
纖維應用物理學,高緒珊,吳大誠,PDF。電子目錄,52M。6 I# l; m* m9 e
內容提要
. `) V6 |/ X/ v, ~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。
- S$ k3 K g' e2 h: |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。
D0 T4 \1 d5 ^9 o- x. G$ \; J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:' m$ G8 X/ ^7 e$ N
第一 、 二 章 高 緒 珊
% d ?% i6 q0 e; \; y Z第三章 江錫夏 李振華! @* i! p0 i3 K% Q2 Z8 H% e
第四章 高緒珊 童儼
! a6 F, J6 d1 ^( G4 P第五章 童儼 李燕立
" S q( W; R$ D( i; X- c第六章 解孝林 吳大誠
2 p8 q( X8 c( l; T5 e9 A第七章 童儼 李瑞霞 吳大誠 高緒珊 吳行, A/ ]: ?- A r2 I0 F$ N1 X
第八章 高緒珊 童儼 吳大誠/ N; H* ?3 [& V' b& x/ `
全書由高緒珊、吳大誠統一定稿并審 稿。& M7 l/ A, h2 @4 g& o
目錄& z. r5 A9 I6 L; X+ w8 a
第一章 概論 15 @& F; g9 K" n& u# | E
第一節 纖維應用物理學的發展 15
4 N, @& L1 b# a! @+ Z) f 一、纖維物理學的發展歷史 15
; }0 F& l1 U0 b& d: E% F 二、現代纖維技術的進步和纖維應用物理學的進展 16/ X8 t7 r7 z) }0 _) S T; L& @6 q/ ?8 @
第二節 纖維的結構和性能 18
5 l% k: m! q3 Q" ~ l 一、單纖維結構 185 Y) s, w" E7 U% `$ U+ Q
二、纖維集合體的結構和特征 22% g; c* t" N% G
三、超纖維集合體開發的現狀與未來 27
3 X: ?# z- n0 t3 ]5 p4 E# } 第三節 單纖維和纖維集合體的次(維)概念 28
; P: ]$ h5 s% ?7 q" m4 L7 p 一、概述 28" G2 b D' t* ]/ ]* Q
二、纖維材料科學的次(維)分類 32/ Z4 |7 C% s& |6 e7 o
第四節 纖維材料的結構設計和控制 36) _" ~5 ^* C- T( e O
一、概述 36
+ X" _7 A; y; J! b8 X6 S 二、超(維)纖維結構的形成 37
3 z8 ], p3 M) Q, y1 z7 V3 X9 q0 g 三、單纖維的設計和控制 42
* }1 u( U7 B2 t% @6 B" w 四、纖維集合體的設計和控制 50
0 H% V. J0 {' | 第五節 纖維應用物理學的研究內容和方向 54
' Z( J" \6 k) M9 X( p: a y2 i2 L' o 一、纖維應用物理學的基本內容 54 U% w; o9 T+ @( h) e
二、根據纖維的系統科學技術開發綜合功能性纖維材料 56. r' t; H5 b0 f
三、纖維成形新機理和超前沿纖維的開發 56
$ L) i' l+ w; I0 l* C 主要參考文獻 57
" S1 K9 O& ^/ U- T第二章 纖維結構的表征 59, i& ^9 y9 t9 t, ^
第一節 纖維的形態結構 59# q9 c, c% _0 m2 C/ g1 \
一、天然纖維的組成及其特殊形態結構 603 F8 o' L% Z) a8 `! R+ l* y3 w
(一)羊毛纖維的結構特征 61- q3 z! c' t" q Y
(二)蠶絲的結構特征 72; Y& e4 p2 X1 c, C6 s
(三)棉纖維的結構特征 77
8 t4 q4 E( }( R (四)麻纖維的結構特征 81. _( K$ g" s8 e
二、纖維形態結構的基本特征 83% S6 F. A. s6 u+ v8 R3 M4 L: f
(一)纖維外部形態的基本特征 84 d6 ]; `) N g/ o; v
(二)纖維的截面形態結構 111
9 ~4 G6 A! g- u* }! [4 o! t% {# x (三)纖維的表面形態結構 121
3 l. Q- e3 i: w2 |7 t$ l3 C 第二節 纖維大分子的聚集狀態和纖維結構的發展過程 125: B& O4 a" H2 g$ K, t- l
一、大分子的內聚能密度和對稱性 1255 v& e! [ }. q+ F! y! S. H+ b* g
(一)大分子的內聚能密度 125
* ^; Z2 `; }2 y (二)大分子的對稱性 127% L$ S6 G0 f9 E/ ~7 g: h
二、高分子熔體或濃容液的等溫結晶 130
4 P* R' j L2 T (一)線性高分子在稀溶液中結晶 130
$ S) v/ M8 k: x4 C# a (二)球晶的生成、成長及其性質 132
h7 H9 K2 q( `) q6 x. t Z (三)高分子熔體或濃溶液的等溫結晶 134
) A0 l& B" J2 I5 B3 [ A5 n 三、纖維的微晶結構 138; E9 _8 J- b2 P5 j) @
(一)束狀結晶和微纖構造 138
( @& ~; O/ c2 q7 O (二)纖維的結晶組織和結構模型 142, G" W% E( K' ~4 R9 f
四、纖維的結晶結構和結晶熱力學 148
+ E/ R6 |( [) k! `" R* h (一)結晶分子鏈的構象及熱力學影響因素 149
% k. J& \1 m# l (二)高分子結晶單元中分子鏈填充構造的表征 150
& p v# f2 n$ _: Y. i. }$ X% L' } (三)常見成纖高聚物的晶型和晶胞結構 152
) _0 G' ^1 |! n 第三節 纖維成形及其取向和結晶 1580 J; G3 \. ]* G' u- O7 ^
一、紡絲成形及纖維結構的形成 158. P1 S2 ?% ]( h$ W6 m. u Q
二、高速紡絲的取向結晶 163
/ U$ Y& t% f' ` 三、硬彈性纖維的結構特征 185+ b; C2 I a3 D& ?# t, r
主要參考文獻 195
' k* V& I1 R$ Y0 _2 u第三章 熔體紡絲 198
0 U# z# |% O" C; @3 ?$ i) t9 @ 第一節 熔體紡絲的一般特征和基本規律 198
; ]/ f% O! F, q: B, P 第二節 高聚物熔體的基本特征 2028 q' C0 q; s. M1 l$ @! q
一、高聚物熔體的流變性 202
) A+ X2 y8 @0 i3 ]3 J 二、孔道中熔體的流動與擠出脹大 220
. u G/ ?8 Z! |5 g2 n/ Y) l- n, g& z 三、高聚物熔體的可紡性 226
0 ^- P, m' N4 v) |& q& w 第三節 紡絲線上各參數的變化 229- P! h- `. J" B& e9 A: k
一、紡絲線上的直徑變化和速度分布 229
2 G1 |/ Y% p/ S+ V- d8 s( } 二、紡絲線上的力平衡 234+ P4 T0 s) [" X! z9 w4 |
三、紡絲線上的傳熱和溫度分布 237
) C, T" t$ B9 W$ F: n( \. ^ 四、拉伸共振現象 2423 ^' D2 x. M. W7 \
五、非穩態紡絲 244! ]. ~3 T& B! ?' w: s
六、熔體紡絲過程的計算機模擬 249
; L/ v: \1 c; l* `5 O 第四節 纖維結構性能與紡絲條件的關系 2589 Z! M, f9 ~5 ]
一、熔紡過程中纖維結構的形成與發展 258: M2 T. V; t- B1 Y
二、高聚物原料特性對纖維結構性能的影響 268
. m. H0 q6 ?0 L8 Y4 w6 @! }: I 三、紡絲工藝條件對纖維結構性能的影響 275
, k( ~' [; N1 [0 o* f1 v 四、纖維橫截面上的結構差異和不均勻性 281; {9 _ D6 E y1 O; V4 M; T4 B
第五節 熔體紡絲工藝的新進展 2842 B( ^9 Q# q' d' X% g a+ ]. _$ n
一、熔體直接紡絲 284
0 U% s+ b; h5 k2 X7 u 二、高速紡絲 285
" u- ~4 w: I' [. n8 t- T( y 三、雙組分紡絲 292
* ~- [7 f4 M6 w9 d+ H 四、熔噴紡絲 297$ W6 X- s$ T' I+ F
主要參考文獻 3019 B) B1 L0 X9 V4 b4 y, ?- g ], F
第四章 溶液紡絲 305
+ H& Z' i' q& X0 z/ N4 E 第一節 紡絲溶液的制備 305% j1 Q/ Z" b( y7 o. s
一、溶解過程的熱力學 305: U* h4 c& K) h, v7 V
二、溶解過程的動力學 312+ |% A+ T6 A6 j( p! D1 [3 y
三、紡絲溶液的流變性 313
$ u: l" P& V1 e0 H 第二節 溶液紡絲的沿紡絲線解析 320" N7 ?# f0 x, M* x: c0 a
一、紡絲原液的固化成形及紡絲條件的影響 320
4 s2 z( a5 u+ K* {9 t; u" u) C 二、紡絲線上各參數的變化 325: V4 d* x7 W e6 F: t, z5 I
(一)溶液紡絲的概要 325
, V- \& V* C( _' c0 x5 F: r (二)紡絲線上的受力分析 327$ ?& o7 @/ a1 l! ?7 q' b
(三)紡絲線上的傳熱分析 332
6 V9 \$ m. v9 D2 F: R0 o7 C 第三節 纖維結構的形成和構造的發現 3363 n7 o! U8 P) H! r l
一、干法紡絲過程中的結構變化 336- n9 n4 ]' S. P0 N @5 J" \
二、濕法紡絲過程中的結構變化 3431 Y9 L* C& W# ~( m$ K a3 }5 W
三、纖維成形過程中的分子取向 352% p* z* J2 K) P/ U* G; X& X
四、拉伸和平衡、熱處理過程中的分子取向 355
: v7 B+ F& L) ]! G! j 主要參考文獻 358
2 h8 |9 @, y& ?7 F/ t S9 b6 v第五章 拉伸和熱定形 360
7 v; Q5 G6 e% U. U3 v 第一節 拉伸和熱定形過程的特征 360: N4 M6 Q0 ^0 D& D* V+ g# C; y& f
一、拉伸過程研究的現狀 360
1 x9 ~1 g0 b6 H0 M- n 二、拉伸過程的作用和特征 361- _& d7 J7 A1 E9 I- W9 B$ V
三、熱定形過程的作用和特征 362' J, O* W) j7 B6 x P
第二節 拉伸過程的物理原理 363
8 w+ y$ R3 y' ] 一、拉伸流變學 363
7 c+ h! d( l( u" e! u0 s! z, U/ f (一)WLF方程及其物理意義 363
( O/ x+ S1 N% o# T& ^, Y! Q (二)時間—溫度參數變換原理 3660 R# n7 \+ K T
二、纖維拉伸變形過程的力學行為 369% E- c |% q4 m- N6 ?4 ?# g6 @( g4 J
三、用于研究拉伸過程的各種理論 379( \; ^9 Q: \9 G( N- m! U q
四、分子網絡理論基礎 382# k, n. U* ~& h0 _- a" T
(一)彈性體形變的熱力學 382
3 Y3 D+ c+ `6 m& X. Q (二)彈性體形變的統計力學理論 386
Z- G, Y% P! E (三)彈性體的模量及應力—應變的行為 389
6 n! i* ~+ a# i: n+ w" k+ I: f 五、網絡理論的發展 390& K% d% D& I- l" V" E
(一)Mooney-Rivlin方程 391' G& G; ~5 _1 A9 l6 S
(二)滑動鏈理論的發展 393; A. q. w1 y' n5 A( h3 E
第三節 拉伸過程中纖維結構的變化 401: _, F! e3 w0 D2 ?
一、概述 401
: x: y Y: W' q% s6 Q 二、拉伸取向機理 402
: w8 y0 [! ]$ y/ K# C (一)玻璃化轉變溫度對拉伸過程的重要影響 404
4 c, v7 [" n5 `( ^' p- g (二)拉伸倍數 4061 {. N! Y2 Q5 l8 D: m" J# ~) K
三、拉伸過程中的纖維結構 408& x$ O% a: I) ?% p
四、水分在拉伸過程中的作用 410
5 C3 U+ q" k" T1 P9 P 五、PET纖維的拉伸行為 412) M; f& V6 l. R9 z8 \$ \; Y
(一)PET纖維拉伸的一般特性及相關理論 412
3 [: u8 x5 v* O0 x9 Q2 Y# G5 t- H& p; V5 X (二)PET纖維的拉伸實踐 4226 e. \/ n! h$ }
第四節 熱定形過程的物理原理 4296 |; x4 J4 o- @
一、纖維尺寸和結構的穩定性 429$ D# y0 ~5 J; {8 t. W
二、熱定形的力學弛豫及其分子理論 432
6 K% C6 T- e6 Y6 c2 b 三、熱定形與高聚物的多重轉變 4435 X: j: }9 {4 L4 B9 q3 R \, R
第五節 熱定形過程中纖維結構的變化 447
' W% u& y( O+ ?$ I 主要參考文獻 453/ E% ^3 [- r1 Y# U) ~" V
第六章 纖維的物理性質 4574 ]. {9 \4 O7 Q6 t$ d
第一節 纖維物理性質研究的意義和方法 457
6 |* F _: ]4 L8 F 第二節 纖維的力學性質 4585 r A- C* D; f Q1 [8 X" l7 q
一、纖維的拉伸性質 458
6 ~% b/ ]+ e/ h# o' R$ g. G (一)纖維的應力—應變試驗 458- G/ |4 e( t- t7 g7 o
(二)纖維的拉伸彈性 463' _4 a d+ m# I$ M1 D. u
(三)纖維的強度 472
3 r* k2 n J$ P- a" r& f* d 二、纖維的彎曲性質 4859 ~' L0 U1 {+ l
三、纖維的扭轉性質 491
# D- e+ ^: @: ^+ _- ^8 j3 c 四、纖維的壓縮性質 495
! O/ s% i1 r* p8 x2 T5 W! C* s 第三節 纖維的電學性質 499% Y9 _3 ~$ E3 s
一、電導性質 500- k% l6 }$ u/ K/ N9 x& ^
二、靜電起電 507% b4 r: X$ L* V0 x( }# ~% W
(一)靜電的產生 507
' r8 b; {$ G4 D4 N7 x, \# {8 W (二)摩擦起電機理 509- N% _7 Q# R& _, |7 W$ ?$ X8 y
(三)纖維的靜電積聚過程 5117 }9 C! w# ^1 Q! d5 f6 N* A
(四)防靜電作用 513* y; z8 Q+ V$ d
三、介電性質 515 M. A7 ~& M; A9 ]: g! Z" t
(一)介電系數 515- _1 i' h, ]+ B7 m6 {
(二)介電損耗 516, v! Z V9 m( ]% X8 h
(三)影響纖維介電性質的因素 519
# t* H2 Z+ y! E! S! c0 [% l 第四節 纖維的光學性質 521
9 D1 W( _+ P m+ `& d! L; Z; H 一、纖維的折光指數與雙折射 521; t$ Z. t" t) Y; q9 K
二、光的反射與全反射 5268 K" A7 p9 M4 B+ \
三、光吸收與二向色性 529
5 j% R o# q( Q9 ] 第五節 纖維的熱學性質 532/ @0 Q2 {. I% v$ H. c
一、比熱容 532
7 `+ [# s, N$ I 二、導熱性 533
* F6 @6 R% {1 |/ x3 R+ ]2 D$ ? 三、熱對纖維的影響 535' ?+ k7 w1 `5 l/ P* @7 Y" s
第六節 纖維的聲學性質 540
+ _1 F1 }" _2 y% b6 z1 o4 v 一、聲波在纖維中的傳播 541( M$ l' ~- S a. O4 V; V$ w
二、纖維的聲速 541
6 G. W* F% Y. k6 j9 V9 c+ c 三、纖維的聲吸收 545
* E' ~3 ^' d7 }1 X; v* r4 D 四、纖維的聲阻抗 5482 k K! Z0 P5 j
五、超聲顯微術 549( G. H7 ^: q5 `0 N0 t& {
主要參考文獻 550
# W2 R0 p- q3 T$ v第七章 高性能纖維 5516 D5 J7 b' `2 c" U) S' R! U( H% E
第一節 超高強度功能性纖維 551- V& Y3 \! t1 R6 Q1 L- c
一、超高強度耐高溫芳香族聚酰胺纖維 551
. K" O. v/ h# L$ F8 J 二、超高強度高密度聚乙烯纖維 562 s5 G1 y$ Q( o# L+ \
第二節 聚苯并咪唑纖維和聚醚酯纖維 570
( Q! X1 _2 Y! f 一、聚苯并咪唑(PBI)纖維 570
, D- O! Z& l0 ~- D9 t) z" K (一)概述 570
; w. ?" P0 D6 p( @, d# ^' r (二)聚苯并咪唑纖維的制造 570
- g! v7 h$ D; I! a8 C) r: R (三)聚苯并咪唑纖維的性能 575
5 X: J7 v- [' f4 Y& ]5 L8 A 二、聚醚酯(PEET)纖維 579! o- `( A3 A' l' ~7 W: u
(一)概述 579
3 b8 }& l' h- |& N$ X" x3 Z- @ (二)聚醚酯纖維的工業化 5819 o. f) |( a' d' c% Z4 M; d6 M
第三節 碳纖維及其復合強化材料 5833 X0 V) j) g* r
一、碳纖維 583
8 g! u+ E+ p0 k( ] (一)碳纖維的種類和制備 584. ^7 h: \& _0 T* |5 o
(二)纖維素系列碳纖維 585
2 M, G1 D4 R: K. @) Z: \, g! V% l (三)聚丙烯腈系列碳纖維 5867 r* \# i: b$ W M" L* f/ v2 m6 c
(四)瀝青系列碳纖維 588
* L8 K$ Q; q7 h4 c: B 二、碳纖維復合強化材料 591
2 S" i% D5 a7 B2 ~5 E5 n7 x (一)碳纖維及其復合材料的用途 591
6 X4 w6 j( R! |- p6 _1 F (二)碳纖維的尖端復合材料的兩種主要類型 5925 E8 H$ `2 n$ g( F1 {
第四節 特殊和環境功能的高性能纖維 593# w# q- h' v! F9 Z* Q7 b7 v3 ~/ j
一、無機系耐熱纖維材料 593
7 x" a$ b. j" G 二、超導纖維 595
# v( F0 z2 E; a+ Q- L 三、光纖維 597
" s2 ~, ?4 v5 S! V* O 四、無定形酚樹脂纖維 600' r1 k; D1 M7 T* b6 o
五、聚四氟乙烯(PTFE)纖維 601/ x+ D8 L& y1 y% w2 C" m. `
六、導電纖維開發的現狀與未來 601
4 f1 Z6 b% F& y5 ]# z5 D 主要參考文獻 606
* N( j$ w0 `6 L" j. r8 w第八章 新合纖和生體高分子纖維 608
! F! s( X h# o( I s: n0 ^ 第一節 新合纖的現狀和動向 6082 Z/ G$ Q( _; i* @6 ]" x
一、新合纖的誕生 6084 D( K& K+ {. x7 w; t5 V0 f
(一)人們對合成纖維性能的新要求 608
- u0 ^ i! Y$ c h (二)合成纖維新產品開發的動向 609
7 @; p3 P7 Y. [ (三)新合纖的誕生 612
7 O8 H E, [. L& Q: H3 P (四)新合纖的技術特征 614
* [6 \. |: _% g. n) y3 W- v 二、微細纖維的制造及其應用 618
/ Q& w- c; B) d2 J6 w! n- ?0 q1 E (一)合成纖維的微細化 618
8 A7 E0 A9 C8 `8 L& l: `) f1 W (二)超細纖維及其紡絲技術 622/ R: c& b- D) g
(三)超細纖維的應用 629
: H O: m. k! k# ]/ Y 三、新合纖的染色加工 632
8 M" {, |* n9 ~2 i5 X3 ?* a (一)精練工程 632
1 B+ ]9 e( A$ T; O2 A4 ^ (二)堿減量加工工程 633
9 _" u, ~7 {: T" S7 n' {6 l (三)染色工程 6358 E# i; U6 @3 f) X- M+ a" }) k; m
四、復合超細纖維的染整加工 635
/ r0 b8 i: z6 u9 U$ n" | (一)開纖超細化工程 635
6 {" i, q) e) M: R" {' a7 ^$ t (二)染色工程 6368 N0 C9 i7 o, ]% Z
第二節 生體和仿生高分子纖維 638
m& W- t7 R7 h A 一、模仿生體組織形態的纖維材料 638
. N0 C j% \/ x4 J+ S6 g 二、醫療用纖維材料 643
* Z8 L' t5 }0 M0 R2 Z) `% ?% x (一)生體縫合線 643( G( f2 b' q: G; k
(二)人工血管 646+ z" }+ S, ^1 q& r; ]! v L
(三)人工腎臟和人工肝臟 650
5 w$ h3 c2 g2 s4 i3 n6 u/ Z (四)人工心臟和肺臟 652
+ g6 I! H6 p/ ^$ n/ N& e (五)人工皮膚 653
/ Z7 g+ u9 k7 x/ C4 n9 s4 C 三、生命技術與天然纖維 653% |, N$ m1 U9 {) h, N- T3 V
主要參考文獻 662
; I7 }9 L" V2 V/ [, o3 j" f. Q |
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