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第一章 概论1

第一节 纤维应用物理学的发展1

一、纤维物理学的发展历史1

二、现代纤维技术的进步和纤维应用物理学的进展2

第二节 纤维的结构和性能4

一、单纤维结构4

二、纤维集合体的结构和特征8

三、超纤维集合体开发的现状与未来13

第三节 单纤维和纤维集合体的次(维)概念14

一、概述14

二、纤维材料科学的次(维)分类18

第四节 纤维材料的结构设计和控制22

一、概述22

二、超(维)纤维结构的形成23

三、单纤维的设计和控制28

四、纤维集合体的设计和控制36

第五节 纤维应用物理学的研究内容和方向40

一、纤维应用物理学的基本内容40

二、根据纤维的系统科学技术开发综合功能性纤维材料42

三、纤维成形新机理和超前沿纤维的开发42

主要参考文献43

第二章 纤维结构的表征45

第一节 纤维的形态结构45

一、天然纤维的组成及其特殊形态结构46

(一)羊毛纤维的结构特征47

(二)蚕丝的结构特征58

(三)棉纤维的结构特征63

(四)麻纤维的结构特征67

二、纤维形态结构的基本特征69

(一)纤维外部形态的基本特征70

(二)纤维的截面形态结构97

(三)纤维的表面形态结构107

第二节 纤维大分子的聚集状态和纤维结构的发展过程111

一、大分子的内聚能密度和对称性111

(一)大分子的内聚能密度111

(二)大分子的对称性113

二、高分子熔体或浓溶液的等温结晶116

(一)线性高分子在稀溶液中结晶116

(二)球晶的生成、成长及其性质118

(三)高分子熔体或浓溶液的等温结晶120

(一)束状结晶和微纤构造124

三、纤维的微晶结构124

(二)纤维的结晶组织和结构模型128

四、纤维的结晶结构和结晶热力学134

(一)结晶分子链的构象及热力学影响因素135

(二)高分子结晶单元中分子链填充构造的表征136

(三)常见成纤高聚物的晶型和晶胞结构138

第三节 纤维成形及其取向和结晶144

一、纺丝成形及纤维结构的形成144

二、高速纺丝的取向结晶149

三、硬弹性纤维的结构特征171

主要参考文献181

第三章 熔体纺丝184

第一节 熔体纺丝的一般特征和基本规律184

一、高聚物熔体的流变性188

第二节 高聚物熔体的基本特征188

二、孔道中熔体的流动与挤出胀大206

三、高聚物熔体的可纺性212

第三节 纺丝线上各参数的变化215

一、纺丝线上的直径变化和速度分布215

二、纺丝线上的力平衡220

三、纺丝线上的传热和温度分布223

四、拉伸共振现象228

五、非稳态纺丝230

六、熔体纺丝过程的计算机模拟235

第四节 纤维结构性能与纺丝条件的关系244

一、熔纺过程中纤维结构的形成与发展244

二、高聚物原料特性对纤维结构性能的影响254

三、纺丝工艺条件对纤维结构性能的影响261

四、纤维横截面上的结构差异和不均匀性267

第五节 熔体纺丝工艺的新进展270

一、熔体直接纺丝270

二、高速纺丝271

三、双组分纺丝278

四、熔喷纺丝283

主要参考文献287

第四章 溶液纺丝291

第一节 纺丝溶液的制备291

一、溶解过程的热力学291

二、溶解过程的动力学298

三、纺丝溶液的流变性299

一、纺丝原液的固化成形及纺丝条件的影响306

第二节 溶液纺丝的沿纺丝线解析306

二、纺丝线上各参数的变化311

(一)溶液纺丝的概要311

(二)纺丝线上的受力分析313

(三)纺丝线上的传热分析318

第三节 纤维结构的形成和构造的发现322

一、干法纺丝过程中的结构变化322

二、湿法纺丝过程中的结构变化329

三、纤维成形过程中的分子取向338

四、拉伸和平衡、热处理过程中的分子取向341

主要参考文献344

第一节 拉伸和热定形过程的特征346

一、拉伸过程研究的现状346

第五章 拉伸和热定形346

二、拉伸过程的作用和特征347

三、热定形过程的作用和特征348

第二节 拉伸过程的物理原理349

一、拉伸流变学349

(一)WLF 方程及其物理意义349

(二)时间—温度参数变换原理352

二、纤维拉伸变形过程的力学行为355

三、用于研究拉伸过程的各种理论365

四、分子网络理论基础368

(一)弹性体形变的热力学368

(二)弹性体形变的统计力学理论372

(三)弹性体的模量及应力—应变的行为375

五、网络理论的发展376

(一)Mooney-Rivlin 方程377

(二)滑动链理论的发展379

第三节 拉伸过程中纤维结构的变化387

一、概述387

二、拉伸取向机理388

(一)玻璃化转变温度对拉伸过程的重要影响390

(二)拉伸倍数392

三、拉伸过程中的纤维结构394

四、水分在拉伸过程中的作用396

五、PET 纤维的拉伸行为398

(一)PET 纤维拉伸的一般特性及相关理论398

(二)PET 纤维的拉伸实践408

一、纤维尺寸和结构的稳定性415

第四节 热定形过程的物理原理415

二、热定形的力学弛豫及其分子理论418

三、热定形与高聚物的多重转变429

第五节 热定形过程中纤维结构的变化433

主要参考文献439

第六章 纤维的物理性质443

第一节 纤维物理性质研究的意义和方法443

第二节 纤维的力学性质444

一、纤维的拉伸性质444

(一)纤维的应力—应变试验444

(二)纤维的拉伸弹性449

(三)纤维的强度458

二、纤维的弯曲性质471

三、纤维的扭转性质477

四、纤维的压缩性质481

第三节 纤维的电学性质485

一、电导性质486

二、静电起电493

(一)静电的产生493

(二)摩擦起电机理495

(三)纤维的静电积聚过程497

(四)防静电作用499

三、介电性质501

(一)介电系数501

(二)介电损耗502

(三)影响纤维介电性质的因素505

第四节 纤维的光学性质507

一、纤维的折光指数与双折射507

二、光的反射与全反射512

三、光吸收与二向色性515

第五节 纤维的热学性质518

一、比热容518

二、导热性519

三、热对纤维的影响521

第六节 纤维的声学性质526

一、声波在纤维中的传播527

二、纤维的声速527

三、纤维的声吸收531

四、纤维的声阻抗534

五、超声显微术535

主要参考文献536

一、超高强度耐高温芳香族聚酰胺纤维537

第一节 超高强度功能性纤维537

第七章 高性能纤维537

二、超高强度高密度聚乙烯纤维548

第二节 聚苯并咪唑纤维和聚醚酯纤维556

一、聚苯并咪唑(PBI)纤维556

(一)概述556

(二)聚苯并咪唑纤维的制造556

(三)聚苯并咪唑纤维的性能561

二、聚醚酯(PEET)纤维565

(一)概述565

(二)聚醚酯纤维的工业化567

第三节 碳纤维及其复合强化材料569

一、碳纤维569

(一)碳纤维的种类和制备570

(二)纤维素系列碳纤维571

(三)聚丙烯腈系列碳纤维572

(四)沥青系列碳纤维574

二、碳纤维复合强化材料577

(一)碳纤维及其复合材料的用途577

(二)碳纤维的尖端复合材料的两种主要类型578

第四节 特殊和环境功能的高性能纤维579

一、无机系耐热纤维材料579

二、超导纤维581

三、光纤维583

四、无定形酚树脂纤维586

五、聚四氟乙烯(PTFE)纤维587

六、导电纤维开发的现状与未来587

主要参考文献592

(一)人们对合成纤维性能的新要求594

一、新合纤的诞生594

第八章 新合纤和生体高分子纤维594

第一节 新合纤的现状和动向594

(二)合成纤维新产品开发的动向595

(三)新合纤的诞生598

(四)新合纤的技术特征600

二、微细纤维的制造及其应用604

(一)合成纤维的微细化604

(二)超细纤维及其纺丝技术608

(三)超细纤维的应用615

三、新合纤的染色加工618

(一)精练工程618

(二)碱减量加工工程619

(一)开纤超细化工程621

四、复合超细纤维的染整加工621

(三)染色工程621

(二)染色工程622

第二节 生体和仿生高分子纤维624

一、模仿生体组织形态的纤维材料624

二、医疗用纤维材料629

(一)生体缝合线629

(二)人工血管632

(三)人工肾脏和人工肝脏636

(四)人工心脏和肺脏638

(五)人工皮肤639

三、生命技术与天然纤维639

主要参考文献648