% H, M+ ^( ?, [0 [) W《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。 % J& [! q8 H0 e5 {5 s4 F, w
& f0 _7 ]6 S0 G5 J. O
内容提要
. [2 u* U" C+ M D《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。 5 [' T/ w% H, C
《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。
% b5 ?6 i) h0 i' A《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。
5 ^: c( w3 Q; E# o目录 6 A. j" [6 f+ p1 E
第一章 概论1 6 e. a: x* i" J! z
第一节 化学纤维的分类与命名1
1 p0 K. h: w6 D9 a+ R 一、化学纤维的分类1
9 c2 Z! d/ G5 V' Z5 K6 j 二、化学纤维的命名3 - j+ v7 m8 x1 j- @, R/ _9 i3 K+ c5 F/ o
三、化学纤维的主要品种3 - ~7 {% A$ a9 b
第二节 化学纤维发展概述4 8 `+ `' X$ u& R: C: n
一、世界化学纤维工业的发展概况4 5 S8 X. r+ i! w0 }
二、我国化学纤维工业的发展概况5 ) R( m ~- {: X0 w
第三节 化学纤维生产方法概述6 , }2 B9 o( R4 M
一、原料制备6
8 r& P+ N- \! y 二、纺丝熔体(液)的制备6 + o/ Q7 ~9 F1 V+ [
三、化学纤维的纺丝成型7 ( b$ F- X- c1 v5 K* C4 ]7 d! F
四、化学纤维的后加工8
0 Y& b- o- j2 {1 b$ y第四节 化学纤维的主要品质指标及其检测方法9 ' w) b3 X- m" }; V
一、细度9
! W4 `; A/ t# {; {2 t$ | 二、吸湿性10 - G4 |" ?% d8 a2 }8 B* n' z
三、密度11 ( q* |2 O- X' }/ y, Z8 n3 ]
四、拉伸性能11
) h) x* L7 [5 M' P: {3 R 五、耐疲劳性15 " m2 U$ `7 U) I+ W3 S8 P8 s
六、耐磨性15 5 h* [& T0 D2 e
七、耐热性和热稳定性16 % Q0 f- d: Y. a& P& T2 M
八、热收缩16 + p: i+ o m+ ]' k+ d8 q) G8 r/ x
九、阻燃性17
+ ]3 G1 g! r) I) Z; z 十、对化学试剂及微生物作用的稳定性18 9 Z- ^/ p1 U$ G
十一、耐光性和对大气作用的稳定性18
1 l- q' G Y' A1 D3 P9 [" _ 十二、染色性19 * U D9 v, v. X; K# y1 Q
十三、导电性19
& g# C& R' u1 M8 r( u 十四、导热性19 / F. q: ~$ q4 O
十五、光泽与横截面20 7 W/ C2 \ V" J9 B! {
十六、含油率和上油率20 ; X* m& q+ u$ G" E* e
十七、短纤维的附加品质指标21
- m* |0 r% i2 g! O复习指导23 4 L; B4 P$ B( e
思考题23
/ I: G6 m( Y* h) z: Z# Z参考文献23 . a9 j( t4 g/ V
第二章 化学纤维成型原理25
" N9 Z; q$ g) F/ l$ L$ \! \7 _第一节 熔体纺丝成型原理25 ; n, d N: T$ }
一、熔体细流冷却固化历程25 / U) W; i/ s! U% L5 _( k7 v) Y
二、挤出细流的类型27
7 r* Q/ n* t7 I9 i8 c 三、熔体纺丝的运动学和动力学28
9 y' c! x; g9 D% w: V) O 四、熔体纺丝过程中的热量变化29 . R- d# p; v' W Z. I
五、熔体纺丝中纤维结构的形成30 1 t3 a: x7 p2 q: q+ ]( c7 f' k
第二节 湿法纺丝成型原理32
, M! B+ w8 E4 [% h" ~1 l5 K 一、成纤高聚物溶解的基本规律33 7 x9 S2 L" y/ m- Z- v! c% v: e6 q
二、湿法纺丝的运动学和动力学36 1 i; M7 j; l3 J4 Y# J
三、湿法纺丝中的传质过程38 1 d$ _" b" A3 Q
四、湿法纺丝中纤维结构的形成38 0 P5 s# S2 V. J- q: j
第三节 干法纺丝成型原理40 ! S% L9 R' A" e
一、溶剂的选择41
: W& a$ Q# R4 { 二、干法纺丝的运动学和动力学41
; a: y1 P' D1 i$ y9 G 三、干法纺丝中的传热和传质41
( j/ A4 w( o% F( q0 | }% C1 E l复习指导42 # U6 E; M5 z- \3 _' s! y1 N- L5 m0 e
思考题42 0 P; L/ l/ M& c# ?* K
参考文献43 ; I1 q2 Q* ^& S/ E/ d9 b/ ~! B
第三章 化学纤维拉伸和热定型原理44
7 T3 M9 l1 D2 {* p# D4 l第一节 化学纤维拉伸44
7 J. ?7 [- Y$ M0 }4 k' T1 Y 一、拉伸的目的和作用44 8 d8 f2 F7 i- X# b
二、拉伸实施方法44
$ Y4 B% \. Z1 Z0 n8 O" h$ A 三、拉伸曲线45 & {' u8 c0 {, M. D7 D0 h
四、拉伸过程中纤维结构的变化49
8 }; Z# q! m; N/ T1 X 五、拉伸对纤维物理机械性质的影响50 6 s+ P; E: T& e& e0 O) H. E9 X
第二节 化学纤维热定型51
1 i2 |( M+ J3 p+ W U 一、概述51
7 q! `/ G% l1 ] 二、纤维在热定型中的力学松弛52 ' A6 ]4 N; ]( H5 ~7 k4 O2 L
三、热定型过程中纤维结构和性能的变化54
/ S* s4 H7 |4 i: _四、热定型机理55
0 | K1 }4 d D( t# `- e复习指导58 9 I: V+ B- l; b. |1 m- Y) {
思考题58
: [) ]& b. J0 i& v- |参考文献58 7 f9 p7 G7 U6 V0 k5 x3 Z/ M) }8 l
第四章 黏胶纤维生产及质量控制60 4 U, o+ E. R7 p }! Y
第一节 纤维素的结构与性能60 . ?- e& f/ U* j% K0 j/ v% z2 |3 ?
一、植物纤维原料及其化学成分60
2 q9 P; K1 }4 z- b; l+ Z 二、纤维素的结构60 8 N. e2 c$ \4 t5 D4 Y7 l
三、纤维素的性质61
7 O0 q L. I' t) W0 o第二节 黏胶纤维概述65 . l7 w5 {* j+ K7 U+ g
一、黏胶纤维的品种及发展概况65
- i% V8 d4 @1 \% a7 U 二、黏胶纤维生产工艺流程67 8 t0 b9 F) K! B; L
三、黏胶纤维的性能及用途70 / v0 d$ C7 o f' y" G
第三节 黏胶纤维生产用原料71 . u# k S: ?" K( p
一、浆粕71
I, H; t a5 Q$ V 二、其他化工原料74 7 g* I1 d6 _+ j' F, U
第四节 黏胶的制备75 ) L. e6 E2 B3 _. r# H
一、黏胶制备基本过程、方法及工艺流程75
5 S7 G7 \' B" N1 {) l& [: E" p% [ 二、浆粕的准备76
. z, q- w' T* r+ Q 三、碱纤维素的制备76 " B* R2 j6 H, [; c2 w
四、碱纤维素的老成82 1 B! ?( w' t! F+ r: f' {0 I
五、纤维素黄原酸酯的制备85 9 j7 k, x% V9 K
六、纤维素黄原酸酯的溶解91 ; u6 `8 ?: f( F+ h
七、黏胶的纺前准备93 * D9 X; k: C' s5 R. U
八、碱站100 9 `( p. i" d: e" K9 a: w
九、黏胶原液制造前沿技术101 9 A% u1 ]- R8 Q% [# Y
第五节 黏胶纤维的纺丝成型105 9 W' d4 Q3 }6 |
一、黏胶纤维纺丝工艺流程105 . J: T' x2 }: X" C! T C. ?# b
二、黏胶纤维的成型原理106
; Y1 _! L# W8 C8 i) r0 E 三、黏胶纤维纺丝工艺控制108 ! u, V0 E" b: f) r
四、黏胶纤维的纺丝设备112
3 w# V' H- S- X; G 五、二硫化碳回收122
5 Q2 r: N! v) Y/ u6 ~6 ~& A 六、酸站124
% x6 b2 y4 f. I: ?) }第六节 黏胶纤维后处理128 . E2 s+ J3 f1 N& @$ I
一、黏胶短纤维的后处理128
* u# V( Q' s8 v, X$ {# r二、黏胶长丝的后处理及纺织准备 135
# x! S7 ]0 e D. j第七节黏胶纤维的质量控制 141 $ l. o2 F Y8 T3 }9 o8 k( o
一、原液工段质量控制 141
& @0 O( \; b( p9 z; z二、纺丝工段质量控制 143
6 B; z0 Z! q5 }三、后处理工段质量控制 144
- O6 F' M3 c8 u1 A4 {* c" o四、成品纤维质量控制 146
& g, y) m: l9 p( R第八节黏胶纤维新品种及加工 147
( `& [1 j# M8 y0 t0 e8 I/ k) d一、黏胶玻璃纸 147
( F( p* t# ]/ p* ~0 r# z8 G) M" R- n- n二、负离子功能黏胶纤维 150
# C+ H- b2 N/ f6 u1 I三、黏胶长丝连续纺丝 151 ; ?& W9 \; R( C# a E& { A
复习指导 152
; Z; O+ O- b) o, P% U0 b思考题 152 / E, k0 j; N) ~$ O
参考文献 153
, a+ v- |0 K- C第五章 聚丙烯腈纤维生产及质量控制 154
9 @% V- Z$ i5 Z* a3 F第一节概述 154 1 h6 w- i& g! w0 G& C
一、聚丙烯腈纤维工业发展史 154
; R1 f% V5 Y$ e% M' t二、聚丙烯腈纤维生产工艺路线 154 0 S! v/ b) b2 n
三、聚丙烯腈纤维的用途 156
+ O8 s1 I( [4 h6 o第二节聚丙烯腈纤维生产用原料 156
9 g9 p& u E3 W# ?* p一、丙烯腈 156 4 t2 A8 |- j, s2 N
二、第二单体 157 " N8 Z8 w, ]4 Q1 y9 c
三、第三单体 157 H' K" R! m8 H! G9 Q9 V2 n2 j+ a
四、溶剂 158 3 t1 M5 U* ]% Y# f+ y( C; U
五、引发剂 158 0 Y: e1 R! Z& E3 ~' x, c% b- J9 O
六、浅色剂 158
# G! T9 c% d% E七、相对分子质量调节剂 158
; ~% R1 l* u. g: ]! ~八、萃取剂 158
$ q9 @. Y. s8 e3 Y" B" {# V' a九、碳酸钡 158
V; E/ J2 q4 T: [5 O十、草酸钾钛 159
$ O6 N! d' Z9 C% l- O0 l十一、油剂、抗静电剂 159
W- v$ \3 G# r8 C; _& I* F第三节聚丙烯腈的合成 159
; z$ V3 a+ K/ G. Z一、均相溶液聚合 160
( V ]" F4 O. \5 X二、水相沉淀聚合 165
& F8 ^6 \6 b5 B/ g( F- X第四节聚丙烯腈纺丝原液的制备及其性质 168
9 w4 Q# O8 N" i) D# Z( A' `4 n一、纺丝原液的制备
) d, _* f0 h) d0 [$ N0 f二、纺丝原液的性质 173
# j! s( P+ h; ^, L第五节聚丙烯腈纺丝成型 176 5 P1 s8 c- a& R. n6 I
一、聚丙烯腈的湿法纺丝成型 176 N1 g q) y0 b' J. `
二、聚丙烯腈的干法纺丝成型 182
* ^; t+ l6 s. p& v三、聚丙烯腈的干喷湿纺法纺丝成型 187
, L) P- Y& p+ X$ A第六节聚丙烯腈纤维后加工 188 ! m+ @( ~" h9 d( ]. s7 }1 b) T/ ~
一、湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工 188
/ P* u$ w: O$ W4 u9 M' L% `/ e! }二、干法成型聚丙烯腈纤维的后加工 191 9 C% y h0 K2 `
三、聚丙烯腈纤维的特殊加工 193 9 [8 l/ \1 i8 ]7 O8 O& X% l
第七节溶剂回收和净化 195
1 ?0 ~0 C5 ?$ q4 ~- c, B一、硫氰酸钠溶液的蒸发浓缩 195 ' a% n" g0 K$ g
二、硫氰酸钠溶液中硫酸根的去除 196 8 k. \+ x6 B/ l O5 C P
三、硫氰酸钠溶液中铁离子的去除 196 4 G& ?$ N2 U3 p) d% L
四、硫氰酸钠溶液的净化 197
+ l- X' ^9 t$ z9 G6 q& h- A第八节聚丙烯腈纤维的质量控制 198
2 m, {3 e5 M# d1 ]) L& o$ Q一、聚合工段质量控制 198 / T! ~4 L' y) B) c2 M" h
二、纺丝工段质量控制 199 ; w5 b! L7 E5 f+ u/ N, V8 f
三、后加工工段质量控制 200 2 O! _' l+ B( @, Q0 o3 t
四、成品纤维质量控制 200
6 I0 Z5 Z I/ R1 H: \ N5 K" h% g第九节聚丙烯腈纤维的结构和性能 202
0 u: ?! h& W9 i4 G8 H一、聚丙烯腈纤维的结构 202 0 I V2 A8 v$ L* v; d0 y! N
二、聚丙烯腈纤维的性能 203
4 R7 w7 i+ z% [' p* Z9 h第十节聚丙烯腈纤维的新品种 204 4 t7 u; y: G. [; N/ b# N. Z/ W
一、复合聚丙烯腈纤维 204 + N) J. d) q# w* v
二、阻燃聚丙烯腈纤维 205
- f/ V+ \# ^( N9 x; s) [三、抗静电和导电聚丙烯腈纤维 205 ; u6 T7 ?" P4 p5 {/ `1 ~6 N1 \5 `
四、高吸湿、吸水聚丙烯腈纤维 205 9 E1 j" M4 H$ ~" z1 P+ \& p& h! q
五、高收缩聚丙烯腈纤维 206
' k9 b$ h/ h, _/ P" ~复习指导 206
: Y- ?0 Y. t6 f g. Q% F$ c. p思考题 206
% H. L- f4 P/ X. p参考文献 207
. d% s3 c6 V7 f& \第六章 聚乙烯醇缩醛纤维生产及质量控制 208
4 F$ n1 {( m T8 }/ [第一节概述 208
0 `; n4 a( L( V8 R3 d" C+ O. I一、聚乙烯醇缩醛纤维的发展 208 ! q) a$ v1 z- W) S
二、聚乙烯醇缩醛纤维的性能208 / J* x: ?4 |. N$ W) C# f% N
三、聚乙烯醇缩醛纤维的用途209 B+ a1 r0 Z% k+ L9 \) O9 N
第二节 聚乙烯醇的制备及其性能210
+ k: Y5 i' \& o8 g; J6 t 一、聚乙烯醇的制备210 ( v% O; A# o: ~
二、聚乙烯醇的性能216 0 L4 e1 @, @( o4 h# o6 M/ j
第三节 纺丝原液的制备及其性能217 * S/ J6 V" I( j2 u: {: j
一、纺丝原液的制备217 $ R. P3 u- I8 v0 y2 X
二、纺丝原液的性能222
2 B p. Y8 H9 |第四节 聚乙烯醇缩醛纤维的纺丝成型223
; L( P& B; x/ _( P7 E% B7 \7 r 一、湿法纺丝成型223 : p* \( E2 z4 Y: K/ e
二、干法纺丝成型227 ; a# e; G& D/ ?. T
第五节 聚乙烯醇缩醛纤维的后加工228
" S. X# ^& c |. J3 |; @ 一、工艺流程228
9 w* q5 x: Z' G9 X 二、纤维的拉伸229 # M8 L, K/ P( X
三、纤维的热定型231
6 A; m6 j& m1 ] 四、纤维的缩醛化231 / s L9 r Z) G% j; Q" @3 O
第六节 聚乙烯醇缩醛纤维的质量控制233 7 D( @& C( T3 m7 [8 u' |0 W( q9 ^$ J# q
一、纺丝原液工段质量控制233 4 ^8 e6 y: f0 M: i x, @
二、纺丝工段质量控制234
$ M3 u& {( V5 V 三、后加工工段质量控制234 ' E9 `$ b9 j4 F% m( k$ D8 o0 V
四、成品纤维质量控制235
2 E3 k6 x* C) b) s4 e, t第七节 聚乙烯醇缩醛纤维的新品种236
3 ?3 N; d% j. v1 v3 b 一、负离子聚乙烯醇纤维236 1 c* t( X) e* f5 R$ Q L
二、交联聚乙烯醇纤维236 & }8 {- A2 k. Q, I1 m7 h& k
三、湿法高模量聚乙烯醇长丝(FW B纤维)236 ! i7 n6 w' [" I8 ?; v. N y
四、导电聚乙烯醇纤维236
4 y, p) O, r$ O/ h! U$ \ 五、纳米聚乙烯醇纤维236
% {+ Z7 `2 j$ L7 ], M* {+ Q 六、远红外聚乙烯醇纤维237 5 I' T c( h# l8 k+ q" W( ]
复习指导237
! ~5 _2 P4 w6 Z( E+ x4 q思考题237
7 |3 b: M2 ?# O* T8 u* C参考文献237
- U9 Z$ w- m& y0 z第七章 聚氨酯弹性纤维生产及质量控制238 ; c7 {+ o$ W. p6 B) _
第一节 概述238 ( }% H: K+ t; ^2 s7 U: y/ Q* l, v
一、聚氨酯弹性纤维的发展238 $ l$ C7 @3 c( Q* k- m" S5 X5 W5 w
二、聚氨酯弹性纤维的结构239 % _( Z- J) i6 S' w
三、聚氨酯弹性纤维的性能2407
7 [' M2 W0 {/ l! h3 w o 四、聚氨酯弹性纤维的用途241 $ H7 B; V+ c2 h! e# b( Z
第二节 聚氨酯的合成241
: n \6 [+ K! i1 D G8 y 一、原料的准备241
& z; h( u# {5 v 二、聚氨酯的合成242 & b9 ~! Z- M" b# y3 x, B
第三节 聚氨酯弹性纤维的纺丝成型242
5 g2 n/ c1 Z) `1 m9 o# p% L# ? 一、干法纺丝243 $ B1 O9 ?6 D0 m: X/ L3 w% I: i
二、湿法纺丝247
& @1 }* s- R3 ~. g1 w 三、反应纺丝法248
, X. E7 o( s" h6 B% |. ?' z 四、熔融纺丝250
- `$ |: E9 \5 ]. @! @* ~4 }第四节 聚氨酯弹性纤维的后加工253
; u: s2 { h, V1 w: ]" C/ W! m 一、裸体氨纶长丝254 ' q. e4 j: }, R. P: B
二、包芯混纺纱254 ' |( N5 z5 c2 Y" b
三、包覆纱255
4 F% E/ Z" b9 p" M 四、合捻线256
: N6 A, b" a: ]( N- @/ ?; g2 {第五节 聚氨酯弹性纤维的新品种256
- s1 z G: v5 A5 E' c 一、吸放湿式氨纶256
2 N( H4 [! ^2 ~ 二、大豆蛋白纤维氨纶包芯纱257
: b; A! u* z, v S# s! N 三、蚕丝氨纶抱合丝257 $ Y- C) v2 T. J% g3 c! h( \
四、细旦氨纶弹力丝257 . D1 T" C/ E9 u* O3 P v
五、黑色氨纶257 / Q' m! ]2 f) g9 P# O( D ?- g' Z7 D4 Y
六、纳米改性氨纶257 7 f+ ?4 G% b/ Y
复习指导257 - I$ D' a! X3 ]6 Q
思考题258
; O) @8 Y. b) q8 o参考文献258
5 _: b' @6 B- X }( ~/ H3 _第八章 新型化学纤维的性能及生产259 - L4 f0 X0 U+ m |/ k6 Q
第一节 新型再生纤维素纤维259 ( N/ x% H# X/ q3 N7 ]7 F
一、Lyocell纤维259
F* r) Q( v, `7 D$ k, z 二、竹纤维267 : e+ ]9 Y* {* V( c# w" U
三、Modal纤维272
- g' }! [% [& T" w9 P第二节 新型再生蛋白质纤维274
2 R; ~& E H' l 一、大豆蛋白纤维274 ) y# E% M2 ]6 P* N- i
二、蜘蛛蛋白纤维278
/ M e2 K8 [5 T) F9 Q第三节 新型合成纤维282
' m( M& U/ x) j+ v0 S7 N 一、聚乳酸纤维282
# [: s% D: I V# R+ J二、水溶性纤维284
2 ]3 `) b# ^! X& \: ?' Q( X复习指导286
" C4 T, B8 K- v8 O+ d6 b参考文献287
# b$ a l( v4 N: ]: x思考题答案288
# A: ]6 f) O2 W" H% A. t0 \# g
; ~1 G8 g% m8 J5 }2 O7 Q+ u) B |