
纖維應用物理學,高緒珊,吳大誠,PDF。電子目錄,52M。( H s; w6 s4 d$ d1 V
內容提要
% k2 P7 h; W# y2 w本書針對纖維應用基礎理論及紡織工 程 技 術 發展的需要,總結出纖維應用物理學的理論系統。全面論述纖維(包括天然纖維和化學纖維)結構的形成和表征,纖維結構與性能的關系,以及在化學纖維制造過程中纖維結構的形成,在紡織、染整加工和紡織品使用過程中結構性能的變化,并展望21世紀的纖維發展。
& R3 L$ E- x6 W本書可供從事纖維材料及其加工應用的科學研究、工業生產的有關技術人員閱讀,也可供大專院校有關專業的師生參考。
2 O$ s/ b2 K3 h! n4 w本書由高緒珊、吳大誠反復討論、確定大綱,編寫人員的分工如下:
' \+ U/ k- X: P* k第一 、 二 章 高 緒 珊
" X3 b3 ^& ]5 t第三章 江錫夏 李振華# [; d* B* E- t! g( \' @; Q" b
第四章 高緒珊 童儼 c F( o S% ~, v( y: V! Q
第五章 童儼 李燕立
; W. V7 Y/ a, c% x/ R7 _第六章 解孝林 吳大誠
% u4 x1 g; _5 M第七章 童儼 李瑞霞 吳大誠 高緒珊 吳行" }2 u- ]2 c O& t: U2 C% S/ C4 F
第八章 高緒珊 童儼 吳大誠; s$ C. O, ]5 U& e2 }1 P8 r# q
全書由高緒珊、吳大誠統一定稿并審 稿。7 [3 p. l6 Q8 _( I$ `( H! t
目錄
" w3 S1 I7 o5 K- u& W第一章 概論 157 q9 s$ p* D3 X+ E9 j* S6 x7 X
第一節 纖維應用物理學的發展 15$ f/ \; \/ z9 T3 K# G9 A
一、纖維物理學的發展歷史 156 w6 U9 Q" k* |& l N
二、現代纖維技術的進步和纖維應用物理學的進展 16- `: z( M. d5 B
第二節 纖維的結構和性能 18
$ ~6 U+ D' ^* R V2 k3 G 一、單纖維結構 18* y( U0 N$ o e) _2 p; o
二、纖維集合體的結構和特征 22* U, |. |+ U- |1 N& d% {
三、超纖維集合體開發的現狀與未來 27
; h2 I. C, @0 R0 H7 Y# F 第三節 單纖維和纖維集合體的次(維)概念 281 t/ U f- t5 |5 K2 U: ~7 d) t
一、概述 28
* u, m7 B( W8 L' _* C 二、纖維材料科學的次(維)分類 328 }1 m9 H* n0 u
第四節 纖維材料的結構設計和控制 36. @& U, r, Y+ o! z" o d
一、概述 36
- [% B" Z0 G) i% l+ a M 二、超(維)纖維結構的形成 37" d1 M Z( t5 v3 I, j
三、單纖維的設計和控制 42/ W4 c& G, L" l: \0 ?' B
四、纖維集合體的設計和控制 50
6 w( ^$ r& T/ E- v* j, i+ X- Z- k 第五節 纖維應用物理學的研究內容和方向 547 l$ k$ T# u1 M/ N" K2 |( A4 B2 D
一、纖維應用物理學的基本內容 545 a; n% I# p9 A E D! t4 ?0 c
二、根據纖維的系統科學技術開發綜合功能性纖維材料 563 p( L, c9 w9 C7 q" n
三、纖維成形新機理和超前沿纖維的開發 56
: {3 i$ b2 y0 |* E$ r3 {. D 主要參考文獻 57
# l! m- I4 I/ u" X9 X$ j第二章 纖維結構的表征 59
- H* x1 m+ i) F/ e( d" [ 第一節 纖維的形態結構 594 _4 ^/ o* }' P# m' F3 Y9 u. N
一、天然纖維的組成及其特殊形態結構 60
4 }/ e! t% X9 y2 N (一)羊毛纖維的結構特征 61
3 m# e0 U& f/ O& Q' a8 i (二)蠶絲的結構特征 72' E2 V7 a/ `: A$ g9 A; D
(三)棉纖維的結構特征 77% Z1 C' q; Q) F- y6 m: P1 p" ^0 O
(四)麻纖維的結構特征 81
2 J8 y, e" Q9 f0 f' _: A9 A 二、纖維形態結構的基本特征 83
, h) ]: o) I0 Z( f (一)纖維外部形態的基本特征 841 [' T8 C5 X- f r4 P6 O6 }5 z, u
(二)纖維的截面形態結構 111
. g' J$ V# r2 Y (三)纖維的表面形態結構 1214 D& [6 U" m- Z9 ^4 j: X% H# M
第二節 纖維大分子的聚集狀態和纖維結構的發展過程 125
# J& l* ]7 R# C, m6 J; ?3 p 一、大分子的內聚能密度和對稱性 125
, K% }' ~* o; G2 @7 V (一)大分子的內聚能密度 125
; }1 m: D' O0 m; d (二)大分子的對稱性 127
6 P% ^$ {; i" H* Z$ J. x 二、高分子熔體或濃容液的等溫結晶 1309 \, ?8 `6 }# e
(一)線性高分子在稀溶液中結晶 1305 e( e1 D' p r6 ^" Q
(二)球晶的生成、成長及其性質 1320 F6 w. l" I9 l8 r- X/ @9 ?9 ?
(三)高分子熔體或濃溶液的等溫結晶 134
# G+ ~8 N; y, a$ g 三、纖維的微晶結構 138
0 E8 `- |* Q7 D: c _ (一)束狀結晶和微纖構造 138, ^" X; J! ?8 m; s
(二)纖維的結晶組織和結構模型 142
0 V F$ ], r8 T; }9 g. X# b' J 四、纖維的結晶結構和結晶熱力學 148
j" T! `# w* P0 d, Y1 h4 M (一)結晶分子鏈的構象及熱力學影響因素 149. s5 p. _5 _" X- Z
(二)高分子結晶單元中分子鏈填充構造的表征 150
3 ~# c9 U" n0 a" o& \ (三)常見成纖高聚物的晶型和晶胞結構 152
8 y8 b* l+ T; S) i 第三節 纖維成形及其取向和結晶 158" V' W0 ~3 v- F2 K
一、紡絲成形及纖維結構的形成 158
# l! q' O; a' j5 B2 d9 o9 s4 F 二、高速紡絲的取向結晶 1635 O0 Z- l' H9 A* K2 Y) r1 E: s
三、硬彈性纖維的結構特征 185
4 Z) r! B {2 b- N% L" `0 m) d8 g2 | 主要參考文獻 195
; U# @% k( r! w7 s9 {% R3 V, k第三章 熔體紡絲 1989 w+ `0 \# y4 b9 V
第一節 熔體紡絲的一般特征和基本規律 198
) d4 Z- J, L9 t" L( I) G 第二節 高聚物熔體的基本特征 202
' w% B. R; S; t 一、高聚物熔體的流變性 2026 w! B. [# c2 \
二、孔道中熔體的流動與擠出脹大 220
; y8 s1 {5 c# _$ b% J 三、高聚物熔體的可紡性 226
% p' e8 m m) k! j+ ^ 第三節 紡絲線上各參數的變化 229
: p* c/ F6 x6 j7 |/ q/ F 一、紡絲線上的直徑變化和速度分布 229 @ K% f3 K' K7 H" B; h; ^
二、紡絲線上的力平衡 234
8 X* y% Q+ \0 ~4 ~ 三、紡絲線上的傳熱和溫度分布 237" @3 [/ s! G# b, ?8 c' B0 P9 o
四、拉伸共振現象 242. l! f- ]! _! s
五、非穩態紡絲 2442 g* f; E9 m" R. v3 S$ p
六、熔體紡絲過程的計算機模擬 249- q" ~2 M6 j' t) K- e9 k7 q
第四節 纖維結構性能與紡絲條件的關系 258
3 Z/ P8 X7 x6 a 一、熔紡過程中纖維結構的形成與發展 258
9 `& ~- h9 P) H9 H) ` 二、高聚物原料特性對纖維結構性能的影響 2684 G1 l4 o! \2 O* V% Q% t5 i
三、紡絲工藝條件對纖維結構性能的影響 2758 M! E; W4 t6 ~, t7 K5 f9 w$ [
四、纖維橫截面上的結構差異和不均勻性 2811 D0 D% L, ~2 O- ~# I* V8 x/ P
第五節 熔體紡絲工藝的新進展 284
) G! K( s M$ e 一、熔體直接紡絲 284
+ S0 X3 c$ z6 U9 A. K; T7 H" \ 二、高速紡絲 285$ l8 L% @* R( }; A7 x
三、雙組分紡絲 292* {1 w! q R) t3 K# D
四、熔噴紡絲 297" e2 H& v; u4 W. O5 X
主要參考文獻 301. V" m6 _; {- c |
第四章 溶液紡絲 305
1 c& O Q/ E, J! \) z: q 第一節 紡絲溶液的制備 305
) p& Y" q: {! S$ m4 f 一、溶解過程的熱力學 305, [2 g7 S' V2 ^- e% i
二、溶解過程的動力學 312' N A( H% m5 C6 q5 [+ k( X
三、紡絲溶液的流變性 313
) @: g$ D' J$ ~6 \3 b 第二節 溶液紡絲的沿紡絲線解析 3209 h5 k! H: j& r( C2 _& y9 c
一、紡絲原液的固化成形及紡絲條件的影響 3209 E+ g1 B0 G; c. K. \0 N
二、紡絲線上各參數的變化 325
9 y! L* D3 q7 m; L% @! T (一)溶液紡絲的概要 3251 d+ `9 ^$ [/ n1 Q k' f& _
(二)紡絲線上的受力分析 327% j+ m# p$ [3 q2 A5 E3 q5 i5 ?
(三)紡絲線上的傳熱分析 332
" b% e; @* x3 m4 u! V. Y4 \1 }" \ 第三節 纖維結構的形成和構造的發現 336
/ h- `/ s) M& }5 J# w1 R 一、干法紡絲過程中的結構變化 336
b2 W4 @; E* V' ]4 O2 Q( P 二、濕法紡絲過程中的結構變化 343. {) H# b# |8 F1 ~6 c
三、纖維成形過程中的分子取向 3526 z; B7 Q& X& B+ D2 D6 q( [# a
四、拉伸和平衡、熱處理過程中的分子取向 355
" D+ K2 }0 [5 ] g* n( I& \$ s7 s 主要參考文獻 358' B7 d1 ~7 S/ z2 g+ x0 X
第五章 拉伸和熱定形 360
$ T* F @% m5 X- T0 ?8 o3 n0 I6 ]: n 第一節 拉伸和熱定形過程的特征 3609 R- D& R- D0 N( ?5 _& Q& f6 H
一、拉伸過程研究的現狀 360
- @, }. G* D; L" q7 U) f1 u: b- l4 O 二、拉伸過程的作用和特征 361: ~; [- x0 b: @( K( H- @+ d3 F
三、熱定形過程的作用和特征 362% [: k ~# B1 ^- m7 B. R2 t
第二節 拉伸過程的物理原理 363
# k0 v) ?" P& R 一、拉伸流變學 363
' p) c: G, ]% x% h/ V# f* O (一)WLF方程及其物理意義 3637 N5 l9 S. S8 P# U0 e' x
(二)時間—溫度參數變換原理 366
! h. A$ k" v) @# T 二、纖維拉伸變形過程的力學行為 369
% J6 M4 G( S) ?9 ^- T9 c 三、用于研究拉伸過程的各種理論 379
* i1 i& X. n2 @6 ^3 R4 Z2 e3 P 四、分子網絡理論基礎 3827 ~7 ~- M3 I( [( N$ {0 z
(一)彈性體形變的熱力學 382& \8 t/ ^! P4 s& {' K, J: y
(二)彈性體形變的統計力學理論 386$ x: k- `5 C0 V! Q/ \ `
(三)彈性體的模量及應力—應變的行為 3895 @# l8 M/ D+ {: U, M+ J0 r
五、網絡理論的發展 390. R: }4 _# z3 D1 _6 a3 g* W
(一)Mooney-Rivlin方程 391
9 ~% A7 R' p: Q, s& y' I. M (二)滑動鏈理論的發展 393
7 W2 W6 q* u Z 第三節 拉伸過程中纖維結構的變化 401
% b0 p2 f l$ X" j; [ 一、概述 401. j( T3 O9 x( v! d# U6 Q$ d
二、拉伸取向機理 4024 N( _' g" \* S! l5 d' W/ a2 F
(一)玻璃化轉變溫度對拉伸過程的重要影響 404
+ ^# Y9 x! n/ `" ]9 E (二)拉伸倍數 4069 R. g7 V: ]3 c$ V
三、拉伸過程中的纖維結構 408# _6 ?5 Y2 u \* v$ b3 [
四、水分在拉伸過程中的作用 410
& Q. o8 W% C7 R# J 五、PET纖維的拉伸行為 412+ b5 L3 S8 m) G3 V+ u' H
(一)PET纖維拉伸的一般特性及相關理論 412+ l7 r# u: C" |/ {' V8 U
(二)PET纖維的拉伸實踐 422) j8 j+ b3 x; {0 m. t' L
第四節 熱定形過程的物理原理 429
" O) z! s$ l$ H z. t0 F* c 一、纖維尺寸和結構的穩定性 429$ ?8 @1 o7 d+ u- a& X
二、熱定形的力學弛豫及其分子理論 432
4 t& x' \* V' L, g 三、熱定形與高聚物的多重轉變 443
- P( O* z- M. D" k 第五節 熱定形過程中纖維結構的變化 447
5 [1 i% I. Z+ w9 F. `5 M4 w- x 主要參考文獻 4537 w! Z* G8 ?1 l
第六章 纖維的物理性質 457
& R' {0 W1 ?8 f) ^% e 第一節 纖維物理性質研究的意義和方法 4575 Y* j; ^! | n
第二節 纖維的力學性質 458' X: y. D* d. l& K1 A3 y3 `1 b! J9 i
一、纖維的拉伸性質 458
* D! c9 l: s8 E: [" ^4 h# Y: f (一)纖維的應力—應變試驗 4584 G- X2 b7 C) y. d
(二)纖維的拉伸彈性 463
* I1 S+ T, F; x* e6 C (三)纖維的強度 472$ b7 e0 v1 l" B( b# l' \. N# j
二、纖維的彎曲性質 485
4 \! V9 F+ I2 C1 N5 L$ ~/ ~ 三、纖維的扭轉性質 4912 }' a* r2 K+ x
四、纖維的壓縮性質 495
6 T/ w0 Q* Z5 ^ v& H4 Y 第三節 纖維的電學性質 499
) s0 F+ w# \ D1 S% [5 x/ A1 P 一、電導性質 500; c$ _3 i6 h7 @- O' q- u
二、靜電起電 5075 p# M8 i3 n0 Z; M# g
(一)靜電的產生 507
" f* j5 S0 a, p6 P$ b6 e (二)摩擦起電機理 509
% A2 F" @0 ^+ }2 n4 Y6 F7 { (三)纖維的靜電積聚過程 5113 R2 I# X, L6 q2 X
(四)防靜電作用 5137 h, ?( w# a0 E5 B; R9 {
三、介電性質 515( d; r+ F" _5 R# U2 @- ?7 R' e
(一)介電系數 515
0 I6 L' ?: e* |: W, W" \. Z (二)介電損耗 516
& [* G7 ~; A2 I4 M( n (三)影響纖維介電性質的因素 519
4 S7 `3 ~; ]1 E+ M# v! P/ ] 第四節 纖維的光學性質 5213 v F1 _$ G# |( K# F
一、纖維的折光指數與雙折射 521
: F' z& S4 X. h3 M- n: q1 P9 Q 二、光的反射與全反射 526
- m' F2 ^; [% _( W1 K! G' t$ V 三、光吸收與二向色性 529
& B! l! v0 J: g" t2 F 第五節 纖維的熱學性質 5323 y& ]6 D! V; c% B5 j. x8 c
一、比熱容 532" u( m& k" T/ W5 Q# D, {
二、導熱性 533) T. T( A) v: A* K0 g! m
三、熱對纖維的影響 535
" E. r, l0 i. e: O7 p; l" V, ` 第六節 纖維的聲學性質 5404 I$ o$ o. ~8 _% l0 `$ h
一、聲波在纖維中的傳播 541
5 {+ J+ O% D9 f% z4 v0 v7 R 二、纖維的聲速 541( F- d) F+ U6 }5 n( p% [
三、纖維的聲吸收 545
& H# O& z: h- E 四、纖維的聲阻抗 548
8 B* e/ w# U! m* P) _ 五、超聲顯微術 5490 x$ ^: E5 }6 V( R Z
主要參考文獻 550
3 z' @' G) F m: M3 X# [第七章 高性能纖維 551. I* x; f1 ^7 S l" C
第一節 超高強度功能性纖維 551$ _7 B7 w( ~9 ? ?) z
一、超高強度耐高溫芳香族聚酰胺纖維 551
" d$ ~' v% }- P, _! [6 t+ N 二、超高強度高密度聚乙烯纖維 562
( c# e$ X/ @# \ 第二節 聚苯并咪唑纖維和聚醚酯纖維 570
" \5 c- j4 m# z+ a- R6 [* x 一、聚苯并咪唑(PBI)纖維 5704 n8 }) _' N" S. K) X
(一)概述 570, N F$ s T! }# g) U- [) `% L; \
(二)聚苯并咪唑纖維的制造 570
' R7 }2 P$ i7 m# p0 r. k6 ]- ^$ F (三)聚苯并咪唑纖維的性能 575' W! g8 n c! V+ f A5 A
二、聚醚酯(PEET)纖維 579
, d4 g- K/ f% t+ p) J (一)概述 579
* x; z0 p2 C/ Y7 d8 c) G, L (二)聚醚酯纖維的工業化 5813 w1 {% X, y9 g7 t/ B# I
第三節 碳纖維及其復合強化材料 5833 _. L, t7 ?8 ?! _
一、碳纖維 583+ a) k" B( Q; k* u5 n3 s
(一)碳纖維的種類和制備 584
- L& F6 I* S5 ]" F8 k (二)纖維素系列碳纖維 5851 D o& t2 s5 F
(三)聚丙烯腈系列碳纖維 5866 }& m* o1 ?+ g* g$ i* B, @9 N
(四)瀝青系列碳纖維 588
; ~. @5 p; Q- Q& ?& ~# e' [ 二、碳纖維復合強化材料 5917 E: J7 V: S1 a! ]1 y# {% V
(一)碳纖維及其復合材料的用途 5918 l/ @4 _( [9 X" ~/ d
(二)碳纖維的尖端復合材料的兩種主要類型 592
/ j$ w: }7 \3 u7 t 第四節 特殊和環境功能的高性能纖維 593- }, \+ g; @2 U
一、無機系耐熱纖維材料 593$ C {2 t" t% k( G) m* D4 K
二、超導纖維 595
6 @, w3 o5 @) w W9 C I7 _2 c$ { 三、光纖維 5978 n2 o4 z6 ^& H$ s0 T$ h9 x+ r
四、無定形酚樹脂纖維 600
7 |2 r, @9 a/ G# N4 P. X 五、聚四氟乙烯(PTFE)纖維 601
: p" n0 _9 F3 r 六、導電纖維開發的現狀與未來 601% ~) k( G& ?" _0 U5 L0 ~* d. M
主要參考文獻 606
4 o: V; @& _/ w$ u5 g/ q- `, `第八章 新合纖和生體高分子纖維 608, n+ }+ v9 |5 U2 [0 p0 ]
第一節 新合纖的現狀和動向 608
# W/ H0 ]& {- L. g7 W2 b7 U 一、新合纖的誕生 608) O# y0 d/ w6 q {# r- k4 I
(一)人們對合成纖維性能的新要求 608
* J- g' ?5 a+ ~' e7 _# M (二)合成纖維新產品開發的動向 609
/ g' v) o9 |" \% c, f5 J (三)新合纖的誕生 612
- j) C3 j8 P& e7 \* `# e+ ~8 T6 @ (四)新合纖的技術特征 614
4 e' N! G3 _# V/ Q4 r A) C 二、微細纖維的制造及其應用 618) U' D) L' e6 n0 M
(一)合成纖維的微細化 618
- K: Q# }& ]& U+ | (二)超細纖維及其紡絲技術 622
2 l9 a" t% z9 d: z3 _ (三)超細纖維的應用 629+ ^% I4 i4 }3 x' B, g
三、新合纖的染色加工 632
6 k( Q- W% |2 ^, Y' ^+ s6 S (一)精練工程 632/ a p" u$ `* ?+ Q: m
(二)堿減量加工工程 633
3 X; c: _ r4 t% h/ l5 P% }% k. ^ (三)染色工程 635
! [4 Z% I( ~! y5 W5 w 四、復合超細纖維的染整加工 6350 L7 D! i# M0 H7 b+ C1 X! j
(一)開纖超細化工程 6355 a. F% h0 a8 A: m1 \# G
(二)染色工程 636
1 i+ N- Z9 F6 }% e 第二節 生體和仿生高分子纖維 638
3 ^9 ?' _) T3 U/ W/ K6 E& ~ 一、模仿生體組織形態的纖維材料 638
& {: r; x( g0 u* t& j+ w6 P 二、醫療用纖維材料 643! Y- L6 s l6 L. K: H: ?; a
(一)生體縫合線 6439 k) Y3 G% o4 ]) y$ J P
(二)人工血管 646) J) X9 u" H3 k& d4 K% Y
(三)人工腎臟和人工肝臟 6508 z* l; V/ A1 w6 P" ~2 w
(四)人工心臟和肺臟 652
: ?* y; O; h: R7 W& _ Y% @" P+ R/ e (五)人工皮膚 653
) x) a. \( A) S7 |4 U7 C 三、生命技術與天然纖維 653
! m0 F4 n: N8 _4 r 主要參考文獻 6627 M F; v! ?, }
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