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《纤维纺丝工艺与质量控制》上册,杨东洁、辛长征,ceb。普通高等教育“十一五”部委级规划教材•高职高专,9M。
4 U% D- _4 W* u% {) G# ]9 B$ t- w3 w. A+ w" y: [6 q k
内容提要
, c, M! o% t) i% Y2 e《纤维纺丝工艺与质量控制》是普通高等教育“十一五”规划教材,共分上、下两册,本书为上册。书中系统地介绍了化学纤维的主要性能指标、化学纤维成型原理、化学纤维拉伸和热定型原理;黏胶纤维、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩醛纤维(维纶)、聚氨酯弹性纤维(氨纶)的生产工艺及质量控制;新型化学纤维的性能及生产。
, e' r* j6 z9 n( ^- U$ O1 O《纤维纺丝工艺与质量控制》为高职高专高分子材料加工工艺学或化学纤维工艺学课程的教材,也可供从事化学纤维生产的技术人员、制造人员、分析测试人员和科研人员参考。
9 w8 y- U) C% y% t5 _5 Y《纤维纺丝工艺与质量控制》由杨东洁主编,辛长征副主编。参加编写的人员有伏宏彬(第一章第一节—第三节),伯燕(第一章第四节),辛长征(第二章、第三章),叶建军(第四章第一节),杨东洁(第四章第二节—第八节、第六章、第七章、第八章),刘晓华(第五章)。全书由杨东洁统稿,辛长征分工修改。
7 o) n& u; F2 I; G. a% h: b% D1 ?目录 8 h) A- Y0 @& }) ~, K, V H
第一章 概论1 0 T. @+ z. J- i* {
第一节 化学纤维的分类与命名1
% q% U1 B X ^5 a 一、化学纤维的分类1
( i+ \4 p7 n6 O; m, M- a7 K( b 二、化学纤维的命名3
% |) D- E1 A X9 {" A 三、化学纤维的主要品种3 # S0 [" l0 D4 G6 f
第二节 化学纤维发展概述4
; K- W8 K0 |- P. _' t0 x 一、世界化学纤维工业的发展概况4
* A3 a& P& j% b) {, x 二、我国化学纤维工业的发展概况5
) L! ?) C d9 e' b5 P第三节 化学纤维生产方法概述6 $ z/ t% S# Z6 `* y
一、原料制备6
4 E2 X" O& A, W' ]% ] 二、纺丝熔体(液)的制备6
$ k& E5 V" H! I 三、化学纤维的纺丝成型7 : H8 x/ f( M! U( J$ c
四、化学纤维的后加工8
: E' K. i# v9 ~第四节 化学纤维的主要品质指标及其检测方法9
- h% c; C7 V4 X 一、细度9
) u3 ^3 T* s; d$ z, o: K 二、吸湿性10 / K; {- d: ]% C/ _( c
三、密度11 ( W# `6 V) D0 g' ^9 W0 z+ v
四、拉伸性能11
# U. ?' Y7 K5 v- I( [0 U 五、耐疲劳性15
/ ]' L7 N: B8 e% O: b3 Q 六、耐磨性15
E3 F. l6 ?' i& r( ^( S 七、耐热性和热稳定性16 3 J) o f7 E# R z+ |3 K( t" {
八、热收缩16 - s* s, C3 M2 y: M9 S
九、阻燃性17 6 Q4 f$ ~! u2 s; H! Z
十、对化学试剂及微生物作用的稳定性18
$ K0 N& {5 T- F9 z' T \. o# e 十一、耐光性和对大气作用的稳定性18
! ]; v7 U* i! Y% x) B8 ~: R1 k 十二、染色性19 7 p' Q. `; g; d- V- B' _! _/ W
十三、导电性19
( h5 `" C; V; G 十四、导热性19
( F% @- I$ d5 N4 c- A+ W 十五、光泽与横截面20
0 K1 H6 a2 R1 F3 g9 u4 B* r十六、含油率和上油率20 + p0 d/ u5 K4 Y1 k# K4 ~+ Z
十七、短纤维的附加品质指标21 7 E( X( l6 P, o( d
复习指导23
1 W7 }# |0 w% c思考题23
+ i) x4 k( |1 U参考文献23 0 a8 h( e) m; k) o6 q1 Y
第二章 化学纤维成型原理25 # b+ [8 L; f7 B. E
第一节 熔体纺丝成型原理25 " V1 h ?/ B6 Q- m" w( T
一、熔体细流冷却固化历程25
+ f1 r7 p/ _. {+ X4 U 二、挤出细流的类型27 , [9 }3 a7 f. n; o7 \! C6 m
三、熔体纺丝的运动学和动力学28
4 \# c1 S; ?* q5 h 四、熔体纺丝过程中的热量变化29 % q& N* |8 H' d
五、熔体纺丝中纤维结构的形成30 & E Y& O. K( _$ F- o8 t5 [0 ~
第二节 湿法纺丝成型原理32
! ~) L& g, q- T 一、成纤高聚物溶解的基本规律33 3 l+ |7 y* ~$ [5 F9 G+ ]$ q) c9 o2 ^
二、湿法纺丝的运动学和动力学36
5 h, V* v; r: D3 y 三、湿法纺丝中的传质过程38
- }3 N' E0 e3 k8 A! G* J# Q 四、湿法纺丝中纤维结构的形成38 # ]& P4 u7 x* _4 m" C
第三节 干法纺丝成型原理40 4 p% E n, g6 b2 `$ E4 B7 p# s3 O
一、溶剂的选择41
1 y, v p: N! W2 X; u7 W 二、干法纺丝的运动学和动力学41 : ~1 f. F: p7 y+ L, C, z
三、干法纺丝中的传热和传质41
( _7 J1 [* |( s复习指导42
& Z+ O5 v( v! u; k0 k- [# t: c思考题42 : `+ d2 _' r e2 e( c
参考文献43
1 K4 E( n* p1 E2 h4 l第三章 化学纤维拉伸和热定型原理44
; s! \9 b% U9 Z6 M第一节 化学纤维拉伸44 " m# O2 W! w2 ]) j/ y$ z9 |
一、拉伸的目的和作用44 5 S8 o0 B+ k m/ y! b; @
二、拉伸实施方法44 6 l; j. g& l/ N$ R* Q, W
三、拉伸曲线45
. r! H3 p0 C# h2 K1 w N 四、拉伸过程中纤维结构的变化49 3 Z) X3 Q# l& |$ ?. Q
五、拉伸对纤维物理机械性质的影响50
. g, `# e0 [( S/ A7 E第二节 化学纤维热定型51 & h% A; Y3 ^2 s, \8 m& g5 A
一、概述51
& ]% D2 S! L* n3 b, V# ~ 二、纤维在热定型中的力学松弛52 " C& K% M1 _0 h6 g+ l
三、热定型过程中纤维结构和性能的变化54 0 R* @1 U. C3 G
四、热定型机理55 & l* n$ u. V; x- G Y& p
复习指导58 / v6 G* c0 w: ^- V9 {* \. Y2 q
思考题58 # V/ y3 Q, j- K1 R' p# B; S8 n
参考文献58
- F# g6 ]7 [4 S& | d* }9 A* n第四章 黏胶纤维生产及质量控制60
# I( f: @+ I6 u4 G* b第一节 纤维素的结构与性能60
- f* a, ^/ P' u1 ^% j+ K$ m 一、植物纤维原料及其化学成分60
1 Z; T% c1 p7 u" s7 c3 {4 o 二、纤维素的结构60 - R4 Q j2 k" q, g7 C- \ C8 H: m# }
三、纤维素的性质61
: o! d/ y, ?; ?3 [( P/ n第二节 黏胶纤维概述65
& y6 V2 N% Z' j 一、黏胶纤维的品种及发展概况65 6 e) Q/ _8 D1 j1 w+ A9 n7 F- w
二、黏胶纤维生产工艺流程67 - k% l2 q- i: c8 \0 ~& d
三、黏胶纤维的性能及用途70 3 g3 d9 z1 ]- _ Z7 N+ V
第三节 黏胶纤维生产用原料71
* _8 v* [1 ^9 \5 P 一、浆粕71
7 K3 V& a4 N( N 二、其他化工原料74
: [7 w/ ]/ C7 J4 H1 i& E第四节 黏胶的制备75 4 p# E' d3 \) ?
一、黏胶制备基本过程、方法及工艺流程75
# X4 U6 B, ^ J+ R 二、浆粕的准备76
" M9 S0 D& `+ U: G 三、碱纤维素的制备76
/ q( p0 H |/ B% H: X+ H 四、碱纤维素的老成82
2 X, n' ^& [1 z 五、纤维素黄原酸酯的制备85 % h+ f" O4 v4 f2 o: ?
六、纤维素黄原酸酯的溶解91 # M9 Y6 g" o9 Y7 v
七、黏胶的纺前准备93
; ]8 M5 O# f( {+ H9 }# c. g/ b 八、碱站100
6 p8 f3 f# ?! T& M1 Z& _ 九、黏胶原液制造前沿技术101
$ h( H3 C, O+ j& I第五节 黏胶纤维的纺丝成型105
) @4 l) u# D8 ~' z0 n$ B 一、黏胶纤维纺丝工艺流程105
# U2 e7 v; u6 L) T% R 二、黏胶纤维的成型原理106
! }/ A6 U- X# f/ g# B1 h# s d* y 三、黏胶纤维纺丝工艺控制108 8 ~9 e% M& ?2 |% [% r2 t
四、黏胶纤维的纺丝设备112
9 O' e2 W b* ]9 i) J 五、二硫化碳回收122 4 i: M( H. H1 H Y9 d) D
六、酸站124 + V0 U5 _+ p2 j
第六节 黏胶纤维后处理128
# ~$ D1 A( J8 Q# ^" C3 | 一、黏胶短纤维的后处理128 ! i2 j4 }: j" K( c
二、黏胶长丝的后处理及纺织准备 135 : s7 ~+ {2 R1 } I, ~ ]; P, b
第七节黏胶纤维的质量控制 141 / ~1 Y4 \2 g5 O( _: B$ M
一、原液工段质量控制 141 . V3 p. b# Q- f3 i' O
二、纺丝工段质量控制 143
2 Q! ^# ^* ?9 O" M7 _三、后处理工段质量控制 144
. l( I3 h9 x7 B4 y/ W四、成品纤维质量控制 146
6 d5 {! Z0 q3 U第八节黏胶纤维新品种及加工 147
( s* L6 B# e/ N一、黏胶玻璃纸 147 4 H! Q% j! L& `8 l
二、负离子功能黏胶纤维 150
1 o$ r& r \! N2 V& k: i4 E三、黏胶长丝连续纺丝 151
: i" r, r W6 V$ ]2 w" |复习指导 152
# t5 H# s3 z4 M思考题 152
" X; E8 a4 l/ p( B1 x2 Y* f6 B) g参考文献 153
5 V3 N) ]1 L) U# L0 A第五章 聚丙烯腈纤维生产及质量控制 154 # l* g W: o' f0 }( b# `
第一节概述 154 5 q7 A. {6 I; o3 G
一、聚丙烯腈纤维工业发展史 154 ) D) x; F8 m6 i" F: c
二、聚丙烯腈纤维生产工艺路线 154
, H4 G' W& C% B) R/ M三、聚丙烯腈纤维的用途 156 $ I) ^' z$ I! l; x
第二节聚丙烯腈纤维生产用原料 156 2 Z0 i, n3 m7 Y3 C$ `
一、丙烯腈 156 - e6 @/ V- |$ H
二、第二单体 157 ( Q# U! ~2 a) z* C/ U0 z, U
三、第三单体 157
5 A. S, B# v( v$ ~5 B7 q2 }3 O四、溶剂 158 : K R# I! \+ e- J( H
五、引发剂 158
" I g% G. F- E0 K$ j六、浅色剂 158 / _$ F% m q, H3 j
七、相对分子质量调节剂 158 4 e& P2 a/ T7 a6 h7 | G- }# B4 k
八、萃取剂 158 7 |, N, R* c, x
九、碳酸钡 158 G, `. [4 o- k$ h! k r3 Q, U5 i. _
十、草酸钾钛 159 8 y% [! h ]+ [" L) Y
十一、油剂、抗静电剂 159
1 K4 k3 Q0 o8 a4 V6 d第三节聚丙烯腈的合成 159 1 a# w) P1 o! j" U E
一、均相溶液聚合 160 4 j& H. B! @1 C% O
二、水相沉淀聚合 165
3 j) ?3 ^" B0 C3 r第四节聚丙烯腈纺丝原液的制备及其性质 168
$ a) Y" l& Y5 ^$ {) D' ?/ D+ t一、纺丝原液的制备
9 C/ E7 {( L7 V# M) ^7 i二、纺丝原液的性质 173
+ S7 \3 {8 r! U5 w; x: T* F* ~( n第五节聚丙烯腈纺丝成型 176
$ i' u( E3 ]/ s# v) Q一、聚丙烯腈的湿法纺丝成型 176 J/ U$ C$ Z" N/ |
二、聚丙烯腈的干法纺丝成型 182
. q! p% r. m7 F% \" g. J三、聚丙烯腈的干喷湿纺法纺丝成型 187 ' N! }4 ~3 t" t' ^6 x
第六节聚丙烯腈纤维后加工 188
. P6 R8 L l; l6 O一、湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工 188 5 b) \2 X0 [+ A% r5 |& o1 k
二、干法成型聚丙烯腈纤维的后加工 191 $ [' A- G2 ~2 [ A4 Y* o
三、聚丙烯腈纤维的特殊加工 193 8 y; `8 {( v* A7 a3 J, U9 L
第七节溶剂回收和净化 195 9 @! r0 o; {# S% ]0 E
一、硫氰酸钠溶液的蒸发浓缩 195 * r' u3 c3 @; E, y& z4 a
二、硫氰酸钠溶液中硫酸根的去除 196 ; W9 }- y! F0 h M1 m
三、硫氰酸钠溶液中铁离子的去除 196 / v! S" ~, r% P8 m+ P" w
四、硫氰酸钠溶液的净化 197 5 W; U7 ?7 x+ H: m( a
第八节聚丙烯腈纤维的质量控制 198 / K9 g; u2 C. D/ J4 d- O
一、聚合工段质量控制 198 - {0 e Z0 L( `# M) I( [* `
二、纺丝工段质量控制 199 ) U ]) K) ~, _
三、后加工工段质量控制 200
7 B ^7 g# X+ m' f四、成品纤维质量控制 200
( L& R0 c6 Z' X: r第九节聚丙烯腈纤维的结构和性能 202
9 m6 b% S# Q3 C/ x6 P u; ]8 G一、聚丙烯腈纤维的结构 202 # L9 l; v/ x7 @& R& o6 n& E
二、聚丙烯腈纤维的性能 203 4 U: t8 T X p& P" J( y
第十节聚丙烯腈纤维的新品种 204 & J( g: q) W0 j* m; z7 L0 g& [
一、复合聚丙烯腈纤维 204
5 {3 _ v6 Z) }" k二、阻燃聚丙烯腈纤维 205
9 G7 S' L: Q% X @+ u+ S三、抗静电和导电聚丙烯腈纤维 205
" l9 ]! |4 M; J6 |四、高吸湿、吸水聚丙烯腈纤维 205 2 u; C/ m ~+ X; p2 N6 M4 ]
五、高收缩聚丙烯腈纤维 206
$ N# j( Q! }) O% d复习指导 206
! \" A9 E3 m: C; N思考题 206
) b6 O" @# O& B$ E& z' ?参考文献 207
6 G7 ?# N$ M/ q1 L( v第六章 聚乙烯醇缩醛纤维生产及质量控制 208 ) j& P/ I0 r5 y5 v! G- ^+ K
第一节概述 208
- v9 u$ Z9 A, v一、聚乙烯醇缩醛纤维的发展 208 & p- Y3 Q0 o* h+ J1 l1 l7 |8 H
二、聚乙烯醇缩醛纤维的性能208 F0 ?4 t# Z6 q3 w7 b/ @
三、聚乙烯醇缩醛纤维的用途209 ( C7 ^+ F; w* D* a
第二节 聚乙烯醇的制备及其性能210
# N; k) U5 b# t% N3 m1 v/ ? 一、聚乙烯醇的制备210
( K+ @' m6 M. B: B N8 n! _( m 二、聚乙烯醇的性能216
+ s2 y& N# p4 ~# W" i第三节 纺丝原液的制备及其性能217 . E8 P) L7 L/ m' [0 l* M. b
一、纺丝原液的制备217 , X8 D- O/ F5 ~2 r0 M& P/ y, ~
二、纺丝原液的性能222 ' R) U! r6 j P* K
第四节 聚乙烯醇缩醛纤维的纺丝成型223 % x ~# u9 Z; E: d, L- N1 s5 y; T: r
一、湿法纺丝成型223 9 S. q+ o6 `+ l7 j3 c X6 Q7 a) o
二、干法纺丝成型227
6 w9 e9 g8 p* k( l第五节 聚乙烯醇缩醛纤维的后加工228
/ L; ]' c. j7 m 一、工艺流程228 / ]6 o# W% M' v/ r7 [
二、纤维的拉伸229
, [! ?6 F& a2 l0 T6 ]3 D H# u9 Q 三、纤维的热定型231 7 f0 }; ~% f) ?( A6 |
四、纤维的缩醛化231
- ^6 [, e# x. {第六节 聚乙烯醇缩醛纤维的质量控制233 ; S2 G# |" ?) `" ]/ G' T, I. a
一、纺丝原液工段质量控制233
" U+ N5 G7 v/ C1 [ 二、纺丝工段质量控制234 " F' a2 g1 g- J2 y8 i5 }( q& q
三、后加工工段质量控制234
) _' \8 M5 j/ T% g- Q5 { 四、成品纤维质量控制235 . a' p" v+ Z/ t7 E/ }
第七节 聚乙烯醇缩醛纤维的新品种236 ) `. `+ ]+ ^% R0 `
一、负离子聚乙烯醇纤维236
. L: b$ U; H8 a4 ] h2 ?8 h r& t 二、交联聚乙烯醇纤维236
( d" a; X, C* [) N8 L" B 三、湿法高模量聚乙烯醇长丝(FW B纤维)236 - }3 \, f9 @+ B; Z2 V+ R' G: ]
四、导电聚乙烯醇纤维236
. W& x/ F. ]$ L# k 五、纳米聚乙烯醇纤维236
( l! w& A: I! A+ m. \% M! i# m; o 六、远红外聚乙烯醇纤维237 ! }2 z9 y# W( o: d: j. k' w( d8 T
复习指导237 / a `8 a* a/ d9 q
思考题237
: n+ P. Z% b+ K4 W参考文献237
4 j' M0 y! m. V3 j8 v第七章 聚氨酯弹性纤维生产及质量控制238 + Q* C! s/ K) S' J
第一节 概述238
, a6 m5 A, a3 X# |7 W9 \ 一、聚氨酯弹性纤维的发展238
6 O5 B8 {( X* [) }8 S 二、聚氨酯弹性纤维的结构239 Q9 I3 Q' F! Z1 C" J
三、聚氨酯弹性纤维的性能2407 ) B; z \, z9 n( \1 B7 m
四、聚氨酯弹性纤维的用途241
1 {6 E& D. e- J4 j- ~5 @. ^0 S第二节 聚氨酯的合成241 : n- H* d/ b1 Q$ a- T5 a
一、原料的准备241 5 B+ W' A" e+ t' }4 q/ U
二、聚氨酯的合成242 . p2 `4 N" b9 m7 d# b$ Y) l+ U5 c
第三节 聚氨酯弹性纤维的纺丝成型242 & z* \: ?% u$ R# H
一、干法纺丝243
2 G2 H' [7 K$ m$ p, b 二、湿法纺丝247 ; G) \. P# R( B& F1 _4 C6 _/ \
三、反应纺丝法248
3 V" u0 n( D5 ?3 N7 R- ^ 四、熔融纺丝250
$ q+ X, v3 Y4 e* x7 Q6 [9 w$ `第四节 聚氨酯弹性纤维的后加工253
) Z' `) G4 o4 d1 x0 ?( O6 u0 p0 l 一、裸体氨纶长丝254
* f; _; R* X1 u" _. S% z( v 二、包芯混纺纱254 ( N# x% ]: ^) |- c) ?* V. I: v2 B
三、包覆纱255
! s7 n: u4 E" { 四、合捻线256
) u" J! ~, P Q# r6 | n第五节 聚氨酯弹性纤维的新品种256 p7 _6 I! m3 O" e* i& U
一、吸放湿式氨纶256 5 m3 ^/ L D0 c6 ^) V
二、大豆蛋白纤维氨纶包芯纱257 3 v3 O& R* W1 _) h3 a% j, V3 d
三、蚕丝氨纶抱合丝257
( J! g# P; X/ T/ P 四、细旦氨纶弹力丝257
$ m. R# f) |( N6 Y* h0 w 五、黑色氨纶257
- X" R% }, L. L9 ]% D6 A 六、纳米改性氨纶257
* b" o; L5 q* j0 ~3 J0 K6 ~复习指导257 6 H# I6 m2 o7 S5 l' B; o: t4 w
思考题258 ) L0 `. E5 C/ h& J) O
参考文献258
8 Q1 ^$ @0 ^& {第八章 新型化学纤维的性能及生产259 & Y4 i5 e, v L
第一节 新型再生纤维素纤维259 , N+ G- f$ t: L$ S2 k# @. B
一、Lyocell纤维259 6 J- k# P R4 c. N
二、竹纤维267
- N6 F6 Z M" K- T0 Z 三、Modal纤维272
' }) {, Z* _) Z7 e第二节 新型再生蛋白质纤维274 % l1 P* s. K( o4 g1 W' \8 H
一、大豆蛋白纤维274 7 e% s0 [/ G2 X0 k- @. c; R- I: D
二、蜘蛛蛋白纤维278 * E, G+ |5 {$ ?- Y8 W5 I2 J" G4 ~
第三节 新型合成纤维282
$ G9 f% a" { ~2 K$ \ Y 一、聚乳酸纤维282
0 {% y" t, d* N1 V二、水溶性纤维284
9 j: C- n/ N0 o6 q4 T8 B+ n复习指导286
. k. \1 c J( c6 x0 ]; t2 y参考文献287
& B" }( P& [: f& \' o. ~思考题答案288 # N# [4 ^+ H& G
, C0 U0 i8 x% q0 w) f$ B5 i9 O |