纤维应用物理学,高绪珊,吴大诚,PDF。电子目录,52M。! t6 W" A% c! P/ q" U: l( K$ r
内容提要
4 i* Q/ L: x' ]6 \/ M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。
, u* y' r; f. y1 T) o$ s# C. 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。, S) ~( V3 U# _2 X1 H
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:9 f' ~ R1 P' Q, w/ Y' W$ M
第一 、 二 章 高 绪 珊
* M8 S8 [1 W- b) D5 o0 m# ~第三章 江锡夏 李振华
/ Q$ @6 ^$ {7 _3 a第四章 高绪珊 童俨+ U6 V. k7 r9 [+ x( [! a8 s. B
第五章 童俨 李燕立
' P4 b0 Q9 V6 \: N第六章 解孝林 吴大诚
9 u% c4 f% G F1 K# b# G第七章 童俨 李瑞霞 吴大诚 高绪珊 吴行
& j. M) a% Q t6 f; U第八章 高绪珊 童俨 吴大诚
; m4 J/ P0 @; z. `7 v全书由高绪珊、吴大诚统一定稿并审 稿。 w. K1 `/ d v U8 A" b, f4 `
目录
: e0 h: V- P9 O- I8 f5 @3 o5 p第一章 概论 15- M+ K$ k( S. x/ j" ^7 \9 D
第一节 纤维应用物理学的发展 15
' \$ w0 y( C Z. w8 q 一、纤维物理学的发展历史 15
- x* ^! |6 o7 [- V 二、现代纤维技术的进步和纤维应用物理学的进展 169 n! [! L7 x: t C% {
第二节 纤维的结构和性能 18 y- q" H! f. @" w- J$ Y& O
一、单纤维结构 18
6 O" _3 ]0 D1 |: S6 g. ?/ J0 K2 M 二、纤维集合体的结构和特征 22
: |* N" Y" R5 c1 d 三、超纤维集合体开发的现状与未来 27& K6 V- d) L: Y' \! O6 B. O
第三节 单纤维和纤维集合体的次(维)概念 28
2 Q& i# g a, n- H' @ 一、概述 28* |- z' _! q4 a& [- ^: W3 v; o5 w
二、纤维材料科学的次(维)分类 32
1 v" U6 l8 O# u, n! u 第四节 纤维材料的结构设计和控制 36
8 L/ [6 R+ s9 ]: n: P 一、概述 36
3 `; ~( I* w3 l- C! ` 二、超(维)纤维结构的形成 37
; w) | T+ W- _3 B( d) | 三、单纤维的设计和控制 423 c1 i! E; i: \) m/ X2 \
四、纤维集合体的设计和控制 50/ D8 H5 @( L( \3 r
第五节 纤维应用物理学的研究内容和方向 54
! M- [7 Z& n# e 一、纤维应用物理学的基本内容 54
, t6 B2 Q4 n: n' W 二、根据纤维的系统科学技术开发综合功能性纤维材料 56
2 _ b: s2 w) d( l0 J 三、纤维成形新机理和超前沿纤维的开发 568 |! u4 N7 J& l0 I
主要参考文献 57
4 x6 {; k1 ^5 d" o4 f8 a第二章 纤维结构的表征 59
, ^$ J, S, M" M. L/ V$ F 第一节 纤维的形态结构 595 X2 T: D g+ n) \. Z# z' |# m( r
一、天然纤维的组成及其特殊形态结构 60
6 a" `- M q5 H+ A (一)羊毛纤维的结构特征 61/ `8 C) ~, a ~' j T# B2 Y0 u: |
(二)蚕丝的结构特征 722 ?$ X5 i+ x/ T/ }( [0 v
(三)棉纤维的结构特征 77
, r# `4 Z% t6 ?0 `, ]; x0 E6 Y3 t (四)麻纤维的结构特征 81' A& N& I6 y: b' K y
二、纤维形态结构的基本特征 83
" v0 N* O& j( l/ u# f3 l% M8 T (一)纤维外部形态的基本特征 845 O$ j* {5 q) {$ D) C- d# k; |. n
(二)纤维的截面形态结构 111# _& @ t* X( J- e0 c! R( C' S
(三)纤维的表面形态结构 121
' I3 ^. o9 |- X/ V2 U 第二节 纤维大分子的聚集状态和纤维结构的发展过程 125
8 o" f! V% y Y2 g% P( G 一、大分子的内聚能密度和对称性 125
0 T; V2 h2 Z3 O: E* x3 {& z. z (一)大分子的内聚能密度 125
# H. O1 ^, a; v% E* g" L (二)大分子的对称性 127
l& s8 M4 b8 _* m# b1 C 二、高分子熔体或浓容液的等温结晶 130
4 n0 B& g7 C* |- R1 H (一)线性高分子在稀溶液中结晶 130
; F0 J. N* p. Y) _ (二)球晶的生成、成长及其性质 132( ~$ I# e& E' v- m/ A
(三)高分子熔体或浓溶液的等温结晶 1346 o. u a1 O# J; d0 X
三、纤维的微晶结构 1386 b/ W Q4 W: H5 k6 T- w
(一)束状结晶和微纤构造 138
! V& B r8 l2 ?" F1 |+ u8 r! Q (二)纤维的结晶组织和结构模型 142: }4 _) O, }/ k" K& Z$ H
四、纤维的结晶结构和结晶热力学 148# H9 i2 B/ Z) Z; a% R; f! J5 ], X
(一)结晶分子链的构象及热力学影响因素 1494 _0 M# q1 `3 h
(二)高分子结晶单元中分子链填充构造的表征 150+ |+ B0 t9 @5 g' a
(三)常见成纤高聚物的晶型和晶胞结构 152
5 F7 h* Z- u+ L. X3 t 第三节 纤维成形及其取向和结晶 1588 m+ F; ^0 _- X/ _
一、纺丝成形及纤维结构的形成 158
) y0 `2 T! g9 k4 J' I. k 二、高速纺丝的取向结晶 163
. j( e# y# B5 B 三、硬弹性纤维的结构特征 185
# U. H, p9 s% ?9 V8 i) L: H 主要参考文献 195 E) g/ k) x5 c
第三章 熔体纺丝 198 ]# k6 m3 w' h `7 J3 D9 ~- t
第一节 熔体纺丝的一般特征和基本规律 198! B. g. |: J) w4 }! A; L c7 k
第二节 高聚物熔体的基本特征 202
- r2 @* D4 O! \0 i* a+ h$ | 一、高聚物熔体的流变性 202. M8 f- v6 f! S% C
二、孔道中熔体的流动与挤出胀大 220
9 {2 h/ [4 l; I3 e( `8 | 三、高聚物熔体的可纺性 226' @" P6 R: b" p2 Y. w
第三节 纺丝线上各参数的变化 229- r# N( k: t' a
一、纺丝线上的直径变化和速度分布 229
4 `: T# G( X+ g/ {4 [& e0 z# Q 二、纺丝线上的力平衡 234
! f) e# \5 z8 T( O. E( U 三、纺丝线上的传热和温度分布 237
7 o# w2 r q" y3 O3 _. a7 u 四、拉伸共振现象 242/ G) A! o+ v. ]3 E
五、非稳态纺丝 2441 B- V: v% c! \2 w* v7 Y
六、熔体纺丝过程的计算机模拟 249
0 O+ R9 }0 ?- |. f% b 第四节 纤维结构性能与纺丝条件的关系 258
% }3 x! V5 \2 k9 z# v- M8 C8 m3 ] 一、熔纺过程中纤维结构的形成与发展 2587 t+ @ e# W0 T9 x2 e2 Q) V. t
二、高聚物原料特性对纤维结构性能的影响 268
% d# s2 [- `/ L) w* I1 k 三、纺丝工艺条件对纤维结构性能的影响 275; c/ m6 }$ t% Q# l
四、纤维横截面上的结构差异和不均匀性 281) U" t3 E9 i1 m6 m/ N
第五节 熔体纺丝工艺的新进展 284
v7 h. [, L& W5 |( A8 r7 S0 g 一、熔体直接纺丝 284, \! A' p3 u- u0 N
二、高速纺丝 2851 c: Y. T, w7 J0 S! \0 Q
三、双组分纺丝 292" }3 M& h0 T+ U) F& b1 u7 t" H7 E
四、熔喷纺丝 297
9 D5 E* U9 W% c1 R 主要参考文献 301
0 ] C9 V3 Z" q! ]" K6 w+ g8 d3 Z第四章 溶液纺丝 305$ [/ q5 E* x( ], H5 v; P" V
第一节 纺丝溶液的制备 305
* y! ^1 r0 W: b4 v 一、溶解过程的热力学 305
8 n: D" r3 ~/ m) ^. C, U8 k5 m 二、溶解过程的动力学 312
) \/ g/ s6 G8 l0 b$ X! `$ N5 Y 三、纺丝溶液的流变性 313
$ z* H3 }3 b$ Q9 r" l3 A 第二节 溶液纺丝的沿纺丝线解析 320
' D3 Y: t- w' H5 C' V3 n 一、纺丝原液的固化成形及纺丝条件的影响 3202 a( o) D2 q( J7 _
二、纺丝线上各参数的变化 325
" }5 m5 n# N& {4 n) H (一)溶液纺丝的概要 3256 t! |2 z; l" V0 s$ b3 p
(二)纺丝线上的受力分析 327' c9 J- W; i- k: u
(三)纺丝线上的传热分析 332
7 t, j1 V6 S) `3 a W4 h 第三节 纤维结构的形成和构造的发现 336
) z% b% i O+ C1 A: ~& z0 v 一、干法纺丝过程中的结构变化 336
# E4 u# C8 k! e$ n 二、湿法纺丝过程中的结构变化 343 s1 f" Y; d! `- T1 H
三、纤维成形过程中的分子取向 3524 s& b8 b% x1 _' M* d
四、拉伸和平衡、热处理过程中的分子取向 355# U' ^: Q5 k* A: H- e/ F1 j
主要参考文献 358& W* A& b) m3 |3 d; b# m) w
第五章 拉伸和热定形 360
% f% g% R% R1 t/ b' ` 第一节 拉伸和热定形过程的特征 360% q8 }( Z, E4 f- f' k5 [# u0 S
一、拉伸过程研究的现状 360+ D L" H) \& Q8 P
二、拉伸过程的作用和特征 361
" m( K" K' }/ d& r" c 三、热定形过程的作用和特征 362
& t$ t* r# y/ e' U" K 第二节 拉伸过程的物理原理 363
+ G: d8 o8 s$ M$ P9 y% t c% V( ^ 一、拉伸流变学 363
9 G4 c3 O$ T0 y$ r1 H4 D u: f (一)WLF方程及其物理意义 363
( t# }/ S. @& d; A& T9 o (二)时间—温度参数变换原理 366
* H0 q5 N- H0 z 二、纤维拉伸变形过程的力学行为 369
9 [7 n+ U2 G. [( w 三、用于研究拉伸过程的各种理论 379' m5 j4 B4 I& A, p1 _6 ^
四、分子网络理论基础 3828 [8 |; S# I/ F# m
(一)弹性体形变的热力学 382
0 n- ~ _! T2 M2 p" C" w+ p: t! A x (二)弹性体形变的统计力学理论 3866 h1 S/ v' Z9 N
(三)弹性体的模量及应力—应变的行为 3897 d$ v( f/ u% M% u8 e4 u& y( \
五、网络理论的发展 390
- J5 p6 r9 t8 }* N [ (一)Mooney-Rivlin方程 391( l6 z# n# f( f
(二)滑动链理论的发展 393( {) J4 A6 w: E7 e& Z6 V$ N+ o* h
第三节 拉伸过程中纤维结构的变化 4012 s4 r3 C, b: z- ^" A" n
一、概述 401
4 ^9 }, u5 d1 W0 F. ]5 F 二、拉伸取向机理 402% g* [7 [! E( f& g
(一)玻璃化转变温度对拉伸过程的重要影响 404
6 }( g/ f, V/ m6 v* Q& h (二)拉伸倍数 406
7 @) T2 x- f5 v: [9 L 三、拉伸过程中的纤维结构 408( L9 P5 q4 x8 D! P, D
四、水分在拉伸过程中的作用 410- {' y. E: r# K9 m; H0 l- |
五、PET纤维的拉伸行为 412
5 K2 |7 h& f" X8 V" A. u (一)PET纤维拉伸的一般特性及相关理论 4123 f; Y; I0 r @1 j/ r% v0 r
(二)PET纤维的拉伸实践 4221 Z8 }+ d4 u4 Z/ l: d2 r( p
第四节 热定形过程的物理原理 4290 p4 S+ D, O) f" [0 G( E
一、纤维尺寸和结构的稳定性 4297 o6 ~; b5 N. E& a# l9 _2 U
二、热定形的力学弛豫及其分子理论 432% w* T: J: {; F/ g& j5 L
三、热定形与高聚物的多重转变 4430 x4 `( ] x8 p. `
第五节 热定形过程中纤维结构的变化 447
% y2 _1 N1 E' U, Q1 A) B% }* p 主要参考文献 453
( z# _7 k8 X! x$ F6 D3 S5 k3 q第六章 纤维的物理性质 457
' T4 s) P3 s4 H/ e7 |/ B 第一节 纤维物理性质研究的意义和方法 457. i0 x" ^7 R7 T6 b1 c$ C+ I
第二节 纤维的力学性质 458, R2 F) w; {% k
一、纤维的拉伸性质 458
|2 T" m" _" _: b( z1 Q# Z (一)纤维的应力—应变试验 458
" G4 D5 S/ A" R5 ^ I# p (二)纤维的拉伸弹性 463; p9 ~: ^$ c5 _: G0 ^+ d
(三)纤维的强度 472/ l+ }0 h; X l c
二、纤维的弯曲性质 485
# t: a U e# t. g 三、纤维的扭转性质 491+ G% E6 n( w% c* x! r
四、纤维的压缩性质 4956 k4 Q" [& E4 U; H( i. E
第三节 纤维的电学性质 499
! j- N7 z4 u2 y- N" |2 a) [% F 一、电导性质 5007 `" R Z X' m* M6 Y x. @
二、静电起电 5071 s+ x( |9 K# M8 v7 T
(一)静电的产生 507- m( p) _" f0 I- b- I; |
(二)摩擦起电机理 509
& @' I) s. N% h; K4 O$ B (三)纤维的静电积聚过程 511
0 d5 l" b0 b$ a (四)防静电作用 513
6 F8 ]+ U3 `# X, I 三、介电性质 515
, W3 I; ]0 U. `. T, O (一)介电系数 5154 A, q4 h! c2 k. R' q( ^0 y
(二)介电损耗 516- g- ?8 R* R. [7 [) Z
(三)影响纤维介电性质的因素 519
# a6 e$ v# A j0 |& v9 a 第四节 纤维的光学性质 521$ z/ o1 \$ ?% I: ]: W, H/ l3 ~! M
一、纤维的折光指数与双折射 5214 R0 u+ E6 }' U$ Y
二、光的反射与全反射 526
5 H+ t8 ^; w7 {- t. L- z; t3 x& m 三、光吸收与二向色性 529
9 _+ C% N, {% T) H 第五节 纤维的热学性质 532
$ P2 J6 ~+ t5 j2 i 一、比热容 532) P6 Z2 j- j1 i S* l
二、导热性 533) x) c$ |- O# Q
三、热对纤维的影响 535
+ m) N, O. P* I3 H+ D 第六节 纤维的声学性质 540
- G$ c+ K; ]& s u+ M) V: U6 c 一、声波在纤维中的传播 541
o; Z8 d' C7 v \' _' c* z: [9 s: ^; P 二、纤维的声速 541
. H# A% D/ g+ ?$ r- q3 b& ^ 三、纤维的声吸收 545( A7 k# B1 N |/ c) [
四、纤维的声阻抗 548* n" e8 D, s" L+ `7 l3 ]4 N8 \% a* o! B
五、超声显微术 5490 E Q! }2 D; K# j' ]
主要参考文献 5507 q% o% p9 u K5 W
第七章 高性能纤维 551
3 T2 d4 u- F8 ~+ s5 [# O8 { 第一节 超高强度功能性纤维 551
* F0 v* b- A7 a 一、超高强度耐高温芳香族聚酰胺纤维 551/ _- a* ]* p1 M! K) ^2 r* v
二、超高强度高密度聚乙烯纤维 562
" T% G( d! k% P1 H8 X- Z- B( r 第二节 聚苯并咪唑纤维和聚醚酯纤维 5701 F+ b0 D9 i8 `6 w, h
一、聚苯并咪唑(PBI)纤维 570; \2 w2 q" q; L6 j" i4 D
(一)概述 570
. X O& f4 ?5 V! O, h" j" | (二)聚苯并咪唑纤维的制造 570
) y: N, e' e' ~2 I, c4 R (三)聚苯并咪唑纤维的性能 575
8 A# I+ d" t0 _/ j$ L 二、聚醚酯(PEET)纤维 579
) q1 @1 R0 j6 @$ J& z4 H1 D (一)概述 579+ E2 R5 L$ p* e2 a
(二)聚醚酯纤维的工业化 581
& B* Q, q1 z2 M% }4 a! e 第三节 碳纤维及其复合强化材料 583) k5 B9 s' G2 u! d7 r4 Q, Z
一、碳纤维 583
+ J* u1 u7 s+ q- ]( q (一)碳纤维的种类和制备 584
# g; ^! i! Z& F4 E' B (二)纤维素系列碳纤维 585
( ?" w+ ^. U) i4 H$ n7 ]- e (三)聚丙烯腈系列碳纤维 586
! B- H- ^" K4 ~# B! d8 c (四)沥青系列碳纤维 588! }1 o5 u0 n1 x+ O8 X8 F6 P- W7 c R5 E$ M
二、碳纤维复合强化材料 5913 H' m" V, Z$ q" E* F
(一)碳纤维及其复合材料的用途 591
2 \9 F" `2 L8 m9 g (二)碳纤维的尖端复合材料的两种主要类型 592
/ }4 q4 N G" U8 E' A 第四节 特殊和环境功能的高性能纤维 593
Q1 ]( w5 t3 c/ M 一、无机系耐热纤维材料 593) I7 o* h1 @; S
二、超导纤维 595* e% F. A5 r% w# \. N8 U
三、光纤维 597
. }, h" K/ s5 t: v- w: J% Y 四、无定形酚树脂纤维 600
4 a* V, |6 F7 b# ^( z 五、聚四氟乙烯(PTFE)纤维 601
# \" J& @* j3 A1 [+ U 六、导电纤维开发的现状与未来 6013 K1 k; L% ]: o; @2 W& F/ d6 U
主要参考文献 606
6 o3 U9 W: ~. j; u) l第八章 新合纤和生体高分子纤维 608( q e: [, e& d x/ ]: q
第一节 新合纤的现状和动向 608
7 |1 a- ^: G3 H$ P( o- Z1 b 一、新合纤的诞生 608
& ?, W0 x5 W* C (一)人们对合成纤维性能的新要求 608
4 s3 i7 z1 m) `& C% r* k (二)合成纤维新产品开发的动向 609
: }; @% y S! V, ?7 D2 B" F4 F (三)新合纤的诞生 612
% b; J! p# n1 `" d) ~ (四)新合纤的技术特征 6147 [- E: b( d' u0 L: i3 |; w
二、微细纤维的制造及其应用 618# p5 @! s# X( e% D0 K
(一)合成纤维的微细化 618
) ]) l: w/ k$ x( b6 n$ T! w (二)超细纤维及其纺丝技术 6222 ?2 k# w! m b6 D @& y
(三)超细纤维的应用 629' ~+ J7 @* K8 n5 X
三、新合纤的染色加工 632
+ r8 ^* y; `4 L W9 f% U2 r (一)精练工程 632# [) F3 Y6 _3 a" r# |7 Z
(二)碱减量加工工程 6330 M) J7 s: o) t* V
(三)染色工程 635' r3 ~, e6 T* S* O$ i& ?. F) r# E
四、复合超细纤维的染整加工 635
" L& e i6 V8 m (一)开纤超细化工程 635
) _" _) J$ _; x4 [7 H (二)染色工程 636
. c: N% f* _) j( h 第二节 生体和仿生高分子纤维 638
1 a) P: L2 ~# W 一、模仿生体组织形态的纤维材料 638. N7 m* l1 M% K8 b3 y
二、医疗用纤维材料 643# Y; `+ k y# C4 i$ C
(一)生体缝合线 643
5 l" a k' _0 W; P- d2 ` t ~ (二)人工血管 6467 R2 G& {2 G: c) J/ R8 D) z+ J
(三)人工肾脏和人工肝脏 6508 ?: W1 S9 \# T4 ?$ @+ s% A; [
(四)人工心脏和肺脏 652
0 ]; q! C& y- x$ D# h3 w& L \1 N (五)人工皮肤 653/ a0 `# U: C. }' [# ?9 S7 o% r4 U. i) G
三、生命技术与天然纤维 653
- @+ d( i- `) B2 D. o% A5 U+ G 主要参考文献 662
! p# O9 a. m2 }* B" \ D: z |
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