
纤维应用物理学,高绪珊,吴大诚,PDF。电子目录,52M。$ q j. o7 M( L# ~% @ ^
内容提要% Y- v0 d0 K! G, V9 `3 t' K# d
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。
' _* e! K1 J/ l$ w! l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。7 g- i+ S5 q$ \* D+ D
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:
8 }6 S& S" w6 `+ g- f/ N/ b" [第一 、 二 章 高 绪 珊
3 t% U8 n0 o' ?* g& b8 m第三章 江锡夏 李振华" {) F# ?% [+ e: A1 q c
第四章 高绪珊 童俨
. X& M P+ y$ j& X |第五章 童俨 李燕立8 B- Z( V$ \6 F% e/ W
第六章 解孝林 吴大诚1 b1 ]; N _3 h; {, f
第七章 童俨 李瑞霞 吴大诚 高绪珊 吴行; z3 B. v9 g0 o- N4 I5 c2 O
第八章 高绪珊 童俨 吴大诚, P4 Y) z: g: d% |7 H( `7 [! |
全书由高绪珊、吴大诚统一定稿并审 稿。4 N' z% C# e$ M$ R
目录
|# H O- ~+ \第一章 概论 15& g, j& A+ j8 w
第一节 纤维应用物理学的发展 15' D; `1 \' ~; L, I0 Y
一、纤维物理学的发展历史 15
8 [% Z. M7 T6 ? 二、现代纤维技术的进步和纤维应用物理学的进展 16
8 a6 @! ?/ @' q8 O! a 第二节 纤维的结构和性能 18( G9 j2 M# B- \$ }( I1 b: I/ K; ?
一、单纤维结构 182 }; w( u$ H1 k1 u
二、纤维集合体的结构和特征 22
9 I: {, ` a9 t; J 三、超纤维集合体开发的现状与未来 27
* ^) k8 u% g: C4 y( ?% Z+ R! D( b 第三节 单纤维和纤维集合体的次(维)概念 28( T, |9 e0 `) a5 \. b% L: G
一、概述 285 J0 L4 [& c9 q2 i/ v& a8 E7 u. B
二、纤维材料科学的次(维)分类 32: @1 A T# V8 n1 } F
第四节 纤维材料的结构设计和控制 36* s+ r7 `, z8 B) E
一、概述 36
' n7 @/ R- U. I- |8 F; Q 二、超(维)纤维结构的形成 37
4 b* e' v! j0 Y) ]) w( c 三、单纤维的设计和控制 42
+ f: ~2 {' f8 ]- P P4 v2 E( R1 } 四、纤维集合体的设计和控制 50; n( D! b. ]# ~# f/ u
第五节 纤维应用物理学的研究内容和方向 54
$ {9 n4 [0 S4 [' F! v8 C1 m 一、纤维应用物理学的基本内容 54/ m4 G- ]1 I( c' m9 a! s
二、根据纤维的系统科学技术开发综合功能性纤维材料 56
3 ], o/ r6 y& ]8 x3 s 三、纤维成形新机理和超前沿纤维的开发 566 H2 H" c' j2 T$ W* Q' p
主要参考文献 57
, P6 J& Y+ ^$ P& v- X6 |第二章 纤维结构的表征 59
, f" t& g2 j4 H% d+ e% K: W Y( x 第一节 纤维的形态结构 59
& c j6 l y) b) B$ X 一、天然纤维的组成及其特殊形态结构 60+ b) V! t9 z4 c: B6 y
(一)羊毛纤维的结构特征 61
5 t' f+ ] R4 E' k7 p- d& h- ^ U (二)蚕丝的结构特征 72
* Z3 O _7 y I (三)棉纤维的结构特征 77
; Y4 d- X) c k% f- n (四)麻纤维的结构特征 81
" w. W, O! u' O5 Y" a) w 二、纤维形态结构的基本特征 832 H2 U, r+ R- P" S
(一)纤维外部形态的基本特征 84
" V3 r8 T- w Q) T, R (二)纤维的截面形态结构 111
& o9 z# t7 Y8 u* [/ d (三)纤维的表面形态结构 121
; j6 m3 _* p1 V" c 第二节 纤维大分子的聚集状态和纤维结构的发展过程 125* e( X5 }3 j8 _
一、大分子的内聚能密度和对称性 125! x2 U, {8 I& z+ ? v9 ]
(一)大分子的内聚能密度 125/ e! C& D' y0 Q N9 r( A
(二)大分子的对称性 1275 s% ~5 z. I. y( u$ u
二、高分子熔体或浓容液的等温结晶 130
6 m( w! ^9 v$ F. g' n (一)线性高分子在稀溶液中结晶 130; Y2 J( u' `( I/ Z
(二)球晶的生成、成长及其性质 132
+ s3 o0 M% z; o (三)高分子熔体或浓溶液的等温结晶 134
* W' j7 g5 [1 B' A' s9 B 三、纤维的微晶结构 138
B# K/ i8 l) Q (一)束状结晶和微纤构造 138
9 Q, d8 E# h, `' M (二)纤维的结晶组织和结构模型 142
* L$ f0 T; g; v6 g" u 四、纤维的结晶结构和结晶热力学 148
M; S& X( W- K' Z# E g2 M (一)结晶分子链的构象及热力学影响因素 149
% g3 U: h) O5 {. d& r$ `$ A! @ (二)高分子结晶单元中分子链填充构造的表征 150) F6 ]4 r$ e2 j0 F" T& `/ m p
(三)常见成纤高聚物的晶型和晶胞结构 152
! w4 Y8 r& v) J' v 第三节 纤维成形及其取向和结晶 158
0 d1 Z+ ~) L+ A$ b. {/ Q! e0 w+ e5 c 一、纺丝成形及纤维结构的形成 158
3 E8 \ d7 L0 ~2 h 二、高速纺丝的取向结晶 163
7 k! ] j/ W G; ~ 三、硬弹性纤维的结构特征 1855 J V+ q! p( j" C+ L, o$ e5 K. p! g
主要参考文献 195, A0 S+ q) z; _3 q# P+ S# H
第三章 熔体纺丝 198
% J9 e# T, u2 \/ O$ P( k 第一节 熔体纺丝的一般特征和基本规律 1987 M7 n& B1 w" L8 ~( U
第二节 高聚物熔体的基本特征 202
% T) Z4 i1 |! U! e7 ~$ T9 S 一、高聚物熔体的流变性 202
% v9 T+ c% Z. D$ |: ^8 p& q* k& Q 二、孔道中熔体的流动与挤出胀大 220
: C% }( U+ ?. M" s 三、高聚物熔体的可纺性 2266 G; w9 o( I& `6 ^4 ~, |, y
第三节 纺丝线上各参数的变化 229
, p u1 e* Q: g# I 一、纺丝线上的直径变化和速度分布 229
4 Y0 S$ R* I' F4 U+ Y; b% l 二、纺丝线上的力平衡 234+ c m' J8 j5 |9 z6 [! Q
三、纺丝线上的传热和温度分布 237
2 f' d o" E& ?/ ?; z+ L$ A 四、拉伸共振现象 242
& \) H( W9 B3 {& a8 L; C1 a% K# b 五、非稳态纺丝 244
/ Q% ^& s. @$ M& Q0 L' E. Y1 q 六、熔体纺丝过程的计算机模拟 249
* s! m$ {* i3 R 第四节 纤维结构性能与纺丝条件的关系 258
% w( J$ z/ J5 S/ N$ y 一、熔纺过程中纤维结构的形成与发展 258# z5 J- C% g1 C5 v7 u B3 d
二、高聚物原料特性对纤维结构性能的影响 268% W! y' O( Z6 [' x0 ^) `9 u! x- [
三、纺丝工艺条件对纤维结构性能的影响 275 |, f$ P8 P# W
四、纤维横截面上的结构差异和不均匀性 281" ^& @' c7 a5 R0 }
第五节 熔体纺丝工艺的新进展 284" ^" J; v5 i# X! k! F) b0 C
一、熔体直接纺丝 2845 U0 A& E2 p% g @1 R
二、高速纺丝 285
* q0 {7 y k( l9 _0 n 三、双组分纺丝 2923 Y! v+ g& z j: \: j1 b: A
四、熔喷纺丝 297
! C; s1 D# R( G0 }; N+ i' z' Q! o 主要参考文献 301
/ u6 g; M$ ~3 Y+ A. W4 N第四章 溶液纺丝 305
! ?; S; N8 m8 m# v. V' J' j 第一节 纺丝溶液的制备 305$ @: J9 G C- U6 [
一、溶解过程的热力学 3059 z" j4 C4 K, T6 e
二、溶解过程的动力学 312
+ q+ f: j& r* I! E( A K m/ }9 ^ 三、纺丝溶液的流变性 313/ c1 O/ X$ z* B% p" ^+ B
第二节 溶液纺丝的沿纺丝线解析 320
9 n, ]4 g {# c: g1 Q& o 一、纺丝原液的固化成形及纺丝条件的影响 320& B7 M! j! |/ Z5 H- @
二、纺丝线上各参数的变化 325
* O0 Q$ s' r$ i1 x (一)溶液纺丝的概要 325
0 D0 y" G" E" \/ M& [/ a (二)纺丝线上的受力分析 327
/ p# W0 X u0 O. \# {3 P (三)纺丝线上的传热分析 332
. w9 h( Z6 t) _" `) z$ ~ 第三节 纤维结构的形成和构造的发现 336
8 D; j( v, r2 M/ `% F! b 一、干法纺丝过程中的结构变化 3365 Q- \3 o. P6 I- T, U& E9 n
二、湿法纺丝过程中的结构变化 343
. l, i% H% a; _& ?5 s 三、纤维成形过程中的分子取向 352
" D# z3 V M2 e5 b$ X4 S) f" }7 v4 c 四、拉伸和平衡、热处理过程中的分子取向 3555 l! m1 E+ S: L
主要参考文献 358# x0 D0 w% i/ @4 |$ [7 V5 ~
第五章 拉伸和热定形 360
# C9 p* p' M. H e# Y6 p 第一节 拉伸和热定形过程的特征 3603 f' k! h# Y9 K
一、拉伸过程研究的现状 360
9 ?. ^/ {- e2 V! V; |. ?, H 二、拉伸过程的作用和特征 3615 I6 v( z2 j. g) h
三、热定形过程的作用和特征 362
& H# u* c0 m% o k3 E9 c4 j8 D, h 第二节 拉伸过程的物理原理 363" `% u' l+ O. U4 n H: ^; l! ~* J
一、拉伸流变学 363
# S/ Z a1 i! B& ]) h (一)WLF方程及其物理意义 363
B* H/ U; f3 X+ D (二)时间—温度参数变换原理 366$ _. @: w2 d0 o; d0 n
二、纤维拉伸变形过程的力学行为 369$ l9 B* J5 B" k$ x, U4 t3 J3 \
三、用于研究拉伸过程的各种理论 379+ \; U1 u/ X% l! g4 F
四、分子网络理论基础 382
- @- [: R: }, d7 W$ v1 t (一)弹性体形变的热力学 382
# Y7 J; q! Z2 U2 \ (二)弹性体形变的统计力学理论 386
9 N; k* e4 z( c% J" {# f/ D+ E (三)弹性体的模量及应力—应变的行为 3891 h4 A& e" g" s& ^+ L, U, k
五、网络理论的发展 390
8 y8 S) l- m* h+ \ (一)Mooney-Rivlin方程 391
$ } \4 _+ Q$ c3 h (二)滑动链理论的发展 3936 m- Z; Y; R3 K8 j3 K: C% H _
第三节 拉伸过程中纤维结构的变化 401
1 Y) D% f2 \( d 一、概述 401
- W+ ~' l3 H, F1 B/ i& m 二、拉伸取向机理 4023 Y- C- k. R1 i* H0 \& t
(一)玻璃化转变温度对拉伸过程的重要影响 4047 {! Z1 k+ E( _( @% U" i
(二)拉伸倍数 406
& o- F, V1 o- `( D2 T7 X 三、拉伸过程中的纤维结构 408
, x3 P9 a1 j( `* c+ j* M* P* h8 R 四、水分在拉伸过程中的作用 410* O9 R8 r0 X X2 X6 x
五、PET纤维的拉伸行为 412
6 E/ d! N h! ]* z: a (一)PET纤维拉伸的一般特性及相关理论 412, D6 ]: ~$ t4 F( W& ] {: Y7 h
(二)PET纤维的拉伸实践 422( H O' ]! V3 c! H
第四节 热定形过程的物理原理 429
6 b' _+ i) G( D- y: \8 A- f& n 一、纤维尺寸和结构的稳定性 429
. s m7 B9 a" s0 r3 P% w 二、热定形的力学弛豫及其分子理论 432
8 ^$ m# D$ a9 F' g! w 三、热定形与高聚物的多重转变 443( [' v: U# D8 A
第五节 热定形过程中纤维结构的变化 447; t. _5 |" w$ L/ T, x( I3 j; Q
主要参考文献 453
# \" t5 l+ @, D. z( e- h0 O第六章 纤维的物理性质 457
' a5 c6 Q; D/ t" `+ `$ w$ Q 第一节 纤维物理性质研究的意义和方法 457 |/ H+ [; w0 ]4 e R4 j8 X* ~
第二节 纤维的力学性质 458' ]) ?+ J/ Q+ F% a5 C! u% G
一、纤维的拉伸性质 458
: `0 n& |& T1 ^6 k) u1 r! ^. } (一)纤维的应力—应变试验 458 D' {7 n* H, i6 I z
(二)纤维的拉伸弹性 463
( d& |( R4 `- [ (三)纤维的强度 472; m' p3 V$ z/ Q
二、纤维的弯曲性质 485+ S- o5 s( o5 }$ r4 ^; n
三、纤维的扭转性质 4914 P, \5 D' f% z( w5 D5 W
四、纤维的压缩性质 4958 w; Q5 @; @. O- b6 H; T- E6 c( C
第三节 纤维的电学性质 4997 g" w% x0 m7 {8 l$ m
一、电导性质 500
7 l) ~) k6 R! d+ q9 T! X 二、静电起电 507' S: Q" h. {" l: c I
(一)静电的产生 507
2 K! t$ m/ J2 G5 g5 V (二)摩擦起电机理 509& \- P! m/ v' E4 u& P D! |1 P$ m
(三)纤维的静电积聚过程 511* ]: G; H% m$ C( `/ h9 p& o
(四)防静电作用 513* X0 R$ O7 G' ]. B5 `& I% z/ A/ h" i5 P
三、介电性质 515! N }% f9 w$ S& {! T c+ W4 F `4 ^
(一)介电系数 5150 K* c( W9 p; B( r1 ~
(二)介电损耗 516
+ y6 `8 t2 ]. P7 ~4 N* h (三)影响纤维介电性质的因素 519
4 Q$ r. d" M( C: o 第四节 纤维的光学性质 521
& _ Q, ~: E+ w5 l+ h$ j& Z4 E 一、纤维的折光指数与双折射 521. f3 D3 ^5 Z' m' `; o
二、光的反射与全反射 526
: M: ?8 ~# w: z5 X! x& ]/ e( C 三、光吸收与二向色性 529
5 n1 E" X5 }- z: P W0 T 第五节 纤维的热学性质 5322 s- h' i) t" B0 i! Q
一、比热容 532
7 E4 ?. \: k/ L! R 二、导热性 533; v* H# o' N2 N7 s: O
三、热对纤维的影响 535
# O# q/ t6 n6 g' h 第六节 纤维的声学性质 540$ n# `; s; g* t' d+ A
一、声波在纤维中的传播 541
7 X& }. K% n" r( M7 _ 二、纤维的声速 541# o* R% I" `$ ? D4 q
三、纤维的声吸收 5458 P2 n( N# W' c+ j& w
四、纤维的声阻抗 548, ]" b* _# U# \4 r$ p+ I9 ~
五、超声显微术 549/ k% a7 h7 N2 a2 o5 k6 s( R9 p
主要参考文献 550
6 R5 s4 t9 [# H( d$ \ O& U第七章 高性能纤维 551
2 X+ K c$ q6 M& E6 E/ ^ 第一节 超高强度功能性纤维 551
9 j7 t1 h* Z" m0 z# n. C) u# E 一、超高强度耐高温芳香族聚酰胺纤维 551
2 j. z3 b6 d/ f0 Z 二、超高强度高密度聚乙烯纤维 562$ C+ X9 ]5 C M' \7 y- A+ t
第二节 聚苯并咪唑纤维和聚醚酯纤维 570. H; X/ e2 f5 }0 u2 j- ^
一、聚苯并咪唑(PBI)纤维 570- Z! Y @. J1 R, M9 L% i' x
(一)概述 570
0 M+ S7 {) s5 K& E& H (二)聚苯并咪唑纤维的制造 570
( l) A0 Y/ P# [3 h& r (三)聚苯并咪唑纤维的性能 575
# D8 \! B1 h" h% Y: U1 S. B 二、聚醚酯(PEET)纤维 579) W6 v6 y( b8 l" P9 ?. u( Z/ D% {
(一)概述 5796 \' C. |- X% k
(二)聚醚酯纤维的工业化 581
+ }9 O1 t+ t! x) ]( S 第三节 碳纤维及其复合强化材料 5839 H) S1 L4 s1 n
一、碳纤维 583% [: r* N& o4 g7 [8 a
(一)碳纤维的种类和制备 584. [! o2 B9 G' W8 @' K
(二)纤维素系列碳纤维 585
! E# N+ I: M7 J( a, T1 m (三)聚丙烯腈系列碳纤维 586$ `6 P& C) A! r K" C
(四)沥青系列碳纤维 588
2 V! n+ {/ P* q! ^/ C4 S8 |( } 二、碳纤维复合强化材料 591( ?5 v* l4 V+ @
(一)碳纤维及其复合材料的用途 591
; i7 F# p c2 p+ C$ A; D g (二)碳纤维的尖端复合材料的两种主要类型 592
1 j5 k/ L: S1 ? 第四节 特殊和环境功能的高性能纤维 593+ y! o6 a& _0 ^6 |$ O+ Y
一、无机系耐热纤维材料 593: A9 W2 M: A v. |+ i2 a
二、超导纤维 595
6 g9 B) s ~- J8 ^ 三、光纤维 597
9 L6 ^% A& V8 N. \! `6 v5 Y$ i } 四、无定形酚树脂纤维 600
9 S8 M1 ^2 N% @; ~) O7 y9 E 五、聚四氟乙烯(PTFE)纤维 601+ J! t3 V; B. X( i0 a* E9 P
六、导电纤维开发的现状与未来 6010 K/ @, I% n& K% d! J
主要参考文献 606 v: K8 r) J a. E( F
第八章 新合纤和生体高分子纤维 608$ U7 `7 `2 W9 I8 e7 ]$ W3 {
第一节 新合纤的现状和动向 608& b g( E) @8 H# G0 u+ f1 _
一、新合纤的诞生 6081 n' k% H1 E1 s) a
(一)人们对合成纤维性能的新要求 608
: t1 Y$ j# r y A5 G: P (二)合成纤维新产品开发的动向 609* t( {2 H, N, ]. Z8 V
(三)新合纤的诞生 6123 K' H% S2 Q* ~: x! Q
(四)新合纤的技术特征 6145 }! y2 N/ s9 ^9 X" @- ^! N# a
二、微细纤维的制造及其应用 6181 ]9 A) P2 v5 j k! t* Y3 B# v
(一)合成纤维的微细化 618
' R" H- V7 _* V) Y x0 E5 w (二)超细纤维及其纺丝技术 622
0 I3 B. O: Z( c4 U4 D1 v& H, P* u (三)超细纤维的应用 629
1 m# A. G; H8 t, c7 P 三、新合纤的染色加工 632
- ~. R3 ~% f- `4 v (一)精练工程 6329 y2 E- x4 @. u. ~0 J! X
(二)碱减量加工工程 633
5 n! t& a% A1 n6 V- T/ M8 K- b( _ (三)染色工程 635, E' {. t8 n. [; W( Y% o
四、复合超细纤维的染整加工 635
3 W7 f- q% L4 `3 _: j (一)开纤超细化工程 635
3 `0 n8 T! {( V) ~ (二)染色工程 636" E/ Y. D7 E4 _) T8 a
第二节 生体和仿生高分子纤维 638: |2 i1 A; x8 p6 e9 X! f
一、模仿生体组织形态的纤维材料 638
: b* y* P# t9 f 二、医疗用纤维材料 643$ S5 Z5 m `1 C2 {# y
(一)生体缝合线 643
, D0 U4 T' m$ ~" v7 W (二)人工血管 646
# O" [: _) m1 J2 _9 A- W (三)人工肾脏和人工肝脏 650
- T, \+ Z! ~3 p* } (四)人工心脏和肺脏 652
+ I9 g$ E$ A1 M- T5 f (五)人工皮肤 653$ o% K9 c9 J- q* s+ z- l1 r
三、生命技术与天然纤维 653
% q, `+ R1 i7 f" n) M1 p 主要参考文献 662
& D) |5 g) c+ D6 k |
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