化學(xué)纖維-四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院

1、化學(xué)纖維教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱（中、英文） ： 化學(xué)纖維（CHEMICAL FIBER）課程號（代碼）：300024030課程類別：專業(yè)選修課學(xué)時：48學(xué)分 ：3二、教學(xué)目的及要求化學(xué)纖維是高分子材料的一大類型，與人們的生產(chǎn)生活及國民經(jīng)濟的發(fā)展息息相 關(guān)。本課程針對化學(xué)纖維發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，主要講授熔融法、濕法、干法、凝膠紡絲、 干濕法紡絲等各種紡絲成形方法的基本原理，成纖聚合物在紡絲過程中纖維中大分子取 向、結(jié)晶和形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成過程，成形工藝條件-結(jié)構(gòu)-性能之間的相互關(guān)系。結(jié)合紡絲 技術(shù)，分別介紹各種紡絲方法生產(chǎn)的相應(yīng)的化學(xué)纖維品種。根據(jù)成纖聚合物的性能，選 擇滿足其要求且合理可行的

2、紡絲方法，并介紹近期研究發(fā)展起來的紡絲成型新技術(shù)。使 學(xué)生掌握化學(xué)纖維的基本概念、主要成型過程及原理等基礎(chǔ)理論知識，同時掌握化學(xué)纖 維的成型條件、結(jié)構(gòu)與性能三者之間的關(guān)系，以及化學(xué)纖維領(lǐng)域相關(guān)的測試表征手段， 了解化學(xué)纖維前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，最終使學(xué)生能夠應(yīng)用化學(xué)纖維基礎(chǔ)課程及相關(guān)基礎(chǔ) 理論知識，識別、表達、并通過文獻研究分析化學(xué)纖維及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲 得有效結(jié)論。對畢業(yè)要求及其分指標(biāo)點支撐情況：（1）畢業(yè)要求1，分指標(biāo)點1.4；（2）畢業(yè)要求2，分指標(biāo)點2.5；（3）畢業(yè)要求3，分指標(biāo)點3.2；三、教學(xué)內(nèi)容（含各章節(jié)主要內(nèi)容、學(xué)時分配，并紅字方式注明重點難點）第一章 緒論 （1學(xué)時

3、）簡要介紹化學(xué)纖維的國內(nèi)外發(fā)展歷史，化學(xué)纖維的定義、分類、應(yīng)用及發(fā)展方向等內(nèi)容，介紹本課程的學(xué)習(xí)目的、方法及要求。要點：化學(xué)纖維作為三大高分子材料之一在結(jié)構(gòu)與性能上的顯著特點?；瘜W(xué)纖維的定義及分類按原料來源或加工方法對于化學(xué)纖維進行分類第二章 化學(xué)纖維的基本概念及質(zhì)量指標(biāo)（2學(xué)時）介紹長絲、短纖、絲束、牽切紗、預(yù)取向絲、變形紗、異形纖維、復(fù)合纖維、超細 纖維、差別化纖維、特種纖維、高性能纖維、功能纖維、智能纖維等化學(xué)纖維領(lǐng)域的基 本概念，對纖維線密度、強伸度、彈性、燃燒性能、吸濕性能、染色性能、卷曲性等化 學(xué)纖維常見質(zhì)量指標(biāo)進行講解，并介紹相關(guān)測試方法。要點：1.化學(xué)纖維的基本概念（0.5學(xué)時

4、）2.化學(xué)纖維的質(zhì)量指標(biāo)（1.5學(xué)時）纖維的線密度、斷裂強度、斷裂伸長、初始模量的定義及實驗測試方法第三章 化學(xué)纖維成型原理及工藝（15學(xué)時）從化學(xué)纖維成型的一般過程和規(guī)律出發(fā)，分析紡絲對流體的要求、分析各種紡絲方 法的優(yōu)缺點和適用范圍。分別對熔體紡絲、濕法紡絲和干法紡絲的過程中絲條所處應(yīng)力 場、速度場、濃度場、溫度場等進行分析，介紹各種紡絲方法的基本工藝過程及設(shè)備。 對不同紡絲方法所得纖維的結(jié)構(gòu)與性能進行規(guī)律性總結(jié)分析。使學(xué)生掌握基本的三種紡 絲方法的原理及工藝。要點：1、化學(xué)纖維成型的基本原理（4學(xué)時）化學(xué)纖維生產(chǎn)的一般過程，纖維成型的主要工藝纖維后處理的基本步驟及作用對于給定聚合物如何選

5、擇紡絲方法紡絲過程中成纖聚合物的變化，紡絲過程的基本規(guī)律紡絲流體的類型及特點，可紡性的定義及判定方法2、熔融紡絲原理及工藝（4學(xué)時）熔融紡絲基本過程，工藝及設(shè)備熔融紡絲原理熔體紡絲運動學(xué)和動力學(xué)紡絲線上纖維的直徑變化及速度場分析 紡絲線上的力平衡及受力分析紡絲線上的傳熱及溫度分布熔體紡絲過程中纖維結(jié)構(gòu)的形成熔紡過程中的取向作用熔紡過程中結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成 紡絲線上的取向結(jié)晶3、濕法紡絲原理及工藝（4學(xué)時） 濕法紡絲基本過程，工藝及設(shè)備 濕法紡絲原理聚合物的溶解（基本特點、溶解的熱力學(xué)要求、溶劑的選擇） 濕法紡絲運動學(xué)及動力學(xué)濕法紡絲成型過程中紡絲線上的速度分布 濕法紡絲成型區(qū)內(nèi)的噴絲頭拉伸（負拉伸

6、產(chǎn)生的原因） 濕法紡絲線上的應(yīng)力分析濕法紡絲過程中的傳質(zhì)及相轉(zhuǎn)變（用三元相圖分析紡絲成型過程） 濕法紡絲纖維結(jié)構(gòu)的形成（橫截面形狀、皮芯結(jié)構(gòu)、空隙等產(chǎn)生的原因）4、干法紡絲及其他紡絲方法原理及工藝（3學(xué)時）干法紡絲工藝干法紡絲原理 干法紡絲運動學(xué)及動力學(xué) 干法紡絲過程中的傳熱及傳質(zhì) 干法紡絲纖維結(jié)構(gòu)的形成其他紡絲技術(shù)簡介（干濕法紡絲、凝膠紡絲、液晶紡絲、相分離紡絲、乳液紡絲、 靜電紡絲、噴射紡絲、離心紡絲等）第四章 人造纖維（6學(xué)時）本章主要介紹原料來自于自然界高分子材料的人造纖維，以介紹粘膠纖維為主，主 要介紹粘膠纖維的原料來源、粘膠的制備及紡前處理、粘膠纖維的成型原理及工藝。同 時對醋酯纖

7、維、銅氨纖維、海藻酸纖維、殼聚糖纖維和各類蛋白纖維進行簡要介紹。 要點：1、粘膠纖維（4學(xué)時）粘膠纖維的生產(chǎn)過程纖維素來源及其物理化學(xué)性質(zhì)簡介 粘膠的制備及紡前準(zhǔn)備 （堿纖維素、 纖維素磺酸酯）粘膠纖維的紡絲成型（凝固浴組成及作用、凝固過程的化學(xué)反應(yīng)） 粘膠纖維的后處理2、其他人造纖維（2學(xué)時）醋酯纖維、銅氨纖維海藻酸纖維、殼聚糖纖維蛋白質(zhì)纖維第五章 聚酯纖維（6學(xué)時）本章主要介紹化學(xué)纖維的第一大品種聚酯纖維，并以聚酯纖維為代表進一步學(xué)習(xí)熔 融紡絲的基本工藝、過程及原理。本章將從原料制備、原料的紡前準(zhǔn)備、紡絲、后處理 各個工藝過程對聚酯纖維的生產(chǎn)進行系統(tǒng)講解。要點：1、概述（聚酯纖維發(fā)展、分類

8、（UDY、MOY、POY、FDY、DTY、TY、ATY等）、應(yīng) 用）2、聚酯纖維生產(chǎn)工藝原理聚酯的合成、原料的紡前準(zhǔn)備及處理、聚酯短絲及長絲的生產(chǎn)、纖維的后處理、紡 絲過程中纖維結(jié)構(gòu)的變化等3、聚酯纖維的改性及應(yīng)用第六章 聚酰胺纖維（3學(xué)時）本章主要介紹脂肪族聚酰胺類化學(xué)纖維，即尼龍系列。本章將介紹聚酰胺種類、結(jié) 構(gòu)性，并從原料合成、紡絲、后處理對聚酰胺6及聚酰胺66進行詳細講解。 要點：1.概述及聚酰胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（聚酰胺的種類及物理化學(xué)性質(zhì)）2.聚酰胺纖維的生產(chǎn)工藝原理聚酰胺66及聚酰胺6的合成、原料的紡前準(zhǔn)備、聚酰胺的紡絲、后處理以及聚酰 胺纖維的種類及應(yīng)用。第七章 聚丙烯腈纖維（3學(xué)時

9、）本章主要介紹聚丙烯腈纖維，并以聚丙烯腈纖維為代表進一步學(xué)習(xí)濕法紡絲的基本 工藝、過程及原理。本章將從聚丙烯腈的原料合成、紡絲原液制備、紡絲、后處理各個 步驟對聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)進行系統(tǒng)講解。要點：1.聚丙烯腈纖維概述（聚丙烯腈纖維的定義、性質(zhì)及應(yīng)用）2.聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)工藝原理聚丙烯腈的合成 （合成方法、 第二第三單體的作用） 、聚丙烯腈紡絲原液的制備 （溶 劑種類）、聚丙烯腈纖維的紡絲成型、纖維后處理步驟及作用。第八章 聚乙烯醇纖維（3學(xué)時）本章將從聚乙烯醇的原料合成、紡絲原液制備、紡絲、后處理各個步驟對聚乙烯醇 纖維的生產(chǎn)進行系統(tǒng)講解。介紹聚乙烯醇纖維的結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用。要點：1.概述及

10、聚乙烯醇纖維結(jié)構(gòu)與性能2.聚乙烯醇纖維的生產(chǎn)工藝原理聚乙烯醇的合成（VAc聚合、醇解，高間規(guī)度、高分子量PVA合成）、聚乙烯醇的 紡絲成型（濕法紡絲、凍膠紡絲、加硼紡絲） 、聚乙烯醇纖維的后處理（熱定型、縮甲 醛化），纖維成型過程中結(jié)構(gòu)的變化。第九章 聚烯烴纖維（3學(xué)時）本章將從原料合成、紡絲成型、后處理、纖維品種及應(yīng)用等方面介紹以聚丙烯、聚 乙烯為代表的聚烯烴纖維。要點：1.聚烯烴纖維概述（聚丙烯及聚乙烯纖維的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用）2.聚烯烴纖維的生產(chǎn)工藝原理 聚丙烯和聚乙烯的合成、紡絲及后處理。對聚丙烯主要介紹其短程高速紡，對聚乙 烯主要介紹干濕法凝膠紡絲制備高性能聚乙烯纖維。第十章 高技術(shù)纖

11、維（6學(xué)時）本章將介紹一系列高技術(shù)纖維， 包括高強高模的碳纖維、 芳香族聚酰胺纖維、 聚苯 并惡唑纖維、聚芳酯纖維等， 耐高溫的聚苯并咪唑纖維、 聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、 酚醛纖維、三聚氰胺等、高彈性的聚氨酯纖維、功能性的聚芳砜中空纖維等。讓學(xué)生對 高技術(shù)纖維有一個初步的認識。要點：1.高技術(shù)纖維的分類及定義高感性纖維、高性能纖維、功能纖維2.高強高模纖維對位芳香族聚酰胺纖維、PBO纖維、碳纖維等的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與加工方法3.耐高溫纖維間位芳香族聚酰胺纖維、PPS纖維、聚酰亞胺纖維、酚醛纖維、三聚氰胺纖維等的 結(jié)構(gòu)性質(zhì)與加工方法4.功能纖維聚芳砜中空纖維、相變儲能纖維、螯合纖維、抗菌纖維等的種類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與加 工方法。四、教材（名稱、作者、出版社、出版時間）化學(xué)纖維生產(chǎn)原理及工藝 ，徐建軍、葉光斗主編，自編講義，2007年1月五、主要參考資料（1）高分子材料加工原理（第2版）沈新元，中國紡織出版社，2009（2）纖維成形基本原理A.謝皮斯基，上海科學(xué)技術(shù)