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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。 1 ~# J% l7 C) m1 v+ q' L/ a
# `; Z/ B$ S. w6 n# Q) N3 b |内容提要 4 L( B9 o4 n+ W7 O& T f; b% e! u% k
《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。
; U, Z% d5 {% l K. m9 p《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。
3 A) h( `& @, S; a% R《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。
+ U1 L7 i. o% `, Z目录 3 [* W' `6 n+ T* [: i
第一章 概论1
5 v! `; ]' |* l第一节 化学纤维的分类与命名1 . K u9 `5 k- o9 C
一、化学纤维的分类1 ( }' R$ x& ^1 ^% v" \( T
二、化学纤维的命名3
( y+ z; W' M' z 三、化学纤维的主要品种3
/ Z3 P$ I* N0 B4 l第二节 化学纤维发展概述4 0 g& c1 y B5 j, D/ U; ?% U
一、世界化学纤维工业的发展概况4 - @. s" c8 s% `" E# a
二、我国化学纤维工业的发展概况5 0 E" p4 O- y" s* @' ~! r/ P
第三节 化学纤维生产方法概述6
Z0 R4 Q' W1 x# \& M: S" B 一、原料制备6
' f! G, [4 N1 @* w6 x6 G8 M2 c 二、纺丝熔体(液)的制备6 + A0 \: h- I! A" L- R& r) p
三、化学纤维的纺丝成型7
' ?! V5 v6 {! ^5 b 四、化学纤维的后加工8
! O+ j; w9 j- p( y# R! p( i第四节 化学纤维的主要品质指标及其检测方法9 ; l5 S+ o" @; t3 H' _) p* h8 n# o4 j
一、细度9 : P' ^( Y% h4 m
二、吸湿性10
8 X$ A- r# k. p6 D 三、密度11
7 c* W9 w# n# ~$ m5 y3 ?4 \; O, _1 v 四、拉伸性能11
H' s ~4 e$ l! j# {5 K6 W# G 五、耐疲劳性15
# O4 C1 c, ]7 n6 p 六、耐磨性15 0 M+ U9 \# T, J: {1 t! {7 m
七、耐热性和热稳定性16
. o3 a/ t5 R/ Q 八、热收缩16
- V9 P/ I# X0 Y3 O4 U- L 九、阻燃性17
8 o2 C. _# O3 n9 Z2 k6 K7 a8 } 十、对化学试剂及微生物作用的稳定性18 , }% t1 M/ L! M" n" i& \
十一、耐光性和对大气作用的稳定性18
7 K; U5 w. F1 f- y& R 十二、染色性19 9 z' o }" [9 a3 y+ I- H; `
十三、导电性19
6 I/ D" x' L2 X) e Z 十四、导热性19 ! B9 r( s0 M+ h6 U& b2 U' z
十五、光泽与横截面20 ; b8 E" w8 x6 ]: ^6 s3 A' s6 |" @
十六、含油率和上油率20 2 @$ l$ F. o* `3 o L2 @
十七、短纤维的附加品质指标21
- k2 W2 R6 G1 P) L" e复习指导23 3 S2 w8 h6 s6 j6 y. v
思考题23
- B% `, O* t, T( \( ?参考文献23 1 `4 L/ I+ t1 p3 J" z7 j) ]
第二章 化学纤维成型原理25
* J0 a0 Y( `% a% P8 S% `4 m6 B第一节 熔体纺丝成型原理25
; x* `: b7 A2 |4 A+ B 一、熔体细流冷却固化历程25 " F' Y# C; Y ]# l% `/ |0 F* n
二、挤出细流的类型27 k K# R8 _; C' a* Y3 U, x) Z
三、熔体纺丝的运动学和动力学28 # I1 ?- M8 g) h; x- K% k$ Y
四、熔体纺丝过程中的热量变化29 1 E; ^6 J7 Q7 k0 z; D1 h
五、熔体纺丝中纤维结构的形成30 ' s8 i7 _; V D# E
第二节 湿法纺丝成型原理32
6 O+ F; V* q' o S; n3 F A3 z( V 一、成纤高聚物溶解的基本规律33 * |$ W# A8 Y/ M1 w% X
二、湿法纺丝的运动学和动力学36 O# l. P$ j/ I. y/ `
三、湿法纺丝中的传质过程38
- ~' w, E, D2 N- ?2 P* E 四、湿法纺丝中纤维结构的形成38 7 P. X& Q# X+ M2 b4 ?1 O
第三节 干法纺丝成型原理40
* L' m- ^) r c6 k' n 一、溶剂的选择41
, q+ [6 ^; Y, t a, X9 b 二、干法纺丝的运动学和动力学41 3 d6 w" U8 y% K" O& l! D2 l
三、干法纺丝中的传热和传质41
) R2 M! ?3 c7 H& ?1 P# x/ \复习指导42 1 k9 @5 x: {. M! b! P* ^8 E. {
思考题42 0 J) k/ c) M& G5 H
参考文献43 2 X w$ y& y. ?8 C6 G I" @
第三章 化学纤维拉伸和热定型原理44 ( }) X- l0 }3 B0 i
第一节 化学纤维拉伸44
2 i. T% U# G- l+ l 一、拉伸的目的和作用44 : H. Q, c7 t3 \% s5 p% v9 c
二、拉伸实施方法44
5 }1 F* i U( w _/ X n 三、拉伸曲线45
' \, z( _! K" g: H 四、拉伸过程中纤维结构的变化49
; V, { O4 b9 Z: s6 `3 F" L 五、拉伸对纤维物理机械性质的影响50
$ f/ ?+ T8 \& N! C( k6 M第二节 化学纤维热定型51 1 m3 Y/ k2 t, }. D* a& ^
一、概述51 4 D$ m9 B0 C* }; q7 L U. S
二、纤维在热定型中的力学松弛52
$ [( x3 I0 j9 {8 G& X* f 三、热定型过程中纤维结构和性能的变化54
4 Z/ L2 n" \: V* t1 R四、热定型机理55
' i3 [, z3 q. i/ b% @2 H* _复习指导58 1 H* l, A2 J5 g* }6 Z0 l
思考题58 3 L5 F0 q4 q( P. Y, g
参考文献58 6 e' a- o6 ^# l
第四章 黏胶纤维生产及质量控制60 1 Z% R4 I3 D. \9 @7 V( d4 u$ y k& j
第一节 纤维素的结构与性能60 * |( S6 M" g" t9 O) q( h
一、植物纤维原料及其化学成分60
% E# v( T% ]9 _# Y- K9 K 二、纤维素的结构60
$ ?$ ?, D& p& X5 n6 | 三、纤维素的性质61 * Z" Z D: o( c/ Y; X5 y+ `8 I
第二节 黏胶纤维概述65 ! ~( s- |) P7 q* M2 L$ U/ _
一、黏胶纤维的品种及发展概况65 & X& B |6 n1 @2 M: G/ ?
二、黏胶纤维生产工艺流程67 & d& E' P; N" w* w$ P
三、黏胶纤维的性能及用途70 0 @% Y8 l( k. ]% v9 H
第三节 黏胶纤维生产用原料71
3 j9 @/ ^: E( ]$ @ 一、浆粕71
4 Q- J. f: E( s5 S$ e& _! Y 二、其他化工原料74 , r8 A! Q: B* n8 R. P, ^4 s) e
第四节 黏胶的制备75 7 ^# Z1 X& A9 P6 \" q
一、黏胶制备基本过程、方法及工艺流程75 ; h9 H s7 u7 p% l
二、浆粕的准备76 $ T9 U5 z. k! e- ~) I
三、碱纤维素的制备76
6 E3 M, O7 I4 U9 S9 @" c2 q 四、碱纤维素的老成82 0 Q6 J* F+ B2 q# l& `
五、纤维素黄原酸酯的制备85 ! E' n+ Q1 ^" }4 Y0 P
六、纤维素黄原酸酯的溶解91
7 ?& _! ?3 I% x# ] 七、黏胶的纺前准备93
, ^. A( c9 `! X 八、碱站100
/ I( e* A; g5 I! w% t 九、黏胶原液制造前沿技术101
/ }3 Q: V1 B- `' t" M# h第五节 黏胶纤维的纺丝成型105
" T# `4 w/ B, i7 ]( Y 一、黏胶纤维纺丝工艺流程105
" H5 I$ o& `0 N, }, N, N 二、黏胶纤维的成型原理106
& N7 b# N& ^! K* r! Q 三、黏胶纤维纺丝工艺控制108
( E2 ]" \2 R" l e 四、黏胶纤维的纺丝设备112
! x5 u8 x, }3 Q 五、二硫化碳回收122 8 g5 j; z- K; v
六、酸站124
$ K" k: B( {' _! a: }第六节 黏胶纤维后处理128 + ~5 N) q+ b* q& W' X/ }
一、黏胶短纤维的后处理128 " q! Y& P2 S1 I4 M
二、黏胶长丝的后处理及纺织准备 135
9 W2 C8 a( }* z+ O第七节黏胶纤维的质量控制 141
2 C* R/ _5 Y# H1 E一、原液工段质量控制 141
' @" q* V+ D; q8 U' [# X二、纺丝工段质量控制 143 ( [/ A* y. s# }9 x/ I; B! u
三、后处理工段质量控制 144 - H: k% ^" n) M4 I5 [
四、成品纤维质量控制 146 + k0 g( {4 n/ D
第八节黏胶纤维新品种及加工 147 ' B2 z. q$ C! ?2 P# F0 w
一、黏胶玻璃纸 147
& k6 G% I( X; t3 Q( L3 e( N$ k) c二、负离子功能黏胶纤维 150
' e; e0 g- K/ P" @7 O1 U& n三、黏胶长丝连续纺丝 151 & P4 w" x- K# C4 U: o
复习指导 152
7 W, e% [/ ?' |. P4 J" X思考题 152 4 F. _, h3 H; E" e
参考文献 153 ; }: @# \9 i q% D7 H/ f" [& D
第五章 聚丙烯腈纤维生产及质量控制 154 / a- C' ?& @7 N# k# ]
第一节概述 154 - w- N! G# g9 S7 Y2 o# t4 E
一、聚丙烯腈纤维工业发展史 154
/ C. j' {5 m, }二、聚丙烯腈纤维生产工艺路线 154 * t4 V" t2 N7 c. h% I) b
三、聚丙烯腈纤维的用途 156
3 K/ m6 }1 X( [ e) o第二节聚丙烯腈纤维生产用原料 156
* h- ^2 |' R! d; B( k一、丙烯腈 156 $ d# M7 O7 u/ D( | T
二、第二单体 157 2 c! f# ~( x1 {
三、第三单体 157
! L+ I7 `( ]9 ?1 s四、溶剂 158 # Z N, C" b9 f. C
五、引发剂 158
6 y- c* H- F; ~六、浅色剂 158 ' P* r6 p+ @: P3 a6 U( @" \
七、相对分子质量调节剂 158 $ u: v/ G D0 [. W1 g+ j3 Q- L
八、萃取剂 158
9 O- Z6 r, ^) B4 c7 L九、碳酸钡 158 9 w; P5 d5 @/ o
十、草酸钾钛 159
9 y! b! Z4 \6 A- t6 k, B十一、油剂、抗静电剂 159 + @) k; B# o8 v7 }3 x; _9 M
第三节聚丙烯腈的合成 159
# b/ `' \$ A7 \1 a% a# E& _一、均相溶液聚合 160
+ N( P/ n8 u! }8 J _; t二、水相沉淀聚合 165
0 R' H8 }: c5 R6 ]) V8 Z. ]9 o第四节聚丙烯腈纺丝原液的制备及其性质 168
% ]/ b4 J K! R6 K! f- N一、纺丝原液的制备 0 t* r1 [) N6 i' X
二、纺丝原液的性质 173 " _" S: \8 I& R0 B- D1 G9 i
第五节聚丙烯腈纺丝成型 176
* p3 |: F, Y0 {一、聚丙烯腈的湿法纺丝成型 176
( a W% A( J; D" Z) }. \二、聚丙烯腈的干法纺丝成型 182
g) m0 x& Z5 p$ X, ]3 b0 @三、聚丙烯腈的干喷湿纺法纺丝成型 187
8 e2 }; f' n) T( }$ s第六节聚丙烯腈纤维后加工 188
) M4 j" n4 [9 M1 c4 {/ A' [- `4 ]一、湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工 188
- z! I2 J8 j2 _1 z; ~1 T6 }# }1 D二、干法成型聚丙烯腈纤维的后加工 191
2 J, C: o/ {' ^2 d$ N$ E) Z# g4 Q三、聚丙烯腈纤维的特殊加工 193
* w' r" p5 ?; [$ q! D! A. D; c* {第七节溶剂回收和净化 195
! q, y8 e; M. b$ R% G一、硫氰酸钠溶液的蒸发浓缩 195
: u1 q: P9 S1 X二、硫氰酸钠溶液中硫酸根的去除 196
/ M6 d6 D0 e- h/ n8 g8 l三、硫氰酸钠溶液中铁离子的去除 196
+ w% Y) Y4 v/ s/ ^# i四、硫氰酸钠溶液的净化 197 ( R; `0 e3 t' F/ F6 Z5 T$ o
第八节聚丙烯腈纤维的质量控制 198
8 R' W5 _9 o; n: Z) f; Y) ~一、聚合工段质量控制 198 * Q2 Q- t5 M. Q0 Y1 a9 I
二、纺丝工段质量控制 199
4 [+ Z. [( {( h' `三、后加工工段质量控制 200 " R' s: J( H& l j
四、成品纤维质量控制 200 # P3 p, n- j- O& P, z" E7 E6 ]
第九节聚丙烯腈纤维的结构和性能 202 % R/ e2 e0 K5 T! p5 \, S
一、聚丙烯腈纤维的结构 202 f$ o5 W) C+ t* {0 M- r( e
二、聚丙烯腈纤维的性能 203
* q* t9 c6 H* X G6 D第十节聚丙烯腈纤维的新品种 204 ; P% l: W, `/ l( z1 r8 Q' v
一、复合聚丙烯腈纤维 204 . U% e) H& p& K- m. h
二、阻燃聚丙烯腈纤维 205
" Q. z, c4 p. \, f三、抗静电和导电聚丙烯腈纤维 205 ' t+ g* Y% v9 F! ~# c
四、高吸湿、吸水聚丙烯腈纤维 205
2 n: e; m$ z {# V# Z" s五、高收缩聚丙烯腈纤维 206
# y) x4 X: F4 @6 L9 P0 ~" `复习指导 206
8 y! j/ w! @* {1 p思考题 206
4 j( a D* B* @- s参考文献 207
- {! {7 Y% g& T8 b, K4 J第六章 聚乙烯醇缩醛纤维生产及质量控制 208
" s( u# Z$ X- w D第一节概述 208
2 Q$ i, T/ r3 I: d+ ?& y6 n一、聚乙烯醇缩醛纤维的发展 208 * Q( l& m! U4 o9 ^. S- }# W4 a
二、聚乙烯醇缩醛纤维的性能208 3 L8 ]1 F0 M5 y" |: s& h" l! g3 J
三、聚乙烯醇缩醛纤维的用途209 ) j5 H& w! S- }( S' \; e5 d9 |: g* J
第二节 聚乙烯醇的制备及其性能210 , y Q( B. ?% }. j! [4 p
一、聚乙烯醇的制备210 ' Q; y8 G& ~6 W/ L
二、聚乙烯醇的性能216 o5 j0 }7 T( b
第三节 纺丝原液的制备及其性能217
5 K1 t4 p5 a! Y8 s& y) g 一、纺丝原液的制备217 ; ?7 `6 x- Q. Q x' p- P- h. [
二、纺丝原液的性能222 + U8 \) Y! I# \6 @
第四节 聚乙烯醇缩醛纤维的纺丝成型223
, e: @0 h$ i$ `0 [ 一、湿法纺丝成型223 8 F* z5 K& r' x0 Q% H8 C. N* f
二、干法纺丝成型227
3 \) _# R' c3 v- L1 b4 Q, E第五节 聚乙烯醇缩醛纤维的后加工228
$ N; ?8 {% k! E; g' u) v% B 一、工艺流程228 7 Q" V4 E" c/ M& }
二、纤维的拉伸229
6 ~& O4 P$ f6 [, a# z* r 三、纤维的热定型231 & O. u8 [3 Y0 C- ?# f
四、纤维的缩醛化231 4 `, V, R0 b5 c9 r Y! @1 N
第六节 聚乙烯醇缩醛纤维的质量控制233 2 g( J8 Y4 ~+ I0 z8 t
一、纺丝原液工段质量控制233 1 P0 u! _7 J1 M; i* G, q5 E
二、纺丝工段质量控制234 # \" G! p* t4 y+ o, O- D
三、后加工工段质量控制234 - V: _( M2 x5 y# r! P2 _+ A; G% P
四、成品纤维质量控制235
- m% K, V+ b+ t* a' L; Q第七节 聚乙烯醇缩醛纤维的新品种236 * |" v( `. I& k
一、负离子聚乙烯醇纤维236 p/ j( c6 P, v4 l' L
二、交联聚乙烯醇纤维236
9 s" J+ [) C1 O+ ] 三、湿法高模量聚乙烯醇长丝(FW B纤维)236 ( W0 p( F; }; e" v k8 g& R- m
四、导电聚乙烯醇纤维236 ' n; f* a! Z; c. I
五、纳米聚乙烯醇纤维236
5 Z& J- }! F# H3 [* p. ?0 d 六、远红外聚乙烯醇纤维237
8 e9 ^+ l4 J+ }! m复习指导237
$ k# q# p2 y5 l+ I& v' {9 F* L思考题237
8 `: B, h, Q* s& y$ p1 [参考文献237
. t& r" ]0 l. ]5 \+ S第七章 聚氨酯弹性纤维生产及质量控制238
1 c& Q' s- }! k8 Z4 d第一节 概述238
( S& l( _8 I. J 一、聚氨酯弹性纤维的发展238
# O$ C/ Z: s) [7 R: L# Q( Z' X 二、聚氨酯弹性纤维的结构239 5 f1 q" n0 l$ l4 o% X% u
三、聚氨酯弹性纤维的性能2407 6 o( l$ @# m" [
四、聚氨酯弹性纤维的用途241
0 l% p$ `: e. T& m: \4 L! R第二节 聚氨酯的合成241 , T5 q k9 M8 B5 \
一、原料的准备241 & K7 ^: N$ ? J
二、聚氨酯的合成242 6 Z: Y& ^8 D; t7 I, m& a5 Z/ }
第三节 聚氨酯弹性纤维的纺丝成型242
6 B7 x |; t# D! [ 一、干法纺丝243
2 [& n- Y- y, C+ ] 二、湿法纺丝247 $ w9 Y) X1 K3 ^8 u! ?% G/ x# b
三、反应纺丝法248
" u, ^% k2 A: F- J+ s 四、熔融纺丝250
3 i, z5 L, b+ T2 o5 ` h0 ?第四节 聚氨酯弹性纤维的后加工253 ( h0 H1 p3 h& o
一、裸体氨纶长丝254
5 `3 ~1 s7 t/ ?3 \ 二、包芯混纺纱254 ! G- g1 X1 ^) E1 y6 y
三、包覆纱255
# `! l( M& g* q9 x& [, ` 四、合捻线256
" d& h$ |& a) h7 @" s8 z8 ~: i$ q: Z第五节 聚氨酯弹性纤维的新品种256
) C+ e6 C% {/ b8 K$ L; N0 w/ y 一、吸放湿式氨纶256 & K0 [6 n( Y/ @
二、大豆蛋白纤维氨纶包芯纱257
7 t3 g+ g7 x' Z0 C! [$ ? 三、蚕丝氨纶抱合丝257 8 |# ]' N! `1 x4 p- w$ _: n4 N
四、细旦氨纶弹力丝257 & L" X+ W# T& h4 G
五、黑色氨纶257
$ M% r: v! j: ~4 p3 Z 六、纳米改性氨纶257 9 y8 ^' B0 c2 ]/ G5 W6 k
复习指导257 : U2 s6 o, Z, I. }* V0 n
思考题258
2 V( a% s" N9 I* R& f参考文献258 6 T/ z, F/ R6 Z1 @
第八章 新型化学纤维的性能及生产259
8 I0 L8 a. C- ]* M( Y第一节 新型再生纤维素纤维259
; f; W# ]5 D! v/ t 一、Lyocell纤维259 # I; x$ h7 v' c! Z8 J
二、竹纤维267
2 F: j6 }4 H2 B9 F. a: h3 c 三、Modal纤维272 |9 }/ b/ x( N$ K' @' \# b. [
第二节 新型再生蛋白质纤维274
# u4 v- {8 t7 |9 o$ D! M 一、大豆蛋白纤维274
/ ]0 `4 ^4 b8 W, I 二、蜘蛛蛋白纤维278
; d# r/ U! e+ x1 [5 U7 N第三节 新型合成纤维282
/ ?4 w1 v p0 y% o% ]5 \, Y 一、聚乳酸纤维282 5 \/ v$ ]* |# Z1 h
二、水溶性纤维284 1 I5 g6 j# y+ x4 d7 F/ R# i
复习指导286
7 f w- h8 A# j9 m" T u% k6 {, I参考文献287 7 Q: W7 V# P0 \/ V
思考题答案288 , m! w3 S! T ^. h4 f
8 x" j4 ?3 e- s% W* P# l$ W |