紡織物理

前言

　　20世紀(jì)中，紡織材料在諸多方面有了飛速的發(fā)展，這不僅體現(xiàn)在構(gòu)成紡織材料基礎(chǔ)的纖維及其加工方法的不斷進(jìn)步，而且表現(xiàn)在纖維制品及其用途的迅猛擴(kuò)展?！　∽鳛槔w維材料本身，從原來(lái)的天然纖維的再生利用和一般合成纖維，到20世紀(jì)后半葉開(kāi)始的纖維改性處理，差別化、功能化和高性能纖維的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，甚至近年來(lái)的智能化和仿生學(xué)纖維材料的研制，使人們?cè)瓉?lái)概念中的纖維及其應(yīng)用，發(fā)生了很大的變化。　　作為纖維制品的加工，由原來(lái)傳統(tǒng)的紡紗織布，發(fā)展到結(jié)構(gòu)和復(fù)合紡紗加工、成網(wǎng)固著的非織造加工、復(fù)合層疊和三維編織的特殊復(fù)合材料，以及無(wú)污染、無(wú)破壞的清潔化紡、織、染、整加工處理，使紡織材料的用途和在應(yīng)用領(lǐng)域所占的比例發(fā)生了巨大變化。紡織材料的概念絕非僅限于以往的穿衣問(wèn)題，而是各種工程和技術(shù)用、裝飾和防護(hù)用、醫(yī)用乃至人體器官用材料以及航天、航空、運(yùn)輸和動(dòng)力傳遞器械與構(gòu)件等的基本或直接用材。　　相應(yīng)地，人們對(duì)纖維及其制品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、成形及其間相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)和研究，也有了諸多進(jìn)展和突破，并成為紡織材料工業(yè)和技術(shù)發(fā)展的支柱與基礎(chǔ)?！　　都徔椢锢怼肥羌徔椏茖W(xué)與工程學(xué)科碩士研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課，自1982年以來(lái)，一直采用《紡織物理》講義。由于原有的講義大都為外文專著和文獻(xiàn)資料的組合，給研究生專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來(lái)許多不便。該課程經(jīng)過(guò)近二十年的教學(xué)實(shí)踐與積累，教學(xué)內(nèi)容已與原講義有很大的差異。為此，作者在集眾多文獻(xiàn)、專著、教學(xué)實(shí)踐和理論研究的基礎(chǔ)上，完成了紡織材料結(jié)構(gòu)和物理性能的系統(tǒng)介紹與描述。重點(diǎn)對(duì)纖維結(jié)構(gòu)理論及發(fā)展，纖維各項(xiàng)物理性質(zhì)和表面性質(zhì)，紗線結(jié)構(gòu)理論和性質(zhì)，織物結(jié)構(gòu)、織物手感風(fēng)格與織物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，織物的舒適性的基本概念和內(nèi)容等進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。并在各章提供參考文獻(xiàn)（按正文中的編號(hào)直接索引）和列出可供進(jìn)一步閱讀的一般參考書?！　”緯哪康挠卸阂皇鞘箤W(xué)生能了解紡織材料的結(jié)構(gòu)、性能及其相互關(guān)系的基本理論和掌握相應(yīng)的實(shí)用分析方法；一是克服以往系統(tǒng)閱讀和理解的不便，使學(xué)生有更充裕的時(shí)間精讀自學(xué)。尤其是在授課時(shí)數(shù)較少的情況下（36～54學(xué)時(shí)），作者編著此書的第二目的顯得更為重要?！　≡趯?shí)際授課中，應(yīng)合理運(yùn)用和講授本書的內(nèi)容。若以54學(xué)時(shí)講授為基本要求，建議：第一～三章17學(xué)時(shí)，第四～七章18學(xué)時(shí)，第八，九章10學(xué)時(shí)，第十～十二章12學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)講授，則建議：第一章4學(xué)時(shí)，第二章2學(xué)時(shí)，第三章4學(xué)時(shí)，第四～七章各3學(xué)時(shí)，第八、九章6學(xué)時(shí)，第十～十二章8學(xué)時(shí)。其中共性疑難問(wèn)題可穿插在課堂教學(xué)中解決，但學(xué)生的自學(xué)時(shí)間必須保證在36學(xué)時(shí)以上?！　∪珪卜?2章，第一、四、五、七、八、十章和第六章第二節(jié)、第十二章第四節(jié)由于偉東執(zhí)筆；第二、三、九、十一章和第十二章前三節(jié)由儲(chǔ)才元執(zhí)筆；第六章的第一、四、五節(jié)由俞建勇執(zhí)筆，第三節(jié)由于偉東和俞建勇共同完成。全書由于偉東和儲(chǔ)才元統(tǒng)稿完成?！　∪珪帉戇^(guò)程中得到東華大學(xué)紡織學(xué)院的碩士、博士研究生，同事和老師的幫助，并得到東華大學(xué)研究生部的大力支持，在此表示感謝?！　?yán)灝景教授對(duì)本書進(jìn)行了全面地審閱，提出了建議，在此表示衷心地感謝?！　∮捎谧髡咚接邢?，本書可能存在不足或錯(cuò)誤之處，歡迎讀者提出寶貴意見(jiàn)。

內(nèi)容概要

　　《紡織物理（第2版）》系統(tǒng)地介紹了紡織纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)及其理論，纖維的吸放濕、力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、表面性質(zhì)和纖維弱節(jié)特征及其與纖維結(jié)構(gòu)間的關(guān)系；紗線的幾何結(jié)構(gòu)，纖維集合體的結(jié)構(gòu)理論及其力學(xué)行為；織物結(jié)構(gòu)與性能，織物風(fēng)格和舒適性的基本概念與表征方法。全書共分12章，內(nèi)容不僅涉及紡織材料科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域中的經(jīng)典理論與闡述，而且引入了許多近代和現(xiàn)代的觀點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例?！　　都徔椢锢恚ǖ?版）》為紡織科學(xué)與工程學(xué)科碩士研究生教材，并可作為纖維科學(xué)和高分子材料專業(yè)的參考用書，亦可供本學(xué)科和其他相關(guān)學(xué)科的教師、研究生和專業(yè)技術(shù)人員的自學(xué)參考。

作者簡(jiǎn)介

　　儲(chǔ)才元，教授，博士生導(dǎo)師。1937年生，江蘇武進(jìn)人。華東紡織工學(xué)院紡織材料專業(yè)研究生畢業(yè)，澳大利亞新南威爾士大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者。中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)會(huì)員。長(zhǎng)期從事紡織材料專業(yè)的教學(xué)與科研工作。主講碩士研究生的“紡織物理”、“纖維集合體結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“Textile Physics”等課程。編有《纖維力學(xué)》、《紗布力學(xué)》、《紡織物理（英文版）》等講義，參加《紡織材料實(shí)驗(yàn)教程》的部分編寫和《辭?！?、《大辭?！返摹疤烊焕w維與測(cè)試”詞目、《大百科全書》的“天然纖維、紗線”詞目的編寫工作。主持和參加多項(xiàng)“國(guó)家自然科學(xué)基金”、“國(guó)家教育部”和“上海市教委”的科研項(xiàng)目。先后在國(guó)內(nèi)外國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上宣讀論文10余篇，在國(guó)內(nèi)外雜志上發(fā)表論文120余篇?！　∮趥|博士，教授，博士生導(dǎo)師。1956年生于浙江定海，山東萊陽(yáng)人。英國(guó)UMIST材料科學(xué)中心訪問(wèn)學(xué)者，澳大利亞新南威爾士大學(xué)理學(xué)博士。中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)會(huì)員，全國(guó)紡織品標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)委員，Textile Res.J.編委會(huì)委員。一直從事纖維及其集合體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、纖維表面與復(fù)合材料界面表征、等離子體技術(shù)、防護(hù)材料和智能纖維材料等研究。在國(guó)內(nèi)外雜志和國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文400余篇，專利70余項(xiàng)，多年從事研究生“紡織物理”、“紡織應(yīng)用技術(shù)物理”、“Textile MaterialScience”、“Textile Physics’等課程的教學(xué)。主編《紡織材料學(xué)》，參編《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料》、《紡織材料實(shí)驗(yàn)教程》、《纖維材料學(xué)導(dǎo)論》。

書籍目錄

第一章 纖維的結(jié)構(gòu)第一節(jié) 纖維結(jié)構(gòu)理論一、纓狀微胞理論二、纓狀原纖理論三、折疊鏈片晶理論四、纖維結(jié)構(gòu)的其他理論五、纖維的弱節(jié)結(jié)構(gòu)理論第二節(jié) 紡織纖維結(jié)構(gòu)特征與表征一、紡織纖維結(jié)構(gòu)的一般特征二、纖維結(jié)構(gòu)的表征三、纖維弱節(jié)結(jié)構(gòu)的表征第三節(jié) 常用纖維的實(shí)際結(jié)構(gòu)一、天然纖維素纖維二、天然蛋白質(zhì)纖維三、人造纖維四、合成纖維五、彈性纖維第四節(jié) 特種纖維結(jié)構(gòu)一般概述一、聚合物共混體纖維結(jié)構(gòu)二、聚四氟乙烯纖維結(jié)構(gòu)三、碳纖維的結(jié)構(gòu)四、液晶及芳綸高聚物的結(jié)構(gòu)五、功能化及差別化纖維的結(jié)構(gòu)一般參考書參考文獻(xiàn)第二章 纖維的吸濕性第一節(jié) 纖維的吸濕平衡一、纖維吸濕與時(shí)間的關(guān)系二、纖維的吸濕指標(biāo)和測(cè)試方法三、纖維回潮率與相對(duì)濕度間的關(guān)系第二節(jié) 纖維的吸濕熱一、吸濕熱指標(biāo)二、影響纖維吸濕熱的因素三、纖維吸濕熱的測(cè)試方法第三節(jié) 纖維材料的吸濕速率一、纖維吸濕的水分子擴(kuò)散方程及其近似解二、影響纖維材料吸濕平衡速率的主要因素第四節(jié) 吸濕與纖維性能間的關(guān)系一、對(duì)質(zhì)量的影響二、吸濕膨脹三、對(duì)纖維密度的影響四、對(duì)力學(xué)性能的影響五、對(duì)熱、光、電學(xué)性能的影響第五節(jié) 纖維的吸濕機(jī)理與理論一、纖維材料的吸濕機(jī)理二、環(huán)境對(duì)纖維吸濕性的影響三、吸濕理論四、親水性合成纖維一般參考書參考文獻(xiàn)第三章 纖維的力學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 纖維的拉伸性質(zhì)一、拉伸曲線及拉伸性質(zhì)指標(biāo)二、纖維代表性拉伸曲線及其繪制三、纖維結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響四、提高纖維強(qiáng)伸性能的途徑五、纖維結(jié)構(gòu)不勻?qū)煨阅艿挠绊懙诙?jié) 紡織纖維的粘彈性力學(xué)性質(zhì)一、纖維的粘、彈性力學(xué)現(xiàn)象及其分子解釋二、線性粘彈性力學(xué)模型(線性粘彈性的微分表達(dá)式)三、線性粘彈性行為的積分表達(dá)式——玻爾茲曼疊加原理四、纖維的動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)五、線性粘彈性函數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系六、非線性粘彈性及其力學(xué)模型第三節(jié) 粘彈性能的測(cè)量及其應(yīng)用一、纖維粘彈性的測(cè)試方法二、纖維粘彈性測(cè)量的應(yīng)用第四節(jié) 纖維的彈性模量和回彈性一、虎克彈性二、橡膠彈性三、紡織纖維的彈性模量四、纖維的回彈性第五節(jié) 纖維的斷裂與疲勞破壞一、纖維的強(qiáng)力和斷裂特征二、纖維的疲勞破壞第六節(jié) 纖維的其他力學(xué)性質(zhì)一、沖擊性能二、纖維的力學(xué)各向異性三、纖維的彎曲、扭轉(zhuǎn)和壓縮性能一般參考書參考文獻(xiàn)第四章 纖維的電學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 纖維的導(dǎo)電性一、纖維的導(dǎo)電機(jī)理二、影響纖維導(dǎo)電性的因素三、纖維導(dǎo)電性的測(cè)量與表征第二節(jié) 纖維的介電性能一、介電常數(shù)二、介電損耗與介電松弛現(xiàn)象三、影響介電常數(shù)的因素四、介電擊穿性第三節(jié) 纖維的靜電性質(zhì)一、靜電現(xiàn)象二、靜電產(chǎn)生的原因三、電荷散逸的途徑與靜電消除四、纖維及其制品的靜電性質(zhì)的表征第四節(jié) 導(dǎo)電高聚物的導(dǎo)電性質(zhì)一、導(dǎo)電高分子及其理論的產(chǎn)生與進(jìn)展二、本征型導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電載流子與機(jī)制三、導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電模型一般參考書參考文獻(xiàn)第五章 纖維的光學(xué)和聲學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 纖維的反射與折射性質(zhì)一、光與纖維二、纖維的折射率三、纖維的反射與光澤四、纖維的散射與不透明第二節(jié) 纖維的雙折射與測(cè)量一、纖維的雙折射及其現(xiàn)象二、影響纖維雙折射值的因素三、纖維雙折射的測(cè)量第三節(jié) 纖維對(duì)光的吸收及光老化一、纖維對(duì)光的吸收二、纖維的光致發(fā)光現(xiàn)象三、纖維的光降解和光老化第四節(jié) 紅外光譜與紅外二色性一、紅外光譜技術(shù)的一般概念與應(yīng)用二、纖維結(jié)晶性的表征三、纖維的取向度表征及紅外二色性四、纖維表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的紅外表征第五節(jié) 纖維的聲學(xué)性質(zhì)概述一、聲波與纖維的作用二、聲波在纖維中的傳播速度三、纖維對(duì)聲波的吸收四、超聲和纖維隔音材料的應(yīng)用一般參考書參考文獻(xiàn)第六章 纖維的熱學(xué)性質(zhì)第一節(jié) 纖維的熱力學(xué)狀態(tài)與性質(zhì)一、纖維的熱力學(xué)狀態(tài)與轉(zhuǎn)變二、纖維高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變?nèi)?、纖維高聚物的多重轉(zhuǎn)變第二節(jié) 纖維的導(dǎo)熱性質(zhì)一、物質(zhì)的熱傳導(dǎo)二、熱傳導(dǎo)方程與熱阻三、導(dǎo)熱機(jī)理與表達(dá)四、纖維材料的熱傳導(dǎo)機(jī)理第三節(jié) 纖維的燃燒性質(zhì)一、纖維的燃燒性二、纖維的熱裂解和燃燒過(guò)程三、纖維燃燒性的測(cè)量與表征四、影響纖維燃燒性能的因素與阻燃第四節(jié) 纖維的熱分析技術(shù)一、熱分析技術(shù)概述二、差熱分析和差示掃描量熱法三、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析法四、熱重分析法第五節(jié) 纖維的熱定形……第七章 纖維的表面性質(zhì)第八章 紗線的幾何結(jié)構(gòu)第九章 紗線的力學(xué)性質(zhì)第十章 織物的結(jié)構(gòu)與性能第十一章 織物的風(fēng)格第十二章 織物的舒適性

章節(jié)摘錄

　　棉纖維。這些結(jié)果說(shuō)明，圓形截面的纖維，其相互間的接觸概率較高，有效作用也強(qiáng)。因此.形態(tài)主要影響摩擦中的接觸面積。　　纖維的卷曲主要影響纖維間的排列，即會(huì)導(dǎo)致纖維間的糾纏。纖維的卷曲一方面會(huì)使纖維的分離、開(kāi)松和梳理變得容易，纖維網(wǎng)中的集聚纖維束大都是由無(wú)卷曲的纖維集合而成。另一方面，纖維的卷曲會(huì)使纖維網(wǎng)更具有彈性和均勻性，因?yàn)榫砬睦w維容易相互嵌合形成整體。纖維卷曲產(chǎn)生的抱合力會(huì)使纖維條的牽伸變得穩(wěn)定，但牽伸作用力需較大?！　±w維具有的卷曲在紡織加工中會(huì)逐漸減少，這會(huì)影響紗線和織物的蓬松性，以及低應(yīng)力下的彈性。無(wú)卷曲的纖維在多道的紡織梳理中也會(huì)變得有些卷曲或彎鉤?！　【砬淖饔貌粌H提供給纖維摩擦作用中的抱合力，而且對(duì)纖維摩擦中的鎖結(jié)作用影響很大，相當(dāng)于粗糙表面的作用。其主要的宏觀表現(xiàn)是當(dāng)正壓力為零時(shí)的摩擦作用。卷曲的這種纏繞作用與纖維表面性狀關(guān)系較小，而主要取決于纖維的宏觀力學(xué)行為，如纖維的拉伸和彎曲性能，尤其是低應(yīng)力下的這些性質(zhì)?！　《?、摩擦機(jī)理　　摩擦是指兩物體間接觸并發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生相對(duì)滑移時(shí)的現(xiàn)象。從微觀力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，是兩物質(zhì)接觸面分子問(wèn)的相互作用，在切向外力作用下產(chǎn)生剪切和分離的過(guò)程。顯然，當(dāng)兩物質(zhì)接觸面積越大，兩接觸面靠得越近，這種分子間的作用就越多、越強(qiáng)。要達(dá)到這種接觸，即分子間的有效作用，兩接觸物的表面須平整光滑，而且兩物質(zhì)的接觸壓力（正壓力）起著重要的作用。當(dāng)兩物質(zhì)發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，這種分子問(wèn)的抗剪切作用越強(qiáng)，分離所需的能量也就越大，物質(zhì)的相對(duì)滑移也就越困難。顯然，這種滑移所需的能量與分子間的粘附功（或稱結(jié)合能）有關(guān)，即與接觸物質(zhì)的固有性質(zhì)有關(guān)。而分子間相互作用的解脫是一個(gè)弛豫過(guò)程，即與外力作用時(shí)間有關(guān)，故摩擦作用的大小又與相對(duì)滑移速度有關(guān)。

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