化学纤维概论

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出版者:中国纺织出版社
作者:肖长发等编
出品人:
页数:314
译者:
出版时间:1997-02
价格:19.00
装帧:平装
isbn号码:9787506412599
丛书系列:
图书标签:
  • 化学纤维
  • 纺织
  • 材料科学
  • 高分子化学
  • 纤维工程
  • 服装设计
  • 应用化学
  • 工业技术
  • 轻工科技
  • 纤维材料
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具体描述

本书分别从基本概念、制造方法、结构与性能、用途等诸方面对化学纤维的主要品种进行了简明扼要的介绍。内容深入浅出,通俗易懂。全书既注重系统性,又兼顾近年来化学纤维的新技术和新品种。

本书可作为大专院校和中等专科学校相关专业的教材,也可供有关工程技术或科研人员参考。

跨越材料边界:现代高分子科学的宏大叙事 本书深入探讨了高分子材料科学领域中,那些与化学纤维的直接生产和应用范畴并行,却又截然不同的前沿与基础理论。我们聚焦于宏观结构演化、复杂体系的动力学行为、以及非传统高分子在极端条件下的性能重构,旨在为读者提供一个审视当代材料科学全景的独特视角。 --- 第一部分:复杂流变学与界面动力学(Complex Rheology and Interfacial Dynamics) 传统上,化学纤维的加工常基于相对简单的熔融或溶液纺丝模型。然而,现代工程对材料提出了更高的维度要求,迫使我们深入研究高分子熔体在非线性剪切、拉伸以及复杂几何形状下的内在行为。 1.1 非牛顿流体的多尺度建模 本书详细分析了高分子链段的缠结网络理论(Entanglement Network Theory)在极端剪切速率下的局限性。我们探讨了基于动力学蒙特卡洛模拟(Dynamic Monte Carlo Simulation)和拓扑约束理论(Topological Constraint Theory)来预测高分子在超高分子量、超低剪切速率环境下的表观粘度。重点关注了长程相互作用(Long-Range Interactions),例如在共混体系中,不同分子量组分间的链交换对宏观流变响应的延迟效应。 1.2 界面与表面能的精确控制 化学纤维的性能往往由其表面特性决定。本书跳脱于纤维表面改性(如上浆剂或涂层)的传统叙事,转而关注高分子/固体界面处的分子重排和动态吸附。我们引入了原子力显微镜(AFM)的动态模式和表面等离子体共振(SPR)技术,用于实时监测高分子链在无定形或晶态基底上的铺展、润湿以及解吸动力学。特别是对于具有高极性官能团的聚合物,其在无机填料表面的化学键合与熵驱动的弛豫过程,被视为控制复合材料宏观力学性能的关键瓶颈。 1.3 剪切诱导的超分子组装(Shear-Induced Supramolecular Assembly) 在特定条件下,例如在快速固化或快速冷却的挤出过程中,高分子链段可以被剪切力场诱导形成非平衡态的超分子结构,例如螺旋、卷曲束或蠕虫状聚集体。本书通过小角X射线散射(SAXS)和同步辐射散射技术(Synchrotron Scattering),解构了这些瞬态结构的形成机制、维持条件以及它们对材料蠕变和疲劳寿命的决定性影响。这为设计具有“自修复”或“记忆效应”的智能材料提供了理论基础。 --- 第二部分:高分子体系的统计热力学与相分离(Statistical Thermodynamics and Polymer Phase Separation) 化学纤维的最终形态(如孔隙率、结晶度)受其在加工过程中的热力学路径影响至深。本部分将视野扩展到高分子溶液、共混物及聚合物电解质体系的相图构建与动力学演化。 2.1 嵌段共聚物与微相分离(Block Copolymers and Microphase Separation) 本书深入探讨了嵌段共聚物(BCP)在无溶剂条件下的自组装行为。我们着重分析了Flory-Huggins 理论的修正模型,特别是引入了有限链长修正项(Finite Chain Length Correction)和介观尺度自由体积效应(Mesoscale Free Volume Effects),以更精确地描述球状、柱状、层状等周期性结构的形成能垒。实验部分侧重于利用透射电子显微镜(TEM)结合三维层析成像(Tomography)对周期性结构进行量化分析。 2.2 聚合物电解质与离子液体(Polymer Electrolytes and Ionic Liquids) 在能源储存领域,高分子固态电解质是关键。我们关注的是离子复合(Ion Complexation)的统计力学,即聚合物骨架的构象熵如何影响锂离子或质子的迁移率。书中详细解析了自由体积理论(Free Volume Theory)在描述玻璃化转变温度(Tg)附近离子扩散系数急剧变化时的适用性,并对比了基于弛豫时间谱(Relaxation Time Spectra)的动态平均场理论。此部分内容直接指向下一代电池隔膜和燃料电池膜材料的分子设计。 2.3 气凝胶与超临界干燥(Aerogels and Supercritical Drying) 高分子气凝胶的制备涉及溶胶-凝胶过程的临界点技术。我们侧重于溶剂置换过程中的毛细管应力控制。通过修正Laplace 方程来考虑高分子网络对孔隙液体表面张力的影响,探讨了如何通过优化干燥速率和交联密度,获得具有各向同性(Isotropic)纳米孔结构且结构坍塌度极低的材料,这与传统纺丝过程中形成的定向结构形成鲜明对比。 --- 第三部分:极端环境下的高分子响应与失效机理(Polymer Response and Failure Mechanisms in Extreme Environments) 本部分将材料科学的视角推向极端条件,研究高分子在超越常规使用范围的物理和化学刺激下,其结构完整性和功能性如何维持或丧失。 3.1 高能辐射与自由基化学(High-Energy Radiation and Radical Chemistry) 在核工业或空间应用中,高分子材料需承受高剂量辐射。本书不关注纤维的抗紫外线老化,而是聚焦于伽马射线或高能质子引发的链断裂(Chain Scission)与交联(Cross-linking)的竞争性反应动力学。我们引入辐射化学的瞬态吸收光谱技术来捕获皮秒级别存在的自由基物种(如碳正离子、烷基自由基),并构建剂量依赖性损伤模型,指导耐辐射材料的设计。 3.2 粘弹性材料的力学疲劳与损伤累积(Viscoelastic Fatigue and Damage Accumulation) 针对高分子基复合材料(例如用于航空航天的层压板),疲劳失效是首要问题。我们采用损伤力学(Damage Mechanics)的框架,特别是连续介质损伤模型(Continuum Damage Mechanics, CDM),来描述内部微裂纹的萌生、扩展与合并。关键在于,如何将高分子网络松弛时间与加载频率进行耦合,建立一个能够预测高周疲劳寿命的时间-温度-应力等效原理(TTS Equivalence Principle)的修正版本。 3.3 极端温和化学环境下的溶胀与降解(Swelling and Degradation in Mild Chemical Environments) 在生物医学工程或微电子封装中,聚合物暴露于水、有机溶剂或弱酸碱环境。本书详细分析了高分子溶胀动力学中的渗透阻力与扩散限制。我们利用荧光探针技术监测聚合物内部的玻璃化转变温度的局部提高,并结合密度泛函理论(DFT)计算来预测特定小分子溶剂与聚合物主链间的范德华力和氢键作用强度,从而精确量化溶胀速率对材料体积稳定性的影响。 --- 总结: 本书旨在通过深入探讨高分子科学的基础物理化学、复杂体系的非平衡态热力学以及极端条件下的材料响应,为读者提供一套超越单一材料(如化学纤维)应用层面的、更具普适性和前瞻性的理论工具。内容聚焦于分子尺度与介观尺度的精确量化,以及多物理场耦合下的动力学建模,是材料物理、化学工程及高分子科学研究人员拓展视野的有力补充。

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目录信息

第一章 总论
第一节 化学纤维的发展概况
一、化学纤维的分类
二、世界化学纤维工业的发展概况
三、我国化学纤维工业的发展概况
第二节 化学纤维的常用基本概念
一、长丝
二、短纤维
三、异形纤维
四、复合纤维
五、变形纱
六、超细纤维
七、差别化纤维
八、特种纤维
第三节 化学纤维的主要质量指标
一、线密度(纤度)
二、断裂强度
三、断裂伸长率
四、初始模量
五、燃烧性能
六、吸湿性
七、染色性
八、卷曲度
九、沸水收缩率
第四节 化学纤维的生产方法概述
一、原料制备
二、纺丝熔体或溶液的制备
三、化学纤维的纺丝成形
四、化学纤维的后加工
第五节 化学纤维的鉴别
一、显微镜法
二、燃烧法
三、溶解法
四、着色法
第二章 粘胶纤维
第一节 概述
第二节 生产粘胶纤维的基本原料
一、植物纤维原料的来源及其化学成分
二、纤维素的结构与性能
三、粘胶纤维浆粕
第三节 粘胶原液的制备
一、碱纤维素的制备
二、纤维素黄酸酯的制备
三、纤维素黄酸酯的溶解和混合
四、粘胶的纺前准备
五、粘胶的质量指标及分析方法
第四节 普通粘胶短纤维
一、凝固浴的组成和作用
二、纺丝成形工艺
三、粘胶短纤维的后处理
第五节 普通粘胶长丝
一、粘胶长丝生产工艺特点
二、粘胶长丝的后处理及加工
第六节 其它类型粘胶纤维
一、粘胶强力纤维
二、波里诺西克纤维―― 富强纤维
三、高湿模量纤维
四、永久卷曲粘胶短纤维
五、其它特殊用途的粘胶纤维
六、非粘胶法制造纤维素纤维
第三章 聚酯纤维
第一节 概述
第二节 聚对苯二甲酸乙二酯
一、对苯二甲酸及乙二醇的制备
二、对苯二甲酸乙二酯的制备
三、聚对苯二甲酸乙二酯的生产
四、聚对苯二甲酸乙二酯的结构与性能
第三节 聚酯切片的干燥
一、切片干燥的目的和要求
二、干燥方式及工艺
第四节 聚酯纤维的生产
一、纺丝熔体的制备
二、纺丝机的基本结构
三、聚酯短纤维的生产
四、聚酯长丝的生产
第四章 聚酰胺纤维
第一节 概述
第二节 聚酰胺的生产
一、聚己二酰己二胺的制备
二、聚己内酰胺的制备
三、聚酰胺的结构与性能
第三节 聚酰胺的纺丝
一、聚己内酰胺的纺前处理及切片干燥
二、聚酰胺的纺丝工艺及特点
三、聚酰胺高速纺丝拉伸一步法工艺
第四节 聚酰胺纤维的后加工
一、聚酰胺短纤维的后加工
二、聚酰胺长丝的后加工
三、聚酰胺弹力丝的后加工
四、聚酰胺帘子线的生产特点及后加工
五、聚酰胺膨体长丝的生产
第五章 聚丙烯纤维
第一节 概述
一、聚丙烯纤维的发展概况
二、聚丙烯纤维的性能和用途
第二节 等规聚丙烯的制备及其性能
一、等规聚丙烯的合成
二、等规聚丙烯的结构和性能
三、成纤聚丙烯的质量要求
第三节 聚丙烯纤维的生产
一、常规聚丙烯纤维
二、聚丙烯短程纺丝技术
三、聚丙烯膨体长丝
四、膜裂纤维
第六章 聚丙烯腈纤维
第一节 概述
第二节 聚丙烯腈的制备及其性能
一、单体及其它基本原料
二、丙烯腈的聚合
三、聚丙烯腈的性能
第三节 聚丙烯腈纤维的生产
一、纺丝原液的制备
二、湿法纺丝
三、干法纺丝
四、冻胶纺丝
五、干湿法纺丝
六、后加工
第七章 聚乙烯醇纤维
第一节 概述
一、聚乙烯醇纤维的发展概况
二、聚乙烯醇纤维的性能
三、聚乙烯醇纤维的用途
第二节 聚乙烯醇的制备及其性能
一、醋酸乙烯的聚合
二、聚乙烯醇的制备
三、聚乙烯醇的性质
四、聚乙烯醇的质量指标
第三节 聚乙烯醇纤维的生产
一、纺丝原液的制备
二、纺丝成形
三、后加工
第八章 聚氯乙烯纤维
第一节 概述
一、聚氯乙烯纤维的发展概况
二、聚氯乙烯纤维的性能和用途
第二节 聚氯乙烯的制备及其性能
一、氯乙烯的制备
二、氯乙烯的聚合
三、聚氯乙烯的结构和性能
第三节 聚氯乙烯纤维的生产
一、氯纶
二、配采―U(PeCe―U)
三、罗维尔(Rhovyl)
四、天美纶
五、新品种聚氯乙烯纤维
六、改性聚氯乙烯纤维
第九章 聚氨酯弹性纤维
第一节 概述
一、聚氨酯弹性纤维的发展概况
二、聚氨酯弹性纤维的结构与性能
三、聚氨酯弹性纤维的用途
第二节 聚氨酯的原料准备
一、芳香二异氰酸酯的合成
二、聚醚的制备
三、聚酯的制备
四、聚氨酯嵌段共聚物的制备
第三节 聚氨酯弹性纤维的生产
一、纺丝成形
二、后加工
第十章 高性能纤维
第一节 概述
一、由化学纤维到高性能纤维的发展概况
二、高强高模纤维的结构特点
三、耐高温纤维
第二节 芳香族聚酰胺纤维
一、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维
二、共聚型芳香族聚酰胺纤维――Techn0ra
三、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维
第三节 芳香族聚酯纤维
一、制法
二、结构与性能
三、用途
第四节 超高分子量聚乙烯纤维
一、高强化的基本原理
二、制法
三、结构与性能
四、用途
第五节 碳纤维
一、制法
二、结构与性能
三、用途
附录 常用缩写词英中文对照
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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阅读这本专著的过程,对我来说更像是一次对材料科学边界的探索之旅。它没有过多纠缠于那些已经成熟、应用泛滥的传统纤维,而是将大量的笔墨放在了那些具有颠覆性潜力的新型纤维材料上。比如,对超高分子量聚乙烯纤维(UHMPE)的分子量控制与加工技术进行了深入的剖析,并探讨了其在防护材料领域的极限应用。此外,书中对生物基和可降解纤维的生态学意义及其化学合成路线的优缺点进行了深入的辩证分析,这种超越纯粹技术层面的思考,让人感受到了作者的广阔视野。在讲解过程中,作者非常注重理论与实践的结合,经常引用最新的专利技术和突破性研究成果来佐证自己的观点。例如,在讨论功能化纺织品时,它不仅描述了如何将导电聚合物引入纤维基体,还探讨了这种复合材料在柔性电子设备中面临的界面兼容性挑战。这本书的深度和广度,无疑将它定位为领域内一本重要的参考读物,它激发了我对未来材料科学发展的更多思考。

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这本书的装帧设计倒是挺有意思,封面是深蓝色的,用了一种略带磨砂质感的纸张,摸上去挺舒服的。拿到手里感觉分量十足,一看目录,内容果然很扎实。我原本以为这只是本入门级的科普读物,没想到内容深度远超我的预期。书中对高分子材料的结构和性能之间的关系阐述得非常清晰,尤其是一些复杂的化学结构图,画得非常直观,即便是初次接触这个领域的读者也能很快抓住重点。作者在讲解过程中,并没有一味地堆砌专业术语,而是巧妙地穿插了一些历史背景和应用案例,让整个阅读过程不至于枯燥。比如,关于聚酯纤维的合成过程,作者不仅详细描述了酯化反应的机理,还追溯了其工业化生产中的关键技术突破,这一点让我对现代纺织工业有了更深层次的理解。而且,书中的图表制作水平也很高,数据详实,逻辑性强,是作为教材或自学参考资料的绝佳选择。整体来看,这是一本既有学术深度又不失可读性的专业书籍,值得细细品味。

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这本书的文字风格有一种老派学者的严谨和沉稳,但又不失对新事物的敏锐捕捉。我翻阅时,发现它对不同类型纤维的性能对比分析做得极为细致入微。例如,在比较人造丝和现代合成纤维的吸湿性和耐磨性时,作者不仅仅是给出了对比数据,更是深入剖析了造成这种差异的分子链段的极性差异和氢键形成能力。我印象深刻的是其中一个关于纤维染色性能的章节,它详细解释了不同染料分子与纤维基体之间作用力的物理化学基础,这对于从事服装设计或材料应用研究的人来说,简直是宝典级别的参考资料。另外,书中还穿插了一些关于纤维在极端环境下的稳定性的探讨,包括抗紫外线老化和耐化学腐蚀性,这些内容显然是基于大量的实验数据和长期的工业观察得出的结论,其可靠性毋庸置疑。全书的逻辑链条非常紧密,从原料的单体结构到最终产品的应用表现,每一步的过渡都显得水到渠成,显示出作者深厚的专业功底和严谨的治学态度。

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说实话,我读完这本书最大的感受就是,作者的叙事节奏控制得非常精准。它不像那种教科书式的干瘪叙述,反倒像是一位经验丰富的行业前辈在娓娓道来。开篇部分对于纤维的宏观分类和历史演变,写得非常具有画面感,仿佛能看到早期纺织技术的发展脉络。接着进入到微观结构的部分,作者采用了“层层递进”的讲解方式,先从分子链的排列说起,然后过渡到晶态与非晶态区域的相互作用,最后才探讨这些微观特征如何决定了纤维的最终力学性能。我特别欣赏作者在处理“缺陷”和“改性”章节时的态度,他没有回避工业生产中遇到的实际问题,反而将这些挑战视为推动技术进步的动力来阐述。对于一些前沿的研究方向,比如功能性纤维的开发,书中也做了相当详尽的介绍,虽然涉及到了不少复杂的物理化学原理,但作者总能用最精炼的语言将其抽象概念具象化,这一点对于非化学专业的读者来说,无疑是一大福音。这本书的价值,在于它搭建了一个完整的知识框架,让读者能从宏观到微观,全面掌握这一领域的核心逻辑。

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我得说,这本书的排版和索引系统堪称业界典范。每一章的开头都有一个清晰的知识点导览,结尾处还有一份详尽的术语回顾,这极大地提高了学习效率。对于那些需要快速查阅特定信息的读者来说,书末那几页的专业术语索引做得实在太贴心了。书中关于纤维的测试方法和标准介绍部分,写得尤为详尽,涉及到各种力学性能、热性能以及结构分析方法的原理和操作注意事项,这部分内容完全可以作为实验室操作的参考手册来使用。我特别关注了其中关于纤维力学性能的章节,它不仅涵盖了传统的拉伸强度和模量,还涉及到了疲劳断裂和蠕变行为,这对于理解高性能纤维的应用极限至关重要。作者在描述这些复杂测试时,往往会配上简洁的示意图,使得抽象的力学概念变得具体可感。总而言之,这是一本极具工具书价值的著作,其编排的用心程度,足以看出作者希望它能成为读者案头必备的工具书。

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