《高分子材料加工工艺学 第3版》李光主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《高分子材料加工工艺学 第3版》

【作　者】李光主编

【丛书名】“十三五”普通高等教育本科部委级规划教材

【页 数】 438

【出版社】 北京：中国纺织出版社 , 2020.06

【ISBN号】978-7-5180-7543-0

【价 格】88.00

【分 类】高分子材料-生产工艺-高等学校-教材

【参考文献】 李光主编. 高分子材料加工工艺学 第3版. 北京：中国纺织出版社, 2020.06.

图书封面：

图书目录：

《高分子材料加工工艺学 第3版》内容提要：

《高分子材料加工工艺学（第3版）》主要向读者介绍了纤维、塑料和橡胶这三大类非常重要的高分子材料，其主要品种从初始原料到最终制品的完整成型工艺过程，并着重向读者介绍了生产实践中，其制品的质量控制技术原理和方法，本书内容深入浅出、系统而且全面。《高分子材料加工工艺学（第3版）》不仅可以作为高等院校高分子材料与工程专业的学生教材，而且可以作为从事高分子材料的加工成型技术等相关行业的技术研发人员参考、阅读。

《高分子材料加工工艺学 第3版》内容试读

第一章总论

高分子材料主要包括纤维、塑料、橡胶、胶黏剂和涂料五大类。其中被称为现代高分子三大合成材料的纤维、塑料和橡胶已成为人类社会发展进步和人们日常生活中必不可少的重要材料。

一、纤维、塑料、橡胶及其主要产品的分类(一)纤维

纤维是一种细长而柔韧的物质。在纺丝纤维中，一类是天然纤维，如棉、麻、羊毛、蚕丝等：另一类为化学纤维。化学纤维是以天然的或合成的高聚物为原料加工而成的，具有使用价值的纤维。化学纤维品种很多，有不同的分类方法。

1.按原料来源分奏分为再生纤维、合成纤维和无机纤维。

再生纤维是用天然高聚物为原料，经化学处理和机械加工而制得的纤维，如再生纤维素纤维、再生蛋白质纤维、甲壳质纤维等。

合成纤维是用合成高聚物（树脂）为原料纺制的纤维。根据大分子的结构，又分为杂链类纤维（大分子主链中，除碳原子外，还有其他原子，如氮、氧等）和碳链类纤维（即大分子主链为纯碳一碳键组成)。以下列出了纺织纤维的分类及其品种。

植物纤维：棉，麻

天然纤维动物纤维：羊毛，蚕丝，其他动物毛等

再生纤维素纤维：黏胶纤维，莱赛尔纤维，铜氨纤维

再生纤维再生蛋白质纤维：植物蛋白纤维，动物酪朊纤维

纺织纤维

甲壳质纤维：壳聚糖纤维，甲壳素纤维

聚酯纤维

杂链纤维聚酰胺纤维

聚氨酯弹性纤维

化学纤维

其他：聚酰亚胺纤维，聚甲醛纤维，聚苯并感唑纤维等

合成纤维

聚丙烯腈纤维

聚烯烃纤维

碳链纤维聚氯乙烯纤维

含氟纤维

玻璃纤维

无机纤维子石棉纤维

金属纤维

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「高分子材料加工工艺学

无机纤维是以矿物质为原料制成的纤维，如玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维等。

目前世界上生产的化学纤维品种繁多，据统计有几十种，但主要的是聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维和再生纤维素纤维；其次是聚氨酯弹性纤维和玻璃纤维等；其他一些属于特种用途的纤维，生产量虽然不大，但在国民经济中占有重要地位。

2.接纤维的长度分类分为长丝和短纤维两类。目前全世界生产的化学纤维中，长丝和短纤维产量约各占一半。

长丝是指其长度很长，通常是以千米计算的连续丝条。一束长丝如果由单根或由6根以下单丝组合而成，可统称为单丝：由数以十计的单丝组成的长丝，则称为复丝。

短纤维是指切成短段状的纤维，又称切断纤维。仿棉的短纤维线密度较小，长度一般为35~38mm,称为棉型短纤维；仿羊毛的短纤维线密度较大，长度一般为75~150mm,则称为毛型短纤维。

3.按照单根纤维内的组成分类分为单组分纤维和多组分纤维。由同一种高聚物组成的纤维称为单组分纤维，大多数常规纤维为单组分纤维；由两种或两种以上高聚物组成的纤维称为多组分纤维。如各组分沿纤维轴向有规则地排列并形成连续界面的纤维，称为复合纤维；如各组分随机分散或较均匀混合的纤维，则称为共混纤维。

4.按纤维横载面形状分类分为常规截面纤维和异形截面纤维。常规截面纤维是指用圆形喷丝孔纺制的纤维；异形截面纤维是指用非圆形喷丝孔或用中空纺丝法纺制的纤维。

熔法纺丝的常规截面纤维，其横截面通常为圆形或近圆形，但用湿法纺丝所得的常规截面纤维，其横截面形状随纤维的种类或纺丝条件而变化，如普通黏胶纤维为圆锯齿形，聚丙烯腈纤维为哑铃形或腰子形或近圆形。

异形截面纤维（包括熔纺或湿纺的纤维）的横截面均为非圆形如三角形、Y形、三叶形或中

空形等。

(二)塑料

塑料是以合成或天然高分子化合物为基本成分，在加工过程中可塑制成一定形状和尺寸，在固化后能保持其形状，并能满足不同领域应用要求的有机材料。目前生产的塑料基本上是合成高分子塑料。

1.塑料的分类塑料品种很多，分类方法亦各不相同。

(1)按塑料的受热行为分类：分为热塑性塑料和热固性塑料两类。前者可反复受热软化或熔化，后者经固化成型后，再受热则不能熔化，遇强热则分解。

(2)按照塑料的使用特点分类：分为通用塑料和工程塑料两类

①通用塑料：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，酚醛树脂。

②工程塑料：聚酰胺，聚碳酸酯，聚甲醛，丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(ABS),聚四

氟乙烯，聚砜，聚酰亚胺，高密度聚乙烯，聚苯醚，聚苯硫醚，聚醚醚酮。

通用塑料产量大，用途广，价格相对较低，用于生产日用品和一般工农业用品，如薄膜、管材、板材、发泡材料、人造革等。工程塑料产量相对较小，但具有优良的力学性能或耐磨、耐热、耐化学腐蚀等特性，用于制造某些性能要求较高的制品，如轴承、齿轮等零件，可以代替金属、陶

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」第一章总论

瓷材料，或作为功能材料，制造有特殊功能要求的制品

2.塑料制品的分类塑料制品种类繁杂，分类方法也很多。可按成型方法和产品结构分类，也可按原料（树脂）种类分类。

最常见的分类方法是：按制品的几何形状分为塑料管、塑料薄膜、塑料板材和片材；按制品的用途分为塑料丝绳、塑料带、塑料袋、日用塑料制品、人造革、塑料容器、泡沫塑料、塑料鞋、塑料建材、塑料电线和电缆、工业用塑料制品及零部件、工艺美术塑料制品、文教和体育用塑料制品等

(三)橡胶

橡胶通常是指以生胶为基本原料制造的具有实用性能的弹性体。

1.橡胶的分类橡胶的品种很多，按照生胶来源分为天然橡胶和合成橡胶两类。天然橡胶是从橡胶树等植物中采集的胶乳而制得，其主要成分为异戊二烯类聚合物：合成橡胶是由各种单体聚合而成、具有不同化学组成及结构的高弹性聚合物。

合成橡胶按其用途大致可分为通用橡胶与特种橡胶两类，但两者并无严格界限。

(1)通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶。

(2)特种橡胶：乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、亚硝基氟橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、聚氯磷腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等。

2.橡胶制品的分类按用途及结构可将橡胶制品大致分为5大类。

(1)轮胎：包括实心轮胎和空心轮胎」

(2)胶带：包括运输胶带和传动胶带。

(3)胶管：按使用特性分为耐压胶管、吸引胶管和耐压吸引胶管：按材质和结构分为全胶胶管、夹布胶管、编织胶管、缠绕胶管、针织胶管

(4)胶鞋：包括布面、胶面、皮面等几类鞋。

(5)其他橡胶工业用制品：除上述四类之外的橡胶制品。

按生产过程可将橡胶制品分为模压制品和非模压制品两类。前者指用模型制造的制品；后者指不用模型，而是用压延后的胶片、胶布贴合制造的制品。

二、纤维、塑料和橡胶品质的表征

材料的品质首先取决于材料固有的性质，也取决于材料及制品加工的品种、加工工艺和加工方法

从材料学角度考虑，纤维、塑料和橡胶的性能大致可归纳为物理性能、力学性能和稳定性能等几方面。但是由于各种材料固有性质的差异，其使用性能要求和用途各有不同，因此不能采用完全相同的品质指标来表征和评价。即使是同一类材料中的不同制品，也要根据其使用要求的不同，采用不同的品质指标或附加品质指标来表征

(一)纤维的品质指标

(1)物理性能指标：线密度、密度、光泽、吸湿性、热性能、电性能等

(2)力学性能指标：断裂强度、断裂伸长率、初始模量，断裂功、回弹性、耐多次变形性等。亦

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高分子材料加工工艺学

可将纤维的物理性能指标与纤维的力学性能指标统称为物理一力学性能指标。

(3)稳定性能指标：对高温和低温的稳定性（实际上属于热性能）、对光一大气的稳定性（耐光、耐气候性)、对高能辐射的稳定性、对化学试剂（酸、碱、氧化剂、还原剂、溶剂等）的稳定性、对微生物作用的稳定性（耐腐蚀性、防蛀性）、耐（防）燃性、对时间的稳定性等。

(4)加工性能指标：包括纺织加工性能和染色性。纺织加工性能包括纤维的抱合性、起静电性（属于电性能）、静态和动态摩擦系数等；染色性包括染色难易、上色率和染色均匀性。对帘子线纤维则主要是指与橡胶的黏合性。

(5)长丝品质的补充指标包括毛丝数、油污丝数等。

(6)短纤维品质的补充指标包括切断长度和超倍长纤维含量、卷曲度和卷曲稳定度等

(7)纤维实用性能指标包括保形性、耐洗涤性、洗可穿性、吸湿性、导热性、保温性、抗沾污性、起毛起球性等。

下面介绍反映化学纤维品质的几个主要指标。

1,线密度线密度表征纤维的粗细程度，过去称为纤度。线密度的法定计量单位为特(tex)或分特(dtex)。

1000m长纤维的质量（克）称为“特”；1000m长纤维质量（以分克表示时）称为“分特”(1克=10分克)。例如1000m长纤维重量为1g,则该纤维的线密度为1tex或10dtex。

表示线密度的单位还有“公支”和“旦”，但它们都不是法定计量单位；9000m长纤维的质量(克)称为“旦”；单位质量（以克计）纤维所具有的长度（以米计）称为公支

特和旦为定长制，数值越大，表示纤维越粗；公支则为定重制，数值越大，则纤维越细。特、分特、旦和公支数的数值换算关系为：特数×公支数=1000。

2.断裂强度断裂强度是指纤维的抗拉强度，即测定纤维在标准状态下受恒速增加的负荷作用直至断裂时的负荷值。

如果负荷是以力的大小表示，称为断裂强力，单位为牛(N)。

如果负荷是以纤维单位面积所受的力的大小表示，则称为断裂强度，单位为帕(P)或千帕

(kPa).

断裂强度也可以是以纤维的单位线密度所受力的大小表示，计量单位为牛/特(N/tx)或厘米/分特(cN/dtex),过去较常用的单位为克/旦（非法定计量单位）。几种单位的数值换算关系如下：

1g/H=0.0882N/tex=8.82cN/tex=0.882cN/dtex

3.断裂伸长断裂伸长表征纤维的延伸性。它是指在标准状态下纤维受恒速增加的拉伸负荷作用，直到断裂时，其长度的增加值(m)。纤维的断裂伸长与其原长之比值(%)称为相对伸长率或断裂伸长率。

在相同断裂强度下，断裂伸长较大的纤维手感比较柔软，并具有较好的韧性，在纺织加工或在服用时可以缓冲所受到的力。但断裂伸长不宜过大，普通纺织纤维的断裂伸长率在10%~30%范围内较合适。

4.初始模量初始模量是指纤维受拉伸使其伸长达原长1%时所需的负荷。即纤维拉伸

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「第一章总论「

负荷一伸长曲线(SS曲线)起始一段直线部分的斜率，单位为N/tex、cN/dtex,也用Pa或MPa。

初始模量是纤维抵抗小负荷下形变能力（亦即对小延伸的抵抗能力）的量度。初始模量越大，在同样负荷作用时纤维和织物越不容易形变，形状改变越少，这对大多数服用纤维及其织物和产业纤维（如轮胎帘子线）及其制品都具有重要意义。

5.回弹性回弹性是指纤维受拉伸力作用而伸长，当外力撤除后伸长的可回复程度。伸长可回复程度越高（即剩余伸长形变越小），则其回弹性越好。纤维回弹性可用弹性回复率来表征：

弹性回复率=总伸长量，不可回复伸长量×100%

总伸长量

弹性回复率有两种测定方法，一种叫定负荷弹性回复率，测定时对试样施加一定的负荷；另种叫定伸长弹性回复率，测定时给予试样一定的伸长，如2%、3%或5%等。

根据纤维试样所受力作用的次数，弹性回复率又分为一次负荷弹性回复率（即拉伸一次后的弹性回复率)和多次循环负荷弹性回复率（即多次循环拉伸后累计的弹性回复率）。

6.耐疲劳性（耐多次变形性）耐疲劳性是反映纤维对多次变形作用的稳定程度，通常以耐双折挠次数表示。测定的方法是在特制的仪器上将试样反复折挠（折挠并回复），计算纤维断裂前能经受的折挠次数。经受的次数越多，纤维的耐疲劳性能越好。

7.纤维的负荷一伸长曲线及纤维断裂功表示纤维轴向应力一应变的关系曲线称为负

荷一伸长曲线，即张力一延伸曲线，简称SS曲线（图1-1）。S一S曲线能直观地说明纤维

的力学性能。曲线起始的一段近似于直线，其斜率较大，可表征纤维的初始模量：随着负荷

增大，纤维延伸性增加，曲线变得平缓，在两段线之间有一个转折点(K),称为屈服点，K所对应

的两坐标点分别为屈服应力（屈服强度）和屈服应变（屈服伸长）：曲线的终点(R)为纤维的断裂

点，R对应的两坐标点分别为断裂应力（断裂强度）和断裂应变

(断裂伸长)：曲线下覆盖的面积（面积OKREO)表示外力对纤

维所做的功，也就是纤维受拉伸直至断裂所吸收的总能量，称为纤维的断裂功，它是表征纤维韧性和耐冲击能力的重要指标。

(二)塑料的品质指标

反映塑料品质的主要指标有：

伸长/cm

(1)物理性能指标：密度、吸水性、光学特性（包括光泽、透图1-1纤维负荷一伸长曲线示例

光度和雾度、白度、折射率)、热性能（包括在规定条件下测定

的热变形温度、长期使用时的最高和最低温度)、电性能（包括介电常数、表面电阻、体积电阻、介质损耗、击穿电压)、防磁性、消音性等。

(2)力学性能指标：抗张强度、抗弯强度、冲击强度、疲劳强度、剪切强度、伸长率、弹性模量、耐磨性和硬度等

(3)稳定性能指标：耐老化性（包括对日光、大气、射线的作用和作用时间的稳定性）、耐化学

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品（酸、碱、氧化剂、有机溶剂）作用稳定性、耐热性（属热性能）、耐（阻）燃性和耐生物作用性等。

此外，对于某些用途的塑料及其制品，需附加某些特殊性能指标，如用于食品包装的容器或薄膜，则应有卫生性能指标

(三)橡胶的品质指标

反映橡胶品质的主要指标有：

(1)物理性能指标：密度、硬度、热性能、电性能、脆折温度、挥发组分含量、灰分含量等。

(2)生胶的加工性能：可塑度、门尼黏度和门尼焦烧等

(3)硫化胶的力学性能指标：抗张强度、定伸强度、伸长率、弹性模量（数）、耐磨性能、耐疲劳性能等。

(4)稳定性能指标：硫化胶耐化学试剂（酸、碱、有机溶剂）腐蚀性、耐油性、耐老化性（光、射线、大气中的氧、臭氧和水汽等)、耐热性（属于热性能）、耐（阻）燃性和耐生物作用性等。

下面介绍橡胶品质的几个主要指标：

1.定负荷压缩塑性（威氏可塑度）它是用威廉姆氏塑性计测定的一定时间、一定温度和

一定负荷作用下试样的压缩形变量及去负荷后的形变恢复能力，用以表征胶料的可塑性。此指标为无因次量。

2.门尼黏度它是用门尼黏度计（转动黏度计）测定胶料的转动黏度，实际上是测定硫化胶料在一定温度(100℃)、压力(3.4~5.9MPa)下作用4min时的抗剪切能力。根据门尼黏度的大小可预测橡胶加工性能的好坏。门尼黏度高，说明同种胶料相对分子质量大，可塑性小；反之则相对分子质量小，可塑性大。但门尼黏度并不能定量测定胶料具体的相对分子质量，也不能反映相对分子质量分布的情况。门尼黏度的单位为牛·米(N·m)或牛·厘米(N·cm)。

3.门尼焦烧它是根据门尼黏度的变化，测定混炼胶料在一定温度(120℃)、压力(3.4~

5.9MPa)下开始硫化的时间(min)。

4.定伸强度试样在一定伸长(500%、300%或100%)时原横截面上单位面积所受的力。法定计量单位为帕(Pa)或兆帕(MPa),也有用kgf/cm(非法定计量单位)。

5.永久变形指试样扯断停放3min后的伸长率(%)。

6.邵氏硬度A指外力将硬度计压针压在橡胶试样表面时，指针所指的刻度值。

7.摆锤式冲击弹性指摆锤自一定高度冲击试样时，弹回的高度与原高度的比值(%)。

8.有效弹性和滞后损失试样除去外力时所释出的功同伸长时所消耗的功之比(%)，即为伸张有效弹性；伸长及回缩过程中所损失的能量与拉伸时所做的功的比值为滞后损失(%)。

9。阿克隆磨耗量在一定的倾斜角度和一定的负荷作用下，试样经一定行程后在砂轮上的磨损体积，单位为cm3/km

对于不同用途的橡胶材料及其制品，侧重于不同的性能要求或者需求附加评价项目和指标」

三、高分子材料加工过程及方法概述

高分子材料加工，是将高聚物（和加入的添加物或配料）转变成为实用材料或制品的过程6

···试读结束···