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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。
" N2 i$ ^9 T# o% h0 X5 ~3 d0 q1 W3 Q) Y, r' Y7 w+ _0 c
内容提要
* R. `( O, Y, E, F《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。 - Q; q# Q& C5 c* R; h6 X
《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。 ) c* H6 H5 f1 ?3 j) L: B
《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。
! q) L" `) u5 v9 D目录
' u. ^ R; J) h0 f4 `- `1 o! y第一章 概论1 9 Z# U, X/ ?+ K( ^1 x7 ~$ t* l i
第一节 化学纤维的分类与命名1
! F' _4 i: [) r7 D) q, N, w 一、化学纤维的分类1 ( G5 v9 C' C$ k2 G: x: \
二、化学纤维的命名3 % F/ B3 B) e# \
三、化学纤维的主要品种3 & X: d2 t0 _4 [
第二节 化学纤维发展概述4
2 Y1 g e+ v4 Q+ E. H 一、世界化学纤维工业的发展概况4
, M9 W: `2 c: ]7 o5 \ 二、我国化学纤维工业的发展概况5 + q B S$ s/ ]' w, ~$ Y" i/ c
第三节 化学纤维生产方法概述6
% N9 M3 O( l v: e: g$ Z 一、原料制备6
& f. E# \/ z: p, F h' [/ @. W 二、纺丝熔体(液)的制备6
7 l4 v d* | H A: p. h% l+ J 三、化学纤维的纺丝成型7
) Z0 Z3 m2 G2 y9 K- I% Y& C( ^ 四、化学纤维的后加工8
2 I8 h& _/ W- e第四节 化学纤维的主要品质指标及其检测方法9 + q' Q% E0 A6 z0 S. F
一、细度9 + a# t1 O8 @! O& w# b
二、吸湿性10
7 M8 T1 g" p" x2 z V' f 三、密度11
/ A9 N7 k# y/ j- Y 四、拉伸性能11
2 q- |( {, H# P5 Q 五、耐疲劳性15
3 A9 F; ?0 b! F% L4 x/ T% Y 六、耐磨性15 2 b l- p& A% i5 G7 q w% u
七、耐热性和热稳定性16
, i' [4 C9 ^& m) x: E 八、热收缩16 y5 ], t0 m+ D3 |; T6 s
九、阻燃性17 * r, ]' K7 \5 Y" @
十、对化学试剂及微生物作用的稳定性18
: R6 { {& S6 a$ H) v. |5 A$ w6 n; Z 十一、耐光性和对大气作用的稳定性18 % V4 l% @# x. _9 _. |( a
十二、染色性19 5 [4 X* k( I: V
十三、导电性19
+ w1 _; p" X! @8 P( f 十四、导热性19 ) z/ |* k' c1 |$ R* l' `) a3 A
十五、光泽与横截面20
0 e6 k. S [) @% x& B% d十六、含油率和上油率20 , s( m8 {9 T' V: G' k- q
十七、短纤维的附加品质指标21 & R d' v# Y5 J# }& A7 ?& ` X
复习指导23 9 K1 }5 A9 ]" @7 W7 U6 I% t4 ]+ ]$ x! d
思考题23 4 w* G3 j8 u2 F2 P5 L
参考文献23
& Z; `3 n2 K: F第二章 化学纤维成型原理25 $ }# b ^, |: d8 b, q
第一节 熔体纺丝成型原理25 , Y; Z; q# D/ l/ k6 K: u
一、熔体细流冷却固化历程25
& z1 @3 ?; E" w$ ` 二、挤出细流的类型27
9 b5 m% J: l, v% a. O' p% h 三、熔体纺丝的运动学和动力学28 % {, c4 x9 _/ k* h; l! v# H
四、熔体纺丝过程中的热量变化29 . L/ P+ D; E# ]1 _, [2 U, h
五、熔体纺丝中纤维结构的形成30
+ W* B5 E+ G' y9 ^* A第二节 湿法纺丝成型原理32
: r( n( }3 }6 x2 o 一、成纤高聚物溶解的基本规律33
h& G! |; Z3 y/ Q6 y9 O 二、湿法纺丝的运动学和动力学36 5 p# M7 a6 j7 \3 K: h! c3 ^( r
三、湿法纺丝中的传质过程38 $ L9 \" X* @3 N& x
四、湿法纺丝中纤维结构的形成38 + h- ~& ^- `7 o- r/ q
第三节 干法纺丝成型原理40
; e y2 ^, h/ N* |# _. T% S% v- l 一、溶剂的选择41
/ \; d( R4 m: L# B* b4 ]! r 二、干法纺丝的运动学和动力学41
0 A+ ^) o8 g% n& U b7 U& m M c 三、干法纺丝中的传热和传质41 4 }; b& L6 A5 A G3 t- O, t& c. t
复习指导42 & Z* {* `% w @, w
思考题42
8 T% t r+ H1 D6 J6 g参考文献43 9 D& s2 G8 N9 t3 T
第三章 化学纤维拉伸和热定型原理44 7 F, N( e& o# v( `( l
第一节 化学纤维拉伸44 8 z! K% p1 b0 A; c8 x
一、拉伸的目的和作用44 . W+ A& Q. l/ H9 ^8 |
二、拉伸实施方法44
, v& q" G) }4 {8 D, r 三、拉伸曲线45 " M9 o6 X9 U5 d1 r: k" I8 n
四、拉伸过程中纤维结构的变化49
0 L8 ^0 `5 x5 h9 I2 }& d 五、拉伸对纤维物理机械性质的影响50
6 p0 H' \3 |3 t! U" z% n2 Q9 |第二节 化学纤维热定型51 1 t3 f8 i: x' Z. ^0 A
一、概述51 % E4 q/ ]) t3 b8 z+ ]7 O0 r V4 e- n
二、纤维在热定型中的力学松弛52
# P3 u$ E1 L+ p% w( e 三、热定型过程中纤维结构和性能的变化54 ! d0 M1 b8 h3 m* d2 Y7 L% _- L7 F2 L4 m
四、热定型机理55 ; w6 P& W2 |& ^/ U! Q
复习指导58 5 [. S; Q9 |! w1 O4 A
思考题58
5 b+ z5 o; g- l3 i参考文献58 2 A* m5 Z$ D% }& q" d
第四章 黏胶纤维生产及质量控制60
# y- f2 S1 n2 M& R2 R7 M4 E* T第一节 纤维素的结构与性能60
6 e8 v( z* b9 A9 m: k 一、植物纤维原料及其化学成分60 & \5 N' \8 }+ U
二、纤维素的结构60
4 V, M0 y- r$ @$ i( t7 I 三、纤维素的性质61 ' [0 ~' h! S1 O1 H# `% j' Q* L6 z
第二节 黏胶纤维概述65 5 J% C, m, x5 B2 f% `; u- V7 W" ~
一、黏胶纤维的品种及发展概况65
7 W% {; Z) }1 T z 二、黏胶纤维生产工艺流程67 4 s+ B5 d5 w& g U: d) I! m$ [! |
三、黏胶纤维的性能及用途70
' C% _) x9 M1 t" \第三节 黏胶纤维生产用原料71
, G" d) N `& q- R1 X. @ 一、浆粕71
( f% W9 A" d+ H 二、其他化工原料74
; v. S. f2 d/ ]1 B5 T$ _' M3 g第四节 黏胶的制备75
4 Q. ?% o5 Y$ ]. H1 N# h: U 一、黏胶制备基本过程、方法及工艺流程75 0 w3 r) P/ E. m6 |
二、浆粕的准备76 ( i: _0 n( r& U
三、碱纤维素的制备76 ! z$ _4 |5 f- y( Y+ H' c
四、碱纤维素的老成82
~4 O7 u5 R% s& V0 f+ U# f# P 五、纤维素黄原酸酯的制备85
- w7 c6 y+ a5 S; [8 M) y 六、纤维素黄原酸酯的溶解91
4 B0 U! Q% b4 Y& t& V; i$ o. P4 o 七、黏胶的纺前准备93
/ F8 K ]/ M8 L1 X* b& d) Z 八、碱站100
. Z0 a9 s% ] D' K 九、黏胶原液制造前沿技术101
' |* K- V, O1 h5 p" j第五节 黏胶纤维的纺丝成型105 ' c, Q8 i9 _6 y0 w2 H
一、黏胶纤维纺丝工艺流程105
8 w/ |1 G! _# h% c8 t, l" [2 P3 R, n 二、黏胶纤维的成型原理106 & C8 N n7 y0 M& @$ a, W
三、黏胶纤维纺丝工艺控制108
3 x; e* \; ^# n- j6 u: W 四、黏胶纤维的纺丝设备112 2 b9 h/ p/ E1 m6 a$ e" ?3 f
五、二硫化碳回收122 . N* ~0 U d/ o, T6 y) W
六、酸站124 . X2 Q- D; f% i, g7 _4 s. V
第六节 黏胶纤维后处理128 % ?% p- _8 H0 B. o
一、黏胶短纤维的后处理128
) u" @0 d R% t) [7 `& @二、黏胶长丝的后处理及纺织准备 135
8 P* [- {# _8 G7 R! a第七节黏胶纤维的质量控制 141
+ l. p. {1 d6 B一、原液工段质量控制 141
; ?9 A3 H1 \2 ]# ~3 t a+ \1 v& P二、纺丝工段质量控制 143
' D" l+ ]$ f& @' a' f) f% E& y三、后处理工段质量控制 144
7 ^' v# P7 n) ?* k% f: n9 T |1 x k四、成品纤维质量控制 146
- L `& T( y- w# J6 o3 A第八节黏胶纤维新品种及加工 147 ) E) J- C! E+ v) k/ l" X$ }
一、黏胶玻璃纸 147
2 V$ U- e; Q* }! W6 D8 G二、负离子功能黏胶纤维 150
+ p, ?; x5 p5 P$ G/ Y三、黏胶长丝连续纺丝 151 / ^/ A6 N0 Z' |) _- t
复习指导 152 * o7 a( U2 ?$ T# ?
思考题 152 ! w9 e$ E& \4 R3 L2 u
参考文献 153
2 J/ u4 v" l0 h第五章 聚丙烯腈纤维生产及质量控制 154 0 H; {4 K1 K5 f
第一节概述 154
9 @# m9 e6 y7 W: M一、聚丙烯腈纤维工业发展史 154 1 w5 H9 F; @) Q+ j
二、聚丙烯腈纤维生产工艺路线 154 ; f+ m5 y( ~+ Y; ^
三、聚丙烯腈纤维的用途 156 ; L& D' M- ~6 L
第二节聚丙烯腈纤维生产用原料 156
& D" O# k4 F# C7 q一、丙烯腈 156 ' ~ o% P0 g; W; b$ e& i2 Z4 ?
二、第二单体 157
2 E7 M- J$ H9 u9 n" _三、第三单体 157 ! E/ M( G; S. L6 p: a, n
四、溶剂 158
Q( `3 A4 K/ N8 ^4 a五、引发剂 158
( W: K* e2 [3 X9 P' ?) h/ e& O六、浅色剂 158
6 ^2 S7 }; K+ B0 f$ G七、相对分子质量调节剂 158 ) k$ c5 |7 C; O6 ^
八、萃取剂 158
! K9 w F: J- `' |2 }7 {九、碳酸钡 158 $ F! M* z' i; i8 h Y, ]" V
十、草酸钾钛 159 % F) h1 C% O0 g0 b
十一、油剂、抗静电剂 159 6 T' {+ F2 P( A7 @$ Z3 e0 i
第三节聚丙烯腈的合成 159 # ^( K7 j7 a! Q0 C$ u- g
一、均相溶液聚合 160
$ {; D" O0 O6 n二、水相沉淀聚合 165 ! A+ y0 ~- c" S- k/ y: {6 E
第四节聚丙烯腈纺丝原液的制备及其性质 168 3 u X# S! A: W' U" T0 p, j( ]* f
一、纺丝原液的制备
% W1 ?- y0 t1 w, y: S' N二、纺丝原液的性质 173
3 O$ ]& x# Y$ a3 Y5 A第五节聚丙烯腈纺丝成型 176 # M0 w( I9 ]( y+ |. G
一、聚丙烯腈的湿法纺丝成型 176 9 I8 a' H: R4 `& X5 P
二、聚丙烯腈的干法纺丝成型 182 3 X/ U+ W. J. P5 r3 \
三、聚丙烯腈的干喷湿纺法纺丝成型 187 " M! {# @* u6 o0 k+ V% z w
第六节聚丙烯腈纤维后加工 188 5 _: g! l0 S' u2 B3 i
一、湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工 188
* j) ?. [! W, d/ H; b- J二、干法成型聚丙烯腈纤维的后加工 191 ' n, k( Y% L: r; a. b$ U- I% t
三、聚丙烯腈纤维的特殊加工 193
1 |, ~. O" A4 @( U+ q第七节溶剂回收和净化 195 # `, z- d+ m3 c; E# v H* B
一、硫氰酸钠溶液的蒸发浓缩 195 $ i9 L# q3 B% o0 ]9 j7 V* I
二、硫氰酸钠溶液中硫酸根的去除 196 ! f7 x# O; \2 B
三、硫氰酸钠溶液中铁离子的去除 196 $ \% d$ u0 D5 d
四、硫氰酸钠溶液的净化 197 ' L ~* ~7 r$ T+ c6 _
第八节聚丙烯腈纤维的质量控制 198 ' X3 H. [8 Y8 ^1 v r/ [4 E
一、聚合工段质量控制 198 ! `6 j1 L0 N l! \
二、纺丝工段质量控制 199
/ K5 ]7 v$ h2 B" P2 D三、后加工工段质量控制 200 & V7 w! i6 q+ F! u
四、成品纤维质量控制 200 ) g% b1 A2 a1 y" F, ?
第九节聚丙烯腈纤维的结构和性能 202 l; e! j% [- _9 j7 i! B% x) T$ m
一、聚丙烯腈纤维的结构 202 + n) C2 B& j9 T4 N) ^
二、聚丙烯腈纤维的性能 203 : T+ S& Z) w" b, A; s" a
第十节聚丙烯腈纤维的新品种 204
9 y p' K6 K* k6 ^一、复合聚丙烯腈纤维 204
' S- G% _+ y1 W2 Z二、阻燃聚丙烯腈纤维 205
- x$ o: x/ c# c' v3 t三、抗静电和导电聚丙烯腈纤维 205 . P3 f$ E+ q7 ~7 D
四、高吸湿、吸水聚丙烯腈纤维 205
1 Q/ v" h v6 s k/ `五、高收缩聚丙烯腈纤维 206
( f: b( N4 L0 a5 T% H5 ~( P复习指导 206
0 O5 _* i5 V" ]3 B. _% N思考题 206
$ O8 C+ o$ V+ F参考文献 207
- o6 \8 z4 Y1 p. K3 `1 m, @' f第六章 聚乙烯醇缩醛纤维生产及质量控制 208
2 c( f$ Z- Q- P3 C/ N- z第一节概述 208 7 m4 c% u2 y/ x/ [# `3 T/ R
一、聚乙烯醇缩醛纤维的发展 208
+ w, A! V3 j2 @/ W二、聚乙烯醇缩醛纤维的性能208 ; ~5 F' G( P3 M9 {
三、聚乙烯醇缩醛纤维的用途209 $ W$ t# l7 I9 w' J/ l y' `! b5 F, {1 i
第二节 聚乙烯醇的制备及其性能210 1 f8 n# H) S: X( }. m
一、聚乙烯醇的制备210
' k- l9 @2 E+ H w 二、聚乙烯醇的性能216
. r6 C% j+ x6 {' F- x* L) x第三节 纺丝原液的制备及其性能217 0 e. G0 a3 D/ r7 Y; h
一、纺丝原液的制备217 0 k! e" B! n F) w; w" s/ B
二、纺丝原液的性能222
R# q: C" w. C第四节 聚乙烯醇缩醛纤维的纺丝成型223 % d0 G9 Q8 K" P
一、湿法纺丝成型223 4 D" [' W/ x; f- t8 R* l
二、干法纺丝成型227 ! ?+ F; K3 A" [; [" l
第五节 聚乙烯醇缩醛纤维的后加工228 + _) K `; ^: |! _* ^- W9 x
一、工艺流程228 / ?6 b- `* G, d7 w: k
二、纤维的拉伸229 % m9 ?8 l. ^1 F. b* S
三、纤维的热定型231
# ^( e" {; P% j/ q9 h! N 四、纤维的缩醛化231 & S0 z$ _& P1 H1 _7 c; V
第六节 聚乙烯醇缩醛纤维的质量控制233 - I1 Q9 d( Z3 a. D
一、纺丝原液工段质量控制233
; c8 s( k! s! G8 n; _9 q0 ]% `) d 二、纺丝工段质量控制234 8 o; ~$ X+ o& B
三、后加工工段质量控制234 / S7 } ]# g' M9 U0 r9 N- q- j: o
四、成品纤维质量控制235 * J8 u( ]$ P% E" a( v
第七节 聚乙烯醇缩醛纤维的新品种236
, o; R* p2 E6 r1 Y" i) d3 p 一、负离子聚乙烯醇纤维236 P, s7 ?5 K- i- Y
二、交联聚乙烯醇纤维236 : P$ d( P3 V! C1 u: j, _0 ~/ o" i
三、湿法高模量聚乙烯醇长丝(FW B纤维)236
6 e2 }2 @- M6 X9 b 四、导电聚乙烯醇纤维236
$ X4 ~. x: e7 ?' s3 E 五、纳米聚乙烯醇纤维236 ; b0 [* D! Y: i' \& L1 {8 l
六、远红外聚乙烯醇纤维237
: \% Z! ~4 ^9 X( S. m1 q# t% ]复习指导237
. s7 |$ ?/ ~0 E; {" b3 o思考题237
0 z8 v8 q5 `( s7 Y# x参考文献237
# a: F/ @9 o* ?# B! A) U- e第七章 聚氨酯弹性纤维生产及质量控制238
) R; w( x6 f# }/ j第一节 概述238 1 w: {! n& }; N6 |! B+ V
一、聚氨酯弹性纤维的发展238
0 Q5 I& V1 n& a' L0 r5 G 二、聚氨酯弹性纤维的结构239 0 \6 u" i D0 t6 V& M
三、聚氨酯弹性纤维的性能2407
. T6 {4 v7 s' I1 R0 R+ V 四、聚氨酯弹性纤维的用途241 * \% q0 v! b' L4 v+ ~! @
第二节 聚氨酯的合成241 4 F2 F) A s K, O* M+ S
一、原料的准备241
4 i2 j) t2 c5 }) U1 \ 二、聚氨酯的合成242 + ^2 o7 D2 r- l) Y2 Q
第三节 聚氨酯弹性纤维的纺丝成型242 # q$ [6 u* z) a- t
一、干法纺丝243 G+ l" G7 l8 L3 K% e) N6 J, q
二、湿法纺丝247
# e% H' M M' K 三、反应纺丝法248 ; {4 D0 [7 L7 q4 ?
四、熔融纺丝250
# X( b# n ?& x. b4 ~8 f5 E第四节 聚氨酯弹性纤维的后加工253 % i( _" S1 ^5 n. a- D2 v
一、裸体氨纶长丝254 . n; H* z; l! D. j
二、包芯混纺纱254
) K. s! x' ~4 w K 三、包覆纱255 7 `# Z5 W5 C( q! [. U- W: a
四、合捻线256
. n, j6 a/ i$ A7 M5 {; w9 |第五节 聚氨酯弹性纤维的新品种256
4 _# \% i. `) S% h' g( C4 O 一、吸放湿式氨纶256 & e Q& W, I% N+ m0 M: Q
二、大豆蛋白纤维氨纶包芯纱257
2 c; e( W! C; A% u& `0 ~" S- s+ J 三、蚕丝氨纶抱合丝257
& D: {$ }' f' R8 w9 B+ ~ 四、细旦氨纶弹力丝257 ; d3 y1 {0 x) j: D. d# F- k& F( M
五、黑色氨纶257
7 m5 y# a; s3 ?% l/ _' e 六、纳米改性氨纶257
; L! J! k0 J& r3 |; O/ b. n$ I复习指导257 $ \, f0 N* u/ a/ C
思考题258
5 V. W* E& A3 u. G参考文献258 % V) s/ J+ ?3 f8 P: }: c
第八章 新型化学纤维的性能及生产259 9 V; \# @ v& Z: P( P
第一节 新型再生纤维素纤维259 $ s' S3 ~* _2 s$ C+ U
一、Lyocell纤维259 : [7 T( d7 `# K3 [7 m+ c7 H! o
二、竹纤维267
4 P$ j+ j* x D 三、Modal纤维272 / B {4 I7 p; D E6 Z" C; Y$ Q4 l
第二节 新型再生蛋白质纤维274 : M1 _3 u% W. v% L/ w7 k
一、大豆蛋白纤维274
! j* ^5 n. J: ~2 D+ T6 b+ T 二、蜘蛛蛋白纤维278
! ~+ l. l# `% R5 u第三节 新型合成纤维282 1 b: X0 T) m9 K4 O+ ~
一、聚乳酸纤维282
8 H! k. A" h9 b% \; }( q二、水溶性纤维284 0 U n% V8 D0 c" w+ |0 M s; D, _
复习指导286 1 Y2 S2 N& _) z9 ]4 b$ X1 J9 B
参考文献287 ' M9 I- o- t( }) K8 q* h5 u# \: \
思考题答案288
2 @* n- W8 H& Y ?
) c' Y: _! l8 J# a+ b8 a- [ |