高分子在稀溶液中结晶 130/ ?% r8 I* L# i [
(二)球晶的生成、成长及其性质 132
$ ~. R; @) u# Z (三)高分子熔体或浓溶液的等温结晶 134+ W$ V; ~# i6 {$ [
三、纤维的微晶结构 138! _+ @3 e) `( `" C2 v6 h2 F7 c
(一)束状结晶和微纤构造 138
! A2 G3 {) u* F+ r E, o& C( O- I (二)纤维的结晶组织和结构模型 142- B3 P; F5 B4 {: m( w* Z# M, s
四、纤维的结晶结构和结晶热力学 148' y; `) A S7 n. _/ Q, |
(一)结晶分子链的构象及热力学影响因素 149, }: a# b: R4 A. V
(二)高分子结晶单元中分子链填充构造的表征 1506 ?9 i7 q" F! j: D- _6 l
(三)常见成纤高聚物的晶型和晶胞结构 1529 p6 L" P" w* ?0 `! b
第三节 纤维成形及其取向和结晶 1588 q t: {$ g2 D" E
一、纺丝成形及纤维结构的形成 158- D* T" P7 ?: h! [" E) V% }
二、高速纺丝的取向结晶 1638 @0 l, w7 J& c
三、硬弹性纤维的结构特征 1850 j2 f/ U& Y7 }0 G+ _, V' R
主要参考文献 1956 M) d9 ]- E# \
第三章 熔体纺丝 198* ^1 a2 w0 ?6 @4 w4 S" A9 N2 s8 Q
第一节 熔体纺丝的一般特征和基本规律 198+ }0 _9 B3 t1 `$ G& B
第二节 高聚物熔体的基本特征 202
7 S4 z/ D" I) o7 ~! b' D/ K 一、高聚物熔体的流变性 202
6 S g! d' g f# f+ V3 m1 l 二、孔道中熔体的流动与挤出胀大 220
" _! M9 b2 X+ E; E2 q1 S 三、高聚物熔体的可纺性 2264 a9 H( ^- P7 a6 r/ S2 O
第三节 纺丝线上各参数的变化 229, `; X/ ~+ ~: X9 d! e$ g
一、纺丝线上的直径变化和速度分布 229
, Z3 t( V) _$ a6 X) Q; j) L 二、纺丝线上的力平衡 234
( x- i! w: g* \ 三、纺丝线上的传热和温度分布 237
7 i, ]* \, J f5 s4 Y 四、拉伸共振现象 242
2 I. g' ~. K+ o$ I o 五、非稳态纺丝 244
& F1 B L3 ^: [1 s) Q 六、熔体纺丝过程的计算机模拟 249
$ h/ v& K! K, q. j5 ~ 第四节 纤维结构性能与纺丝条件的关系 258
/ k, `, g& N& |" [ 一、熔纺过程中纤维结构的形成与发展 2585 w) o# Z: p, B$ r( ~2 f3 p2 `
二、高聚物原料特性对纤维结构性能的影响 268* o, A" \2 \' \/ t' x
三、纺丝工艺条件对纤维结构性能的影响 275
! N/ Q! b( P% \ 四、纤维横截面上的结构差异和不均匀性 281. j; h" {) n Q& R, A6 _
第五节 熔体纺丝工艺的新进展 284; ?' k7 J& Z2 j$ L
一、熔体直接纺丝 284
1 g* ^6 e1 J$ ]- G" Z* J 二、高速纺丝 2854 J9 i' o; t1 \: l, n- m! A3 h
三、双组分纺丝 292
- s# T$ X& S. `: C 四、熔喷纺丝 297" j. | ? I- w7 b4 m* d4 _8 D u
主要参考文献 301& A' r6 j% C" [* r+ R+ }* i9 }
第四章 溶液纺丝 305. o3 ]/ _0 E! k P2 q
第一节 纺丝溶液的制备 305
]8 _" R+ N4 e; N. k& B 一、溶解过程的热力学 305* `' o3 k W# c B# b) c
二、溶解过程的动力学 312! ~9 B5 h8 u& {4 I7 d7 Q1 S' [: b- l
三、纺丝溶液的流变性 313
2 v5 b2 q: s1 C% r 第二节 溶液纺丝的沿纺丝线解析 3208 M! x+ h2 `, N) _- _, N5 Y1 b
一、纺丝原液的固化成形及纺丝条件的影响 320
5 i7 I8 q4 W* q" {9 {9 T 二、纺丝线上各参数的变化 325
" f8 B& v7 L' Y$ s9 m8 E (一)溶液纺丝的概要 325 n) ?" k l ~# O, U4 K
(二)纺丝线上的受力分析 3272 R7 J5 t3 Q6 S) g! J7 [
(三)纺丝线上的传热分析 332
. V2 l! j) V1 D4 X7 N 第三节 纤维结构的形成和构造的发现 3365 B7 U+ s$ \6 h3 ?* S0 r5 S4 w+ H
一、干法纺丝过程中的结构变化 336* J# p7 B1 D; D9 J4 l- |
二、湿法纺丝过程中的结构变化 343' w6 o: [( p% O P* [ C
三、纤维成形过程中的分子取向 352% e$ N0 N2 x9 l5 _1 ^7 q" z
四、拉伸和平衡、热处理过程中的分子取向 3556 e2 w7 p6 \, k8 h1 r
主要参考文献 358" R+ |1 d, c: G0 w) J0 `" B1 Q
第五章 拉伸和热定形 360
" F! r% x* {! Z, g 第一节 拉伸和热定形过程的特征 360
4 V& l! Y' E5 K7 {' ~ 一、拉伸过程研究的现状 360+ N6 _' b) r* d
二、拉伸过程的作用和特征 361; }! o8 \$ ?' i3 b0 G( ^1 s1 a8 s
三、热定形过程的作用和特征 3624 d0 C2 K8 o& N+ {
第二节 拉伸过程的物理原理 363
1 l. R( S4 A1 e" ^ I6 _9 G 一、拉伸流变学 3633 i* U9 J' h& j- d
(一)WLF方程及其物理意义 363
# W2 G1 R$ ~2 ]" g (二)时间—温度参数变换原理 366, @- `% O" K0 i0 e2 T; _
二、纤维拉伸变形过程的力学行为 369
( F1 ]% D5 q9 f 三、用于研究拉伸过程的各种理论 379) Z4 F& k: _ H8 ]9 K! `
四、分子网络理论基础 3829 ?3 r5 N& H) C2 u, v
(一)弹性体形变的热力学 382$ K6 ~0 X) C; S b! x( w
(二)弹性体形变的统计力学理论 386
* p! T# ~) R, i' R; o (三)弹性体的模量及应力—应变的行为 389
) B" g% O' B2 H6 b2 N; N6 M% t 五、网络理论的发展 390; u4 k. w6 \" L: i& t& J
(一)Mooney-Rivlin方程 391
! ~6 l% X% Z. s* s. ^- O5 f (二)滑动链理论的发展 393) E) G! X3 _9 ]" [& P" |
第三节 拉伸过程中纤维结构的变化 401( I0 g" A$ Q" b, E' D3 F
一、概述 401) G" x0 o' R% _7 t6 T1 I
二、拉伸取向机理 402; L( e M; W/ c' C J7 f% d) I
(一)玻璃化转变温度对拉伸过程的重要影响 4046 o% o9 x8 ?9 J, q2 ~& p6 V
(二)拉伸倍数 406
6 |; u9 g' a, Z% b1 T$ l 三、拉伸过程中的纤维结构 408
" W' y3 i* L) a, b5 U+ Y; [ 四、水分在拉伸过程中的作用 410
, D, Z6 r* b5 F$ @. W 五、PET纤维的拉伸行为 4120 L+ q1 [' H+ e* `' l" T
(一)PET纤维拉伸的一般特性及相关理论 412
1 l2 E% U% _7 W- W (二)PET纤维的拉伸实践 422! h, E, t' F l/ m
第四节 热定形过程的物理原理 429
" h/ ?/ l: o9 g3 N5 {' n 一、纤维尺寸和结构的稳定性 429
% }( j/ P/ R# k6 f a, v, h7 F 二、热定形的力学弛豫及其分子理论 432) G* E$ d9 M) D' q I Y8 r3 @
三、热定形与高聚物的多重转变 443
/ E/ V, D# [ T6 X! ~6 {- H; f 第五节 热定形过程中纤维结构的变化 4479 Y7 C! Q* p) [3 q& k
主要参考文献 4536 w7 { \. d9 h5 }0 Q7 Z
第六章 纤维的物理性质 457! X& _( Z1 A+ `, }7 l0 `2 J8 |. m7 u
第一节 纤维物理性质研究的意义和方法 457
* A' d& m, {; ?, f8 O& S H f 第二节 纤维的力学性质 458" B: s8 j$ S7 m
一、纤维的拉伸性质 458
( t+ h p+ S+ r9 T; W; I. o (一)纤维的应力—应变试验 4581 Q+ }# P- m' ^+ O- t/ K5 c: y! C) a7 M
(二)纤维的拉伸弹性 463
/ j& E* E4 J, o0 H6 h N (三)纤维的强度 472, g e W0 {* ~
二、纤维的弯曲性质 4854 e* b0 V' L6 b% ~( J: N& Y. q
三、纤维的扭转性质 491$ Z4 V& i, p% O, ^4 m
四、纤维的压缩性质 495 o* ^, B i4 ~* A; E# A. ^
第三节 纤维的电学性质 4992 a! S: S1 X) r7 S8 y2 H" y; \
一、电导性质 500
3 S/ g5 F/ d! Q/ S0 } 二、静电起电 507$ ^) G1 r" ^0 [8 ?$ K' g
(一)静电的产生 507
& z" t# d8 i& y5 y8 t (二)摩擦起电机理 509
: s1 j( t) r3 q* E+ ` (三)纤维的静电积聚过程 5114 h" \4 o7 [3 `2 N' i6 `4 @( T, L
(四)防静电作用 513
: T2 `$ f2 M) T# ?1 l 三、介电性质 515
' T6 U. X' w, c7 p7 ]; D6 [5 J# C! r (一)介电系数 515
) I% z$ G& F" K, ~5 l% E2 u (二)介电损耗 516- u( H7 X0 c7 u q3 W2 f
(三)影响纤维介电性质的因素 519
! _$ }- p& q. Z } |: D 第四节 纤维的光学性质 521
3 u6 E7 d1 g& B+ C" Y: K 一、纤维的折光指数与双折射 521
* N/ |6 Z6 B* O: `8 }; ` 二、光的反射与全反射 526
8 B' d0 m: |1 O8 M8 j. S 三、光吸收与二向色性 529" [+ Z& w( @/ p1 d
第五节 纤维的热学性质 532
0 ]8 i. t- _# j) ?' |3 A( B/ V 一、比热容 532
# H0 e. j0 H5 j0 \1 N5 V# B* @ 二、导热性 533) m/ d8 s% T$ v0 C
三、热对纤维的影响 535
& A5 {6 p( p+ b" H3 d 第六节 纤维的声学性质 540
% e( {* b* W% `. g3 J# e1 d 一、声波在纤维中的传播 541
1 I0 l% e2 H$ J; u# F 二、纤维的声速 541
) g$ t- r4 F$ ~; g. Q4 V6 z Q6 ~ 三、纤维的声吸收 545: m6 f5 X& `7 Q; }3 b1 d. a/ x! B( b; Q
四、纤维的声阻抗 548
# o+ d; |/ g- {" x; C- a% ] 五、超声显微术 549
8 R1 j8 X% v/ w s S9 n3 a: c& L8 A 主要参考文献 550
" a, s9 c) v [' ? [, t第七章 高性能纤维 551
* N! I6 f# W5 k; K' o1 s/ ]7 t 第一节 超高强度功能性纤维 551
9 _& ]6 ` N9 w- u5 t" q 一、超高强度耐高温芳香族聚酰胺纤维 551% A3 w p* u2 ]$ L2 }" x3 y
二、超高强度高密度聚乙烯纤维 562
; x/ e, C" h/ b. F6 h 第二节 聚苯并咪唑纤维和聚醚酯纤维 570
9 Q! z8 y2 P/ h& m3 U" y' R7 C! y$ ` 一、聚苯并咪唑(PBI)纤维 570( a$ F/ \" z4 q% z: M
(一)概述 570
$ { d# i) W+ V (二)聚苯并咪唑纤维的制造 570
- ?& M4 y4 j8 c; H8 P (三)聚苯并咪唑纤维的性能 575! j, z9 [8 s& I
二、聚醚酯(PEET)纤维 579
I# h3 ~2 u' z) j! L7 M) t/ s (一)概述 579
7 \/ s0 ]4 D9 I' b9 h (二)聚醚酯纤维的工业化 581$ A5 k' z4 t i# N% |5 S
第三节 碳纤维及其复合强化材料 583
, I* A; s7 g5 h; |* z! F 一、碳纤维 583
1 @# m: }* C5 w (一)碳纤维的种类和制备 584) o9 R4 U- N( {( e( I' f! n
(二)纤维素系列碳纤维 5854 V. h$ H* O- P6 n5 {5 r6 l
(三)聚丙烯腈系列碳纤维 586
" F6 a8 y% ]2 t7 ` (四)沥青系列碳纤维 588
2 t, d$ I7 S1 y/ v- X% R' a% X 二、碳纤维复合强化材料 591
% z+ Z$ ^& K# X7 y/ E) X (一)碳纤维及其复合材料的用途 591$ b6 G) a$ M6 W. C) v2 X
(二)碳纤维的尖端复合材料的两种主要类型 592/ _0 l$ y, C0 H# C' @- z* O
第四节 特殊和环境功能的高性能纤维 593
_" ^: u$ S2 Z) ] 一、无机系耐热纤维材料 593
. y) F* `; x# c/ H% k0 s 二、超导纤维 595
9 q$ L: D3 S: _4 ^ 三、光纤维 597
2 Q- g7 o% l0 M) ]. h 四、无定形酚树脂纤维 600
7 k. m+ S1 c# J4 J' R 五、聚四氟乙烯(PTFE)纤维 601
! h( z, w8 _* ? }: ]1 t' j% h 六、导电纤维开发的现状与未来 6016 o$ W P j/ L5 g& h! W5 B
主要参考文献 6069 i: v- d6 G/ J- ]7 P0 `( T* X! \
第八章 新合纤和生体高分子纤维 608
3 {5 W6 e& k1 D5 A) Q% `# m7 [ 第一节 新合纤的现状和动向 608
+ F, W2 r! q) a. ?: K. j 一、新合纤的诞生 608- F- `3 n1 ]. k2 p) g7 I0 v- s
(一)人们对合成纤维性能的新要求 608% [, t: R/ I' g4 F* d
(二)合成纤维新产品开发的动向 609" G( v* b, d: J2 f- {( }: m q
(三)新合纤的诞生 6122 [" z# M. _) V
(四)新合纤的技术特征 6143 d: n4 S% S: ~) H& Y
二、微细纤维的制造及其应用 618
1 B& F& C* Y! K# k (一)合成纤维的微细化 618* m0 G( n8 r, j0 b
(二)超细纤维及其纺丝技术 622" |( ^; i7 E/ O, M! W! j
(三)超细纤维的应用 629/ b& o1 k4 R. K' j, ?+ b4 m7 A' s$ }
三、新合纤的染色加工 632
( p+ P6 s9 w6 ? (一)精练工程 632
/ [2 x; Z/ M" l, U* j (二)碱减量加工工程 633
+ b# h/ K* V( G# l7 f$ O, ^7 t% G# M (三)染色工程 635' k1 G& S, H+ V- F. S8 A: `7 g2 V
四、复合超细纤维的染整加工 635: J! k( a$ Q$ Z6 s O# v
(一)开纤超细化工程 635% K2 C) o. q9 M) T
(二)染色工程 636+ I" G" o% {* k& d, Q+ e) a) i0 Z
第二节 生体和仿生高分子纤维 6387 y4 [8 p# H2 J! j3 D
一、模仿生体组织形态的纤维材料 638
* O$ f: Q# g+ j 二、医疗用纤维材料 643! X' z$ i: [& P5 J
(一)生体缝合线 6431 X f$ U: n) p0 `7 P
(二)人工血管 646
0 S9 X( ~3 {$ l) y5 p (三)人工肾脏和人工肝脏 6508 m) N' ~$ T2 P8 G) d' ?. b
(四)人工心脏和肺脏 652
9 [& O6 g, m, s (五)人工皮肤 6531 e/ ~( P5 A0 T8 g6 p O
三、生命技术与天然纤维 6532 g( d1 Z# e; _* P
主要参考文献 662! {! s( |! [, `4 i R1 a
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