" `# v8 c. v E《纖維紡絲工藝與質量控制》上冊,楊東潔、辛長征,ceb。普通高等教育“十一五”部委級規劃教材•高職高專,9M。 & w4 r" D8 c7 z: ], b! t
* f; u' Q) S3 ^) x( ]) `
內容提要 , Z7 K7 O9 [2 C( _ h3 v6 o
《纖維紡絲工藝與質量控制》是普通高等教育“十一五”規劃教材,共分上、下兩冊,本書為上冊。書中系統地介紹了化學纖維的主要性能指標、化學纖維成型原理、化學纖維拉伸和熱定型原理;黏膠纖維、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇縮醛纖維(維綸)、聚氨酯彈性纖維(氨綸)的生產工藝及質量控制;新型化學纖維的性能及生產。 1 ]: m! q4 {0 V+ R; `7 C4 e
《纖維紡絲工藝與質量控制》為高職高專高分子材料加工工藝學或化學纖維工藝學課程的教材,也可供從事化學纖維生產的技術人員、制造人員、分析測試人員和科研人員參考。 ' b9 k u3 o3 q0 a% m8 d! e% G
《纖維紡絲工藝與質量控制》由楊東潔主編,辛長征副主編。參加編寫的人員有伏宏彬(第一章第一節—第三節),伯燕(第一章第四節),辛長征(第二章、第三章),葉建軍(第四章第一節),楊東潔(第四章第二節—第八節、第六章、第七章、第八章),劉曉華(第五章)。全書由楊東潔統稿,辛長征分工修改。 + |$ x& J- q( h8 N' h2 k/ V. f
目錄 6 q( s1 u! n( {: x5 a0 w, d! S
第一章 概論1
% t( d# V4 R" K; U: C$ m第一節 化學纖維的分類與命名1
0 Q ]0 z% H9 O% y6 N. Z3 [$ t 一、化學纖維的分類1
; A. k6 c) t. t; l! e6 f9 ` 二、化學纖維的命名3
4 Y$ f$ E; x, z9 v. K5 ~6 @- G, ~. m 三、化學纖維的主要品種3 ; `6 S5 r. I$ a7 ?+ Z
第二節 化學纖維發展概述4 0 }1 r& K4 C. d' ^& L
一、世界化學纖維工業的發展概況4 ' r2 b; C# ?" n; w& f) s1 s
二、我國化學纖維工業的發展概況5
$ U' R$ _" h+ a, K. U/ w第三節 化學纖維生產方法概述6
Y8 i0 c; P1 @" h; v M! r* @ 一、原料制備6 - w0 y' U4 A, u
二、紡絲熔體(液)的制備6 ) E5 b" `6 s$ E; ], y v' ~2 L
三、化學纖維的紡絲成型7
; D' S; d O2 k2 c5 ` 四、化學纖維的后加工8 + V. N% O6 Z6 K' v) w1 ?
第四節 化學纖維的主要品質指標及其檢測方法9
2 { K! \% {& C7 A1 C 一、細度9 M0 i8 k- V1 x1 a d- {# y# I
二、吸濕性10 / o3 _% m3 H& `& ?4 T. N% B
三、密度11 ) u7 Q7 g; h, K
四、拉伸性能11
. X1 Q2 E( {( G& L5 P 五、耐疲勞性15
; A& N; l! ?$ k3 `9 s" D, ` 六、耐磨性15 , y! ?* U% F3 `' }7 \2 h1 r
七、耐熱性和熱穩定性16
, b3 p" E3 n" j/ c: C V# \; \ 八、熱收縮16
- }* L$ n/ t0 Y 九、阻燃性17
. q& a1 |# @, [0 J$ w( O& G 十、對化學試劑及微生物作用的穩定性18
" j# } u( ~: K8 C 十一、耐光性和對大氣作用的穩定性18 " _0 }& n! f" H$ [8 O8 h; N \
十二、染色性19 1 U/ u/ _& H2 D! S/ D
十三、導電性19
5 ], v( t" n0 M6 d7 X) h U) l 十四、導熱性19 7 [8 v* r; V: Q [' R6 t9 [
十五、光澤與橫截面20 - }% r1 r Y4 p! F& d& V& j
十六、含油率和上油率20 ! R$ T" N2 l% D# Q/ U
十七、短纖維的附加品質指標21 $ b1 p- N5 W6 n; G/ \
復習指導23
; F' X, S7 A1 N7 z- H0 c- f思考題23 ' e1 L# t" g: f; `7 p6 z. K
參考文獻23
7 N" W6 L& V/ C" T [第二章 化學纖維成型原理25 6 E5 L5 v+ J. f7 @$ {" P
第一節 熔體紡絲成型原理25
5 l7 M- i7 [" X! y! k+ O* Y 一、熔體細流冷卻固化歷程25
8 ^0 N. O4 u8 M0 L4 _. D 二、擠出細流的類型27 - R. X3 N2 }- {7 m$ @6 G$ |- O
三、熔體紡絲的運動學和動力學28 $ K( d' E$ h* V
四、熔體紡絲過程中的熱量變化29
a5 P( @7 M6 \/ J! v u 五、熔體紡絲中纖維結構的形成30
7 p7 `5 V, K$ Y# ]3 f第二節 濕法紡絲成型原理32 ! I4 Y* [" m9 u$ _1 Q
一、成纖高聚物溶解的基本規律33 : w9 V3 p) J% p( }8 R
二、濕法紡絲的運動學和動力學36
) H$ A8 R b; K# Z1 ~5 j8 }) R! L9 R 三、濕法紡絲中的傳質過程38 4 j0 O4 q/ n3 y6 e* ~/ s% m
四、濕法紡絲中纖維結構的形成38 4 a; L( y; B/ p* k3 c& x7 I
第三節 干法紡絲成型原理40 ' U+ _% ^2 o; E" B, m3 F
一、溶劑的選擇41 3 }; F) m- m' [4 m9 i; f9 u( z
二、干法紡絲的運動學和動力學41 ( o- s1 c7 M8 m5 {; J& Y# I
三、干法紡絲中的傳熱和傳質41
* f. d ^; L6 d" B復習指導42 5 C; W, l) U% @1 j9 t& a" p
思考題42 7 ^/ z# I% X5 C$ J
參考文獻43 6 j7 w9 Q" u, o. Z
第三章 化學纖維拉伸和熱定型原理44
: k0 n) p6 m% `第一節 化學纖維拉伸44 0 N. ~. O; w3 Y2 j# ~0 x+ A
一、拉伸的目的和作用44 - b* A( i. J( ]7 {9 \( }
二、拉伸實施方法44 & ^9 c2 p. l9 {. G( g
三、拉伸曲線45 ( W7 H' }( v$ u
四、拉伸過程中纖維結構的變化49
9 b- h" D7 N0 x! ]9 h1 q" G# U 五、拉伸對纖維物理機械性質的影響50 - F' g9 s0 g* S$ _
第二節 化學纖維熱定型51 - C1 t4 I+ \5 [
一、概述51 + N9 Z8 ?3 s6 b: B B& }+ E
二、纖維在熱定型中的力學松弛52
6 I! [. I5 \1 Q# T 三、熱定型過程中纖維結構和性能的變化54
1 ^1 Q7 U; n) U3 n四、熱定型機理55 " b. d4 l! X+ m+ _3 Q
復習指導58
) ?9 f# q* s# Y) t6 ^) W% N$ T思考題58
2 p/ J1 |) j* E( |9 j參考文獻58 ' i4 M: V7 k' `8 |
第四章 黏膠纖維生產及質量控制60
& |1 f( P* b9 W第一節 纖維素的結構與性能60
1 H/ w. r/ P% [, n: i1 Z/ j) t 一、植物纖維原料及其化學成分60
/ s+ d a$ F: ]4 d) A/ w. b( U 二、纖維素的結構60
* F( d1 X6 ?5 H7 j$ O 三、纖維素的性質61
3 [( _! @: A. ?! e0 q$ Z# b第二節 黏膠纖維概述65 ( g" ?+ n( b8 d# p0 r) N* s% c; e& P
一、黏膠纖維的品種及發展概況65
7 J! p8 c: r" ~# T) V. M4 n4 A 二、黏膠纖維生產工藝流程67 . O, b( q( p* B, R
三、黏膠纖維的性能及用途70
, \8 T+ @5 s- V( |& V3 }. m第三節 黏膠纖維生產用原料71
; S- h/ e# e5 L 一、漿粕71 $ u" U6 K# R) Z' S' c: f$ `# Q* w
二、其他化工原料74 $ S4 O; H( j3 A4 D- _) \7 _2 q
第四節 黏膠的制備75 * W: {: u7 ]! M/ b P
一、黏膠制備基本過程、方法及工藝流程75 % ?: t' d9 o$ G9 K& d; K
二、漿粕的準備76
, N7 y( L7 v; h8 X9 {/ u 三、堿纖維素的制備76 3 R' Q" \0 W0 f% H' ]
四、堿纖維素的老成82
5 E O& U' ~' I6 W4 T, D 五、纖維素黃原酸酯的制備85 7 c6 U6 C" J: h0 H, u6 V# g% `
六、纖維素黃原酸酯的溶解91 - Z. e# _6 B; v$ r. ^5 `, J9 G6 V A
七、黏膠的紡前準備93
1 H# y+ J$ Z" S9 Y 八、堿站100 - x$ J; Y& b" H0 j. l
九、黏膠原液制造前沿技術101
, @) s5 N; y m! S第五節 黏膠纖維的紡絲成型105
/ P3 p3 Y8 R' B- J4 J( N% b2 N 一、黏膠纖維紡絲工藝流程105 " S) P" A7 B6 r0 u
二、黏膠纖維的成型原理106 Z+ A, v6 m* I" W1 t# ^, l
三、黏膠纖維紡絲工藝控制108
, [5 |; l7 F/ v' n- M 四、黏膠纖維的紡絲設備112
4 q1 u. N* b+ j, }. C& m 五、二硫化碳回收122
5 e0 N6 y. n, u v+ D* c9 {2 u 六、酸站124 6 E6 h* V$ I* s
第六節 黏膠纖維后處理128
9 m( q$ Z; u$ g 一、黏膠短纖維的后處理128 ( |8 ^/ R! f* J6 s7 T( r. a6 }
二、黏膠長絲的后處理及紡織準備 135 4 u" I9 ?' C7 L o; r( V
第七節黏膠纖維的質量控制 141 0 r- Y2 B* I( E! ~8 u1 _6 z% I
一、原液工段質量控制 141 1 E7 u `! j# ]; `$ B5 j I
二、紡絲工段質量控制 143 / m( {! j: i: ]
三、后處理工段質量控制 144 ; A; s, O& u. t
四、成品纖維質量控制 146
+ g9 R z! y; `: W第八節黏膠纖維新品種及加工 147
/ ^% _! h2 q7 a/ r6 {& }1 W一、黏膠玻璃紙 147
8 Q4 f/ q6 L+ W) N$ `" O! Q二、負離子功能黏膠纖維 150
d" v, C$ j; x. i, k三、黏膠長絲連續紡絲 151
( `. |( c! d3 H3 ^! x復習指導 152 . [" D/ t# r( K) i( l, I
思考題 152 , Z* i# A4 H+ _: j$ ~, K
參考文獻 153
# j1 X$ o4 ~# Q7 @第五章 聚丙烯腈纖維生產及質量控制 154
1 _* |- U. @- l4 z第一節概述 154
; r1 p* _& \9 p$ T) e" v一、聚丙烯腈纖維工業發展史 154
$ i" [7 U5 U+ {& N2 J' E. h二、聚丙烯腈纖維生產工藝路線 154
7 n7 b' {' [& C1 u三、聚丙烯腈纖維的用途 156 4 \- S: @2 i' T3 f, W/ k& z" C
第二節聚丙烯腈纖維生產用原料 156 ' }2 }. u) a6 f/ {7 k
一、丙烯腈 156
7 z p; K+ D; Y4 a& b" f二、第二單體 157
: W U3 g+ x3 ]" O三、第三單體 157
& R( `* ^5 t @2 Y o四、溶劑 158
, Y/ ^8 n" \4 L. V" v. K1 Q' e, Q0 D( ~五、引發劑 158
8 p2 A2 F/ Y6 d0 J2 t六、淺色劑 158 ; z: I% Z( ]4 K3 `* Q' z+ }0 u' E
七、相對分子質量調節劑 158
; t5 W, P: V* B8 Q/ P八、萃取劑 158 : O" ?2 w7 o( O& p! _8 [
九、碳酸鋇 158 : y3 D) p6 g& U a/ P c
十、草酸鉀鈦 159 1 `' V. M' f5 i
十一、油劑、抗靜電劑 159 1 a; Z" B( [ s+ ?
第三節聚丙烯腈的合成 159 0 g; L0 z8 C3 X1 H
一、均相溶液聚合 160 , k# u% u$ e* P' b$ r1 g4 i6 [$ ^
二、水相沉淀聚合 165
' W4 A- ]8 D% r& i) U第四節聚丙烯腈紡絲原液的制備及其性質 168 8 { d% }8 v) e% ~0 l
一、紡絲原液的制備 ( B* O+ m5 p2 x( G5 a- Z, m
二、紡絲原液的性質 173 4 Y, z/ K) g' {4 t9 [5 c, C
第五節聚丙烯腈紡絲成型 176 9 j7 k' u% j& H; E
一、聚丙烯腈的濕法紡絲成型 176 , f, j# o8 u3 ^7 E% c
二、聚丙烯腈的干法紡絲成型 182
& m1 ]+ h, n$ u+ b, u6 A+ ]/ Q三、聚丙烯腈的干噴濕紡法紡絲成型 187 ) x1 ], _& U6 w/ D; H
第六節聚丙烯腈纖維后加工 188 + b" F& ]# y7 B, `
一、濕法成型聚丙烯腈纖維的后加工 188 9 b r: b$ S% z; L3 m
二、干法成型聚丙烯腈纖維的后加工 191 4 s$ Q4 B, c. {2 `
三、聚丙烯腈纖維的特殊加工 193 n9 m' Q. R1 n0 I2 m% Y
第七節溶劑回收和凈化 195
- U4 w8 L3 M' U% ]# Y一、硫氰酸鈉溶液的蒸發濃縮 195
$ J5 o1 l' H. W3 V2 i5 H: i' {5 m7 S二、硫氰酸鈉溶液中硫酸根的去除 196
$ }3 Y. r, |' s! m三、硫氰酸鈉溶液中鐵離子的去除 196
; e( L7 K" G1 d! L9 V5 t4 h四、硫氰酸鈉溶液的凈化 197
% u9 C; j; R" [ B) \第八節聚丙烯腈纖維的質量控制 198 & X2 F) {9 O: X
一、聚合工段質量控制 198
& k* f. u, ]% ?, O二、紡絲工段質量控制 199
" B5 S2 K- G. c7 S+ \三、后加工工段質量控制 200 / h5 C. w; w; M" k8 G
四、成品纖維質量控制 200
8 ] `, F, S! h5 |: P第九節聚丙烯腈纖維的結構和性能 202
2 Q% c! `1 ^# X* l4 x( T9 h一、聚丙烯腈纖維的結構 202 1 f9 F4 R5 }& y( d. ?
二、聚丙烯腈纖維的性能 203 2 `' s Y# r7 s+ e; X$ f
第十節聚丙烯腈纖維的新品種 204 8 K0 o1 T( E8 s- r* \+ `3 L( u* M
一、復合聚丙烯腈纖維 204 ; G) {7 P: v. I7 g& X3 W
二、阻燃聚丙烯腈纖維 205
5 H6 @( p5 p. J4 c三、抗靜電和導電聚丙烯腈纖維 205
5 C$ B, E1 y i' `& m四、高吸濕、吸水聚丙烯腈纖維 205 , H5 f9 t5 U' B
五、高收縮聚丙烯腈纖維 206 8 w1 ]6 t) V, y" S/ Q
復習指導 206
M* B8 |% `( n1 B, l思考題 206
+ N# j/ _' b7 S參考文獻 207 0 S8 i( N5 C! G
第六章 聚乙烯醇縮醛纖維生產及質量控制 208 0 `, I; B* R! O
第一節概述 208
* M/ i! c$ L/ w: O1 Z一、聚乙烯醇縮醛纖維的發展 208
6 V8 T3 g' w! l二、聚乙烯醇縮醛纖維的性能208 " ^7 H& H8 g4 u* B/ o: r
三、聚乙烯醇縮醛纖維的用途209 # [7 S/ F8 K9 s
第二節 聚乙烯醇的制備及其性能210
( @ T% \+ L% I- `* k0 j 一、聚乙烯醇的制備210
9 t' z5 o x4 {4 l( j1 s 二、聚乙烯醇的性能216 + @. D. m$ Z, X- ]7 O! y
第三節 紡絲原液的制備及其性能217
: v# o: m' a% G6 |* O. q1 ? 一、紡絲原液的制備217 ' ]( o( @# W9 z: k
二、紡絲原液的性能222
) x/ V: b8 Z1 q! |3 ?第四節 聚乙烯醇縮醛纖維的紡絲成型223 / [0 A$ K2 U) v+ @+ N0 D
一、濕法紡絲成型223 . K. X4 ^+ O# P0 _) @
二、干法紡絲成型227 9 Z3 m$ Y. T& e0 F' X
第五節 聚乙烯醇縮醛纖維的后加工228
/ z, [/ ]4 x, P1 C+ p 一、工藝流程228
4 w9 f) K, k- Y4 z2 {. x6 |2 d 二、纖維的拉伸229
" g$ m4 L1 |9 B 三、纖維的熱定型231 ! f4 Z# ~8 Q+ n9 i* C/ Y2 e% K
四、纖維的縮醛化231
7 Y$ z% i8 r2 Q) Y第六節 聚乙烯醇縮醛纖維的質量控制233
" F4 z# N I' ~: a 一、紡絲原液工段質量控制233 ' q' C0 K" o! _. A5 Y8 ?& k2 N
二、紡絲工段質量控制234
5 _% m$ Z/ b$ v" B/ E% L& h6 h, E( ? 三、后加工工段質量控制234 2 ~" s- ~4 l' B- u7 c! }' _
四、成品纖維質量控制235 / y. T) Y5 m* I6 F1 V% ^& d$ a
第七節 聚乙烯醇縮醛纖維的新品種236
6 |' \1 p7 @! [6 `! R" ^ 一、負離子聚乙烯醇纖維236 ; A+ w, F! j! ?: t
二、交聯聚乙烯醇纖維236 - z$ o5 d" H: M6 e. d) x
三、濕法高模量聚乙烯醇長絲(FW B纖維)236 4 ?! v" }& s; A! Q
四、導電聚乙烯醇纖維236 1 l# b8 T3 u! H3 c6 z
五、納米聚乙烯醇纖維236 $ ^8 j c; Q& f9 f
六、遠紅外聚乙烯醇纖維237 7 C! e( N7 \' g
復習指導237
2 a( R; R. i- b( o. v9 I思考題237
: @) {8 t6 M1 K" y% R! ?參考文獻237 `. k% H' y& g+ y& b# P- d% {
第七章 聚氨酯彈性纖維生產及質量控制238 / ]+ L7 R. B5 w. Q1 t
第一節 概述238 * D2 R, }- b3 ^
一、聚氨酯彈性纖維的發展238
A% Y) e( E( T1 @: a# O, u+ h 二、聚氨酯彈性纖維的結構239
5 x2 u {& I$ a# K9 Y 三、聚氨酯彈性纖維的性能2407 ; R$ k9 z* B* `7 S3 }
四、聚氨酯彈性纖維的用途241 & f! g' }: c6 w0 e Q& q3 j
第二節 聚氨酯的合成241 # ]6 F) X# o7 _
一、原料的準備241
* E* m+ g7 U6 ?/ j$ L& g9 a ^ 二、聚氨酯的合成242 ) ]2 v _9 X# P
第三節 聚氨酯彈性纖維的紡絲成型242 ) t3 \) `7 ~+ a& A* i, s
一、干法紡絲243
! Q) @. P6 I2 t1 h/ t6 E0 u 二、濕法紡絲247
6 G" ]7 M% [5 J0 L- {- e 三、反應紡絲法248 ( F4 |! R4 P# \4 p( D
四、熔融紡絲250 - O6 j! v* a0 [ d8 z. T
第四節 聚氨酯彈性纖維的后加工253 $ j: p u1 g6 L' e5 H
一、裸體氨綸長絲254 4 E: Y9 q6 a5 ?0 q# t& Z! d
二、包芯混紡紗254 , w$ M6 B: d' J1 q+ d$ u3 ?) d4 f# s
三、包覆紗255 * f" [' |+ B* V
四、合捻線256 / Y. i6 @3 u5 e+ F8 }0 \
第五節 聚氨酯彈性纖維的新品種256 5 ^* G' g1 Y7 X8 s2 `/ l6 h; J
一、吸放濕式氨綸256
; ]6 R0 d3 B/ q3 B Q7 b 二、大豆蛋白纖維氨綸包芯紗257
& i. P/ U. ~3 Y/ A 三、蠶絲氨綸抱合絲257
* h6 r4 [, u4 r& W5 Z 四、細旦氨綸彈力絲257 $ o, e. J7 c7 p4 y/ G
五、黑色氨綸257 * C5 u3 H m0 n* i5 C! i
六、納米改性氨綸257 . K+ O* ?* q# k; ?2 I% h; O
復習指導257
0 D, S, _! I d1 v. B思考題258 $ u; [& l( p2 v: C5 p7 n' k
參考文獻258
" z! [! t% G0 r" r$ i" ]) O第八章 新型化學纖維的性能及生產259
( v# J5 l1 c9 [7 V+ `第一節 新型再生纖維素纖維259 / ~/ m& O) J# s/ x, {* Y& G/ J
一、Lyocell纖維259
! u; _. z$ T. _' E1 j' Z 二、竹纖維267 0 y4 \4 z1 h! Z8 q1 f5 t
三、Modal纖維272 9 s( o7 x' _. |0 P/ X0 a
第二節 新型再生蛋白質纖維274 6 E& H& H4 V/ |& M5 v" k8 x
一、大豆蛋白纖維274
( q. N( e2 y, F" \ 二、蜘蛛蛋白纖維278
( K0 e# O+ o; N第三節 新型合成纖維282
( Q* V5 C9 S% t" Y; a# f% M9 R, L 一、聚乳酸纖維282 . b0 |: |- ~3 I' }( Y" ?
二、水溶性纖維284 ' p. f8 o9 o0 v& s6 w
復習指導286 ' z6 n1 Z' i$ ]
參考文獻287 ( C5 Z; m) P# H6 s# U8 ^7 k. |
思考題答案288 7 q, }. ]( {) F* z1 @$ m9 l
/ Z% A! m+ g' }! l: V. [
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