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目录 1

1 单轴取向论题的发展（绪言）：关于纤维成形的过去、现在和未来 1

2　熔体纺丝中纤维结构的形成 5

2.1　概念和理论 5

2.1.1 概述 5

2.1.2　纺丝过程的工程解析 7

2.2　实验结果及讨论 24

2.2.1 聚烯烃 24

2.2.2 聚酯 41

2.2.3　聚酰胺 53

2.2.4　其他均聚物 60

2.2.5　特殊用途的共聚物发展 62

2.2.6　聚合物共混物及双组分纤维 66

2.5　参考文献 70

2.4　致谢 70

2.3　结论 70

3　增强纤维性能的纺程动力学控制的进展 77

3.1 引言 77

3.2　在卷绕速度增加到超过设置界限后的动向 77

3.2.1 主要的力 78

3.2.2　冷却和结晶 79

3.2.3　瞬变效应 81

3.3　最近的开发方向和成绩 82

3.3.1　理论拉伸强度和巨大的提高潜力 83

3.3.2　理想的一步纺丝工艺 83

3.3.3　纤维熔融纺丝专利权的进展 84

3.4　审慎控制纺程动力学的更可取的路线 86

3.4.1　对根本性改变的审慎控制 86

3.4.2　纺程动力学的响应 87

3.4.3　崭新的初生纤维的性能 89

3.4.4　伸直链和增强分子联结的概念 90

3.5　潜在应用和未来发展 91

3.6　参考文献 92

4　柔性链聚合物中拉伸诱导结构的形成 94

4.1 引言 94

4.2　应力-应变-结构关系的概要 96

4.2.1 变形方式 96

4.2.2　恒定拉伸速率变形 97

4.2.3　恒定力变形 105

4.3　取向诱导结晶 106

4.3.1　一般概念 106

4.3.2　聚对苯二甲酸乙二酯的实例 107

4.3.3　其他聚合物 116

4.4.1　应力-应变-取向性能 117

4.4　理论与模型 117

4.4.2　结晶作用 124

4.4.3　分子动力学模拟 125

4.5　形态结构 127

4.5.1 排序范围 127

4.5.2　三相模型 127

4.6　结构-性能关系 129

4.6.1　拉伸模量、强度、屈服和断裂伸长 130

4.6.2　尺寸稳定性 131

4.6.3　渗透扩散 132

4.7　高性能纤维 133

4.7.1　非极性聚合物 133

4.7.2　极性聚合物 134

4.8　参考文献 138

5.1 引言 145

5　超高分子量聚乙烯的溶液（凝胶）纺丝及超拉伸 145

5.2.1　极限拉伸模量 146

5.2　柔性高聚物的极限刚度及极限强度 146

5.2.2　极限拉伸强度 147

5.2.3　无限与有限链 147

5.2.4　链的排列、取向与伸直 148

5.3　链取向和链延伸 151

5.3.1 单一链 151

5.3.2　分子链的集合 152

5.4　聚乙烯的固态拉伸 153

5.4.1 聚乙烯的固态拉伸 153

5.4.2　溶液（凝胶）-结晶聚乙烯 155

5.4.3　UHME-PE的无溶剂处理；新生态反应粉体 157

5.4.4　拉伸行为模型 163

5.4.5　其他高聚物体系的拉伸行为 168

5.5.1　拉伸强度（1维） 169

5.5　聚乙烯纤维的性能（1维与3维） 169

5.5.2　复合材料中的聚乙烯纤维（3维） 170

5.5.3　UHMW-PE纤维的其他性能 171

5.6　结论 172

5.7　符号及缩写表 172

5.8　参考文献 173

6　电纺和纳米纤维的成形 176

6.1 引言 176

6.2　电纺过程 178

6.2.1　射流产生和单根射流的直径 178

6.2.2　射流的弯曲不稳定性和拉伸 179

6.2.3　纳米纤维的直径 182

6.2.4 聚氧乙烯溶液电纺过程的观测：直线段的长度，溶液的流速，电流和电压 184

6.3.1　连珠状纳米纤维 185

6.3　纳米纤维及其独特性质 185

6.3.2　电纺聚对苯二甲酰对苯二胺 186

6.3.3　纳米纤维增强复合物 187

6.3.4　弹性聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）纳米纤维，相的相容性 187

6.3.5　碳纳米纤维 189

6.3.6　纳米纤维在生物医学、过滤、农业和外太空的应用 190

6.4　致谢 192

6.5　参考文献 192

7　液晶高分子纤维 194

7.1 引言：液晶相 194

7.2　液晶高分子的流变性 195

7.3　液晶高分子纤维 198

7.4 溶致性液晶高分子纤维结构的形成及其性能 201

7.4.1　分子参数、纺丝和热处理 202

7.4.2　PPTA纤维的结构、形态和性能 203

7.4.3　PBZT和PBO纤维的结构、形态和性能 208

7.5 由各向同性溶液态纺制的液晶高分子纤维结构的形成及其性能 213

7.5.1　分子参数、纤维纺丝和热处理 213

7.5.2　有机-可溶的芳族聚酰亚胺纤维的结构、形态和性能 215

7.5.3　Technora？纤维的结构、形态和性能 220

7.6　热致性液晶聚合物纤维结构的形成及其性能 221

7.6.1　分子参数、纤维纺丝和热处理 221

7.6.2 HBA/PET共聚酯纤维的结构、形态及性能 223

7.6.3　HBA/HNA共聚酯纤维的结构、形态和性能 224

7.6.4　Ekonol？共聚酯纤维的结构、形态和性能 226

7.7　结论 226

7.8　参考文献 227

8.1.1　概述 233

8.1.2　纤维素结构 233

8　溶剂纺纤维素纤维 233

8.1　结构和性能 233

8.2　纤维成形 236

8.2.1　概述 236

8.2.2　液晶状态 241

8.2.3　纤维素的直接溶解 242

8.2.4　纤维的挤出成形和性能 251

8.3　结论 255

8.4　参考文献 256

9　碳纤维 259

9.1　碳纤维的形成和结构 259

9.1.1 引言 259

9.1.2 自聚丙烯腈原纤维制备碳纤维 260

9.1.3 自沥青制备碳纤维 264

9.2.1　拉伸模量 266

9.2　碳纤维的结构和性能 266

9.2.2　拉伸强度和抗压强度 267

9.2.3　碳纤维的结构 267

9.2.4　断裂机理 274

9.2.5　碳纤维中的无序结构 277

9.2.6　结构和性能的关系 278

9.3　参考文献 279

10　导电聚合物纤维 282

10.1　引言 282

10.1.1　聚合物的导电性 283

10.1.2　聚合物电导率的测量 288

10.1.3　导电聚合物的加工 290

10.1.4　纤维成形 292

10.2　翠绿亚胺基聚苯胺纤维的成形 294

10.2.1　翠绿亚胺基纤维的溶液纺丝 297

10.2.2　PANI纤维的性能 302

10.2.3　PANI纺丝原液的黏弹性 303

10.2.4　LEB PANI纤维的热特性 307

10.3　结论 307

10.4　未来的发展趋势 308

10.5　参考文献 309

11　共混和共聚高聚物纤维 311

11.1 引言 311

11.2　高聚物共混 311

11.2.1　概述 311

11.2.2　溶混性 311

11.2.3　多相共混物 313

11.2.4　热塑性和热致液晶高聚物的共混物 314

11.3　双组分纤维 315

11.4　聚合物共混系纤维 316

11.5　用热致液晶聚合物增强的热塑性纤维 318

11.5.1　混合物组分同时熔融生产的纤维 318

11.5.2　双挤出工艺形成的纤维 320

11.5.3　双挤出工艺形成纤维的后加工 326

11.6　共聚物 328

11.7　弹性纤维 329

11.8　参考文献 330

12　热机械加工：结构与性能 333

12.1　引言 333

12.2　工业实践 333

12.2.1 概述 333

12.2.2　服用纺织品 334

12.2.3　帘子线及其他工业应用 337

12.3　热机械处理唯象学 338

12.3.1 加工过程的力学行为；内应力的产生；热定形 338

12.3.2　结晶取向与无定形替代结构的发展 343

12.4.1 基本结构 344

12.4　纤维结构 344

12.4.2　热定形过程中的结晶转变 345

12.4.3　取向中间相 346

12.5　热处理过程中的结构形成动力学 347

12.5.1 取向对结晶速率的影响 347

12.5.2　原位研究 348

12.5.3　热处理和骤冷研究 349

12.6　结语 355

12.7　参考文献 355

13　微结构表征 358

13.1　纤维的广角X射线衍射分析 358

13.1.1　引言 358

13.1.2　结晶度 358

13.1.4　微晶尺寸 360

13.1.3　取向度 360

13.1.5　晶体结构测定 361

13.1.6　无规共聚物纤维的非周期性衍射 364

13.1.7　聚合物共混的酯交换形成（HBA/HNA）共聚物 366

13.1.8　非线性和畸变 367

13.1.9　参考文献 369

13.2　小角散射 370

13.2.1　引言 370

13.2.2　SAS的特点 371

13.2.3　仪器 373

13.2.4　数据分析 373

13.2.5　应用 376

13.2.6　结束语 383

13.2.7　参考文献 383

13.3.1　用密度法测定结晶度 384

13.3　密度、双折射、偏振荧光 384

13.3.2　用双折射法测定分子取向度 385

13.3.3　用偏振荧光法测定分子取向度 387

13.3.4　参考文献 393

13.4　光谱法：红外、拉曼和核磁共振 394

13.4.1　引言 394

13.4.2　红外光谱 396

13.4.3　拉曼光谱 399

13.4.4　核磁共振 401

13.4.5　参考文献 403

14　纤维成形与复杂性科学 406

14.1 引言 406

14.2　结构复杂性的历史概述 407

14.2.1　早期的穗边微束模型 407

14.2.2　普通工作模型 412

14.2.3　另一种连续模型 415

14.2.4　其他的复杂性 416

14.3　复杂性科学 418

14.3.1　远离平衡 418

14.3.2　表征结构：计算机图学 419

14.3.3 高分子动力学 421

14.3.4　分形 422

14.3.5　非均相过程的动力学 422

14.3.6　非线性不可逆热力学 423

14.3.7　混沌理论 424

14.4　量子理论可能的作用 425

14.4.1　量子效应 425

14.4.2　熔纺纤维的成形 426

14.4.3　团簇和量子化能级 428

14.5　结论：科学和工程的机遇 429

14.6　参考文献 430