纺织材料学第2版_于伟东.pdf

“十三五”普通高等教育本科部委级规划教材 纺织科学与工程一流学科建设教材纺织材料学（第 2 版）于伟东 主编纺织材料学1.indd 12019/9/24 15:23:18内 容 提 要 本书以纺织材料的定义、属性和内涵为本，介绍了纤维、纱线和织物等纤维集合体及其复合体的结构与性能特征，加工及使用对纺织材料的形（形态、尺度、结构和表面）、性（性质和功能）的影响和形、性测量与评价的方法。内容涉及纺织材料的基础理论和应用范畴，包括纤维的分类，结构与形态，力、热、光、电、湿、表面、初加工性质和纤维的鉴别与质量评定；纱线的分类、结构与形态特征、力学性质、可加工性能和纱线的鉴别与品质评定；织物的分类、结构与基本组织，耐久性、易护理性，风格、舒适性和应用功能的可靠性与安全性，以及织物的使用保养、鉴别与品质评定。以了解纤维及其集合体的形、性特征为基础，明晰形与性之间的关系；辨析形、性产生与变化或不同的原因；和保持、改善、提升纺织材料使用性能的方法。从而使学生、读者能对纺织材料，这一柔性、多孔、各向异性的纤维制品有基本但全面的认知，而具备探索与推进认知的基本能力。本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材的修订版，是纺织科学与工程学科本科的基础教材，并适于纤维科学、高分子材料科学、造纸、人造革等相关学科专业的专科、本科、研究生、教师和企业技术人员的学习参考用书。图书在版编目（CIP）数据 纺织材料学/于伟东主编.-2 版.-北京：中国纺织出版社，2018.9（2019.8 重印）“十三五”普通高等教育本科部委级规划教材 ISBN 978-7-5180-5206-6 .纺.于.纺织纤维-材料科学-高等学校-教材.TS102 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2018）第 147542 号责任编辑：符 芬 责任校对：寇晨晨责任设计：何 建 责任印制：何 建中国纺织出版社出版发行地址：北京市朝阳区百子湾东里A407号楼 邮政编码：100124销售电话：01067004422 传真：01087155801http：/www.c-E-mail：faxing c-中国纺织出版社天猫旗舰店官方微博http：/ 各地新华书店经销2006年5月第1版 2018年9月第2版 2019年8月第2次印刷开本：7871092 1/16 印张：29字数：699千字 定价：68.00元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社图书营销中心调换纺织材料学1.indd 42019/9/24 15:23:23纺织村料与文明中国中东欧美中国石器时代青铜器时代铁器时代电子材料时代时间标尺1889 年硝酸人造丝出现中国棉纤维开始作为大宗类纺织原料替代麻纤维中国宣州已开始生产兔毛织物新疆哈密地区已有留存毛织物并有刺绣埃及留存的多彩提花织物浙江钱山漾留存的苎麻织物印度出现棉织物小亚细亚出现留存的亚麻和羊毛织物埃及出现麻织物且南美洲出现留存编织物痕迹公元200018001500100050000500100015002000300040005000600070008000100002000050000100000公元前战国织锦龙山文化时期的骨梭江苏草鞋山留存的葛纤维织物铜戈把上丝织物提花绔的残痕河姆渡象牙首饰 山西西阴村半茧江西万年县仙人洞带篮纹的陶器周口店人缝制兽皮用骨针辽宁海城小孤山骨针(左下）山西大同许家窑投石索示意陶器时代宝鸡北首岭砚和邓州大墩子笔帽陕西半坡遗址带平纹底纹陶钵公元织物残痕10mm12万年前3万年前1.7万年前纺织材料学1.indd 22019/9/24 15:23:21空间站与太空行走（航天服、电池板、采样管、天线、防护罩、）隐身原理图光线弯曲光子晶体纤维蚊龙号生命缆光子晶体光纤航母飞机降落阻拦系统缓冲阻拦索与尾钩缓冲阻拦索变色龙孔雀羽毛波长尺度尺度外套结构色运动与探险外套透视功能的隐身效果 极限运动纺织材料学1.indd 32019/9/24 15:23:23第 2 版前言12 年前，作为普通高等教育“十五”国家级规划教材的 纺织材料学（第 1 版）的出版，将原来产品手册型的“纺织材料学”转变成了材料学类的教材，即从点数纺织材料及其性能的名称为主的介绍，转变为以阐述材料结构和性能特征、影响性质与功能的因素及机理和结构与性能间相互关系为主的教材。从而在分类概念与命名、现象与成因的解释和性能优化与功能实现的机械、物理、化学等制备原理上，基本达到国际 20 世纪 8090年代的水平。而在纺织材料的特性及其实现的成形与结构的关系上仅为 20 世纪 80 年代的水平。但这已引起国内“纺织材料学”教学内容和教材的明显转变与进步。随着纺织材料应用领域的拓展和其物质的人工化与功能化、制备的多样化与先进化、表征的定量化与综合化，使人们逐渐意识到纺织材料为“形”（即物体的形态、尺度与维度、结构和表面）属性而非“质”（即物质的组成、含量和物态）属性的材料，并属典型的“软物质”1991 年诺贝尔物理奖得主法国的皮埃尔-吉勒德热纳（P.G.de Gennes）教授提出的材料。人们开始更为自觉地采用定量和数字化的方式表征纺织材料的形、性特征和探索两者间的关系，并与“质”特征平行地构筑与材料性能的关系和解释其物理与化学的本因。因此，在此书第 2 版中，对决定材料性能的本征因素形、质各自的构成要素作了明确的定义，并强化了形与性之间相互关系和作用机理的定量或半定量的表述。纺织材料本身的获得和加工，就集机械、物理、化学、生物或仿生加工为一体。第2 版的纺织材料学在基本不增加篇幅的条件下，对纺织材料的化学、生物相容性、生态与安全和对经典理论的定量（公式）化作了表达与新解，甚至织物的结构和表面形成中的声子晶体和光子晶体都做了强化和必要地拓展，特别是织物的风格、舒适性、可靠性和安全性四大类性能的明确化，使此书第 2 版的知识基础与水平进入了 21 世纪初的十年。本书仅涵盖了纺织材料学的基本内容，更深的知识内容可修读纺织物理，或阅读所列参考书目的相关专著。本书应采用 6472 学时以讲授为主的，或以讲授与学生自学并重的 4048 学时的教学。适用于纺织类高校或有纺织科学与工程学科和相关专业的高校中工程类、复合与医用材料类、产品类、服装类、经管类的纺织材料学本科教学，教师只需针对本书的基本内容进行实例的选择或另举。全书的章、节、条由于伟东（东华大学）确定，并完成全书的统稿。各章节编写分工：绪论 于伟东；第一章 于伟东、刘洪玲（东华大学）、张海泉（江南大学）；第二章 于伟东、纺织材料学1.indd 52019/9/24 15:23:23刘洪玲、陈衍夏（四川大学）；第三章 于伟东、刘洪玲；第四章 胡国梁（浙江理工大学）；第五章 于伟东、储才元（东华大学）；第六章 于伟东；第七章 于伟东、任煜（南通大学）、魏菊（大连工业大学）、周胜（扬州职业大学）；第八章 于伟东、徐红（新疆大学）、杨红英（中原工学院）、姚江薇（绍兴文理学院）；第九章 于伟东、刘洪玲、臧传锋（南通大学）；第十章 于伟东、刘洪玲、张毅（天津工业大学）；第十一章 于伟东、张尚勇（武汉纺织大学）；第十二章 于伟东、储才元；第十三章 于伟东、刘洪玲、杨建忠（西安工程科技学院）；第十四章 李建强（武汉纺织大学）于伟东；第十五章 于伟东、吕丽华（大连工业大学）、魏菊、吴坚（大连工业大学）；第十六章 于伟东、储才元；第十七章 于伟东、于湖生（青岛大学）；第十八章 于伟东、刘洪玲、于湖生（青岛大学）；第十九章 于伟东、杜赵群（东华大学）；第二十章 于伟东、刘洪玲、杨建忠；第二十一章 于伟东、刘晓艳（东华大学）；第二十二章 刘洪玲、于伟东。此第 2 版编写过程中得到东华大学纺织材料与技术实验室和纺织软物质科学中心（TMT&FSMSC）的博士研究生丁作伟、邢瑶、孙懿等对文献资料的准备、提供和文字输入工作，在此表示由衷地感谢。在全书第 2 版出版中，对中国纺织出版社给予此书出版工作的认真、重视和支持深表诚挚地感谢。因本书第 2 版中引入一些新说法并对原书部分内容进行了简化，若有不足或不妥之处，真诚地欢迎批评指正。于伟东 2018 年 2 月纺织材料学1.indd 62019/9/24 15:23:23第 1 版前言纺织材料是纺织科学与工程的专业基础，纺织科学与工程孜孜以求的就是发现与制造可持续、环境友好、能满足人类需求的纺织材料。而纺织材料学则必须对纺织材料的结构、性能及其间相互关系做出如实、正确的解释，并以此作为纺织材料改进、提高和设计的基本依据的原理。纺织材料作为人类衣着和服饰之物，与人类的文明历史相齐，成为历史记载一硬一软实物（如陶器和织物）中的软物质见证。而今纺织材料已突破衣着御寒、遮体增色之功能，扩展至广义的服用、家用、产业用三大领域。不仅满足着人们所熟悉的感性、舒适的衣着与装束，而且成为家用和产业用中不可或缺的基本用材。当你穿戴厚实、温暖的冬装，伫立在寒冷的旷野上；当你身着轻盈、凉爽、舒适的夏装行走在炎热夏季的烈日下；当你搭乘轻便、快速、安全的交通工具返程回家、外出旅游中；当你坐在美妙音响的影剧院或轻结构的体育场，欣赏那所爱的人类艺术或能力时；当你穿行于公共建筑、车站广场，或小憩于露天吧座、公交车站时；当你走在宏伟的堤坝或大桥上，或实习于现代农业大棚中，或俯瞰城市的建筑时；当你的同伴在组织受损后能得到及时地修补与再生时；甚至当你躺在温馨、柔软的床上安静地看书时，或置身于那仅仅只有简单隔墙或屏风的嘈杂餐馆或会场时，你是否感到或察觉，原来笨重的钢结构、混凝土的物体，已在悄悄中被柔性、轻质的纺织材料所替代，破损的组织或结构体在被修复和更新；你是否意识或想到，看上去坚硬、刚强、稳固的结构体或能生长细胞的物质，竟然是那柔软、细小的纺织纤维及其集合体所为。应该想到，那正是它们在默默无闻地保护着你，为你吐故纳新，为你排除各种声、光、热、电、磁、汽、生物的干扰与侵袭。这与人类本身的喧嚣和无休止的开发、利用、整理、生产形成鲜明的反差。人类在使用和缔造这些结构体的同时，应该约束自身、保护资源和保护纤维，应该思考与实施合理地应用与开发纺织材料。纺织材料突飞猛进的发展和日益广泛的应用，来源于人类的智慧和能力，来源于人类的探索及思考。是前人的尝试与经验和后人的努力与传承的结果。作为本书，感谢纺织材料科学中的专家、学者、工程技术人员的努力与探索，给了本书以实质与灵感；感谢相关或相同书名的著书，给予本书以参考与借鉴；感谢众多关心与支持本书写作的师长、同行和学生们，给了本书以建议和帮助，使本书在这本身就是纤维集合体的材料上成形。纺织材料学1.indd 12019/9/24 15:23:232 纺织材料学（第 2 版）本书由于涉及范围与内容庞大，且希望给学生和读者留下更多、更方便的空间去阅读和自习，虽经割舍，但篇幅仍较大。故建议在实际授课中，采用自学和精炼讲授的方式。工程类专业的学生应偏重于纤维性质和纱线与织物章节，以及纤维鉴别与品质评定，兼顾纤维结构和织物保养；纺织材料类专业的教学以整书为准；纤维高分子材料类专业以纤维章节为重点，兼顾纱线与织物章节；服装类专业的教学则应较多地偏重于织物和纤维性质类章节；经济管理类专业可以对本书中有关命名、分类、特征和性能方面的各章节内容多作讲授。并由衷地希望学生和读者能多作自习和进行相关感知实验。全书内容共分绪论和 22 章，其中纤维部分 9 章，纱线部分 4 章，织物部分 9 章。书中章、节、条由于伟东确定，并负责全书的统稿和审校工作。各章节编写分工如下:绪论于伟东（东华大学）；第一章于伟东、张海泉（江南大学）；第二章陈衍夏（四川大学）、于伟东；第三章于伟东、陈衍夏（四川大学）；第四章胡国梁（浙江理工大学）、于伟东；第五章储才元（东华大学）；第六章于伟东；第七章于伟东、周胜（扬州职业大学）；第八章于伟东、姚江薇（东华大学）；第九章于伟东、鲍燕萍（东华大学）；第十章于伟东、张毅（天津工业大学）；第十一章于伟东、丁国强（武汉科技学院）；第十二章储才元；第十三章于伟东、杨建忠（西安工程科技学院）；第十四章李建强（武汉科技学院）、于伟东；第十五章于伟东