《纤维材料学》课程教学大纲

《纤维材料学》课程教学大纲课程名称（中文/英文）：纤维材料学/FiberMaterialsScience课程类别：专业课课程性质：专业限选课 适用专业：高分子材料（化纤）学时数：48 其中：实验/实践学时：2学分数：3 考核方式：考查预修课程：高分子物理、高分子化学、分析化学、大学物理等教学参考书：李栋高主编.《纤维材料学》.中国纺织出版社.2006.5姚穆主编.《纺织材料学》.中国纺织出版社.2009.1于伟东主编.《纺织材料学》.中国纺织出版社.2006.1瞿才新、张荣华主编.《纺织材料基础》.中国纺织出版社.2004.6杨之礼等编.《纤维素与粘胶纤维》、《粘胶纤维生产基本知识》、《粘胶纺丝和后处理》、《粘胶短纤维生产》.纺织工业出版社.1981.8相关杂志各期开课单位：纺织与材料工程学院高分子材料与工程系课程简介：纤维材料学是高分子工程专业化纤方向的必修课程，是进行化纤产品设计课程学习所必备的一门学科。本课程教学的主要任务是使学生理解各类天然纤维和化学纤维的结构及其鉴别方法，掌握各类纺织材料的基本性能，了解各种性能的影响因素、测试方法及仪器设备的使用、织物基本知识，性能与测试方法。同时能在化纤、纺织企业生产、工艺设计、产品设计时综合应用这些知识。使学生能够科学合理地使用原料、筛选纺织工艺参数，为控制和管理纺织工程的产品质量提供严谨的科学依据，并为纤维的应用与开发打下坚实的基础。通过本课程的学习，使学生对纺织材料的认识和应用达到以下基本要求:掌握自然界存在的天然纤维和人工制造的纺织纤维的分类及其特征；理解各类天然纤维和化学纤维的结构及其鉴别；掌握各种纺织纤维的性能以及它们的区别；掌握纱线的结构和性能；掌握和理解织物的分类、结构和性能；了解织物的各种性能及其影响因素；了解纤维、纱线、织物有关性能的测试方法、仪器设备的使用；了解纤维、纱线、织物结构因素在产品设计中的影响。本门课程对学生知识、能力和素质的培养目标：使学生对纤维及其集合体的结构、性能以及它们之间的本构关系、利用方法和原理有深入的认识和理解；掌握天然纤维、合成纤维以及高性能纤维和差别化纤维等材料的品质及性能，掌握纤维及纺织品的检验；使学生对专业知识有全面的认识，对纤维上游的化工行业及下游的纺织行业有一定的了解和知识的积累，适应企业需求。第一部分纤维材料学基础（18学时）第一章绪论（2学时）教学目的和要求了解纺织纤维的概念与分类，掌握纤维基本术语及检验基本知识。教学重点和难点纤维材料学的研究内容和特点，纤维基本术语。教学内容纤维和纺织纤维；纺织纤维分类，再生纤维和合成纤维所使用的原料；新型服用纤维：异形纤维、超细纤维、高吸湿纤维、生物纤维及其他新型合成纤维、纳米纤维等有关纱线的基本概念：长丝纱短纤纱股线混纺纱混纤丝变形纱花式纱；由各种纱线制成的织物，按其基本结构的构成方法可分为哪些种类。纤度（定长、定重）、强度、回潮率、断裂伸长等等。纤维等纺织品检验基础知识，标准、条件、流程等。第二章纤维结构基本知识（2学时）教学目的和要求了解纤维各层次的结构及影响其使用性能的结构与加工的关系，掌握描述纤维的一些基本概念。教学重点和难点纤维各层次的结构及影响其使用性能的结构与加工的关系教学内容纤维的结构分为哪些层次，各自研究的对象是什么；纺织纤维的近程结构（一次结构）有何特点；纺织纤维的聚集态结构大致可分为哪些微观结构层次，各级微观结构层次有何特点；基本概念：单基构型构象内旋转多重能量最小值聚合度 纤维聚集态结构的理论模型主要有哪几种，什么是缨状胶束结构，缨状原纤结构模型与缨状胶束结构模型的主要异同点是什么；基本概念：晶胞晶格结晶度取向度。第三章纤维的改性及改型利用（2学时）教学目的和要求了解天然纤维如蚕丝、纤维素等的改性及改型利用及纤维的生物利用。教学重点和难点纤维素纤维的改性利用及纤维的生物和医学应用教学内容蚕丝的基本结构及其粉体材料和膜体材料；纤维素纤维的醚、酯、接枝改性；生物医用纤维材料。第四章纤维的力学性质（4学时）教学目的和要求了解纤维物理机械性能的常用物理量及其意义和表征方法，熟记纤维的力学曲线。教学重点和难点机械性能的常用物理量和纤维的力学曲线教学内容分析纤维的拉伸断裂过程，说明拉伸曲线的特征；纤维的拉伸曲线分类及各自的特征和形成原因；表征拉伸性能的指标及各自的物理含义和拉伸曲线上这些指标的获取；影响纤维拉伸性质的因素及原因；测试条件和纤维强伸性的关系；纤维的变形的组成及其形成机理。第五章 纤维的物理性能（8学时）教学目的和要求了解纺织纤维的导热、电性能、燃烧、定型、光泽及吸湿等物理性质及其与纤维结构的关系，掌握纤维鉴别方法及织物检验教学重点和难点纤维各种物理性能与纤维结构的关系，纤维定型的机理，纤维鉴别机理及方法教学内容何为导热性（保暖性）及表征导热性的指标和各自的物理含义；影响导热性能的因素。如何评价纤维材料的燃烧性能；分析合成纤维热收缩的形成机理，如何表征热收缩的程度；纤维的物理状态和温度的关系；热塑性纤维的定型机理；纤维静电产生的机理；纤维光泽的形成机理及光泽的组成，影响纤维光泽的因素；吸湿等温线的特征及形成机理，纤维吸着水分的种类及各有的特征，平衡回潮率的引入原因及意义，吸湿保湿的含义及形成原因等； 纺织纤维的检验：纺织纤维种类鉴别、纤维长度检验、纤维细度检验、纤维水分检验、棉纤维成熟度和转曲度检验、纤维拉伸性能检验、纤维色泽的检验；织物检验：织物幅宽和长度检验、织物厚度和密度检验、织物耐磨性检验、织物拉伸断裂、撕裂、顶裂性能检验、织物外观保持性检验、织物色泽检验、织物舒适性检测、织物安全卫生性检测、织物的风格检验等。第二部分纤维的结构与性能（22学时）第六章 天然长丝纤维（2学时）教学目的和要求了解天然长丝纤维（蚕丝）的特点教学重点和难点蚕丝的形状及特点教学内容蚕丝的几何形态及物质组成和化学组成，组成蚕丝的氨基酸特点；蚕丝成纤前后多肽长链分子的构象种类，各存在于成纤的哪个阶段；蚕丝的主要性能有哪些，丝鸣产生的原因；与桑蚕丝相比，柞蚕丝的主要性状和氨基酸组成的特点；什么是柞蚕丝水迹及其产生原因和防范的措施。第七章 天然短纤维（2学时）教学目的和要求了解天然短纤维的种类，棉、麻、毛纤维的基本特征。教学重点和难点棉、毛纤维的基本特征与结构的关系。教学内容棉纤维的形态结构特点，棉纤维的成熟度及表示成熟度的指标，成熟度与棉纤维的性能的关系，棉纤维的主要性能特点，棉纤维的天然卷曲对成纱质量的影响；麻纤维的力学性能特征，麻纤维作为夏季衣料的服用性能；毛纤维的形态结构特点，毛纤维的鳞片层的作用及羊毛的双侧结构；羊毛的缩绒性及其产生原因，利用缩绒性可对羊毛作的整理有哪些。第八章 再生纤维（10学时）教学目的和要求系统地掌握植物纤维原料的成分、结构、性质，纤维素的溶解原理和溶剂类型，了解纤维素的酯、醚化反应的基本规律和纤维素的酯类、醚类和纤维素的交联与接枝共聚，了解再生纤维的概念与分类，再生纤维素纤维的类别及特点，掌握纤维素与碱溶液的作用及碱纤维素的老成、黄化和熟成，了解粘胶的粘弹性质，掌握纤维素纤维生产工艺过程及初生纤维的性质、了解湿法纺丝的基本特点，粘胶纤维、强力纤维、富强纤维及lyocell纤维的制备方法，结构与性能等，纤维素的新溶剂体系；了解再生蛋白质纤维的种类、制造方法及用途。教学重点和难点粘胶纤维生产过程，粘胶纤维、强力纤维、富强纤维及lyocell纤维等再生纤维素纤维制备方法教学内容化学纤维按高聚物来源、内部组成和几何形状分别可分成种类，异形纤维主要的种类，异形的目的；制造化学纤维时常用的纺丝方法及各自的特点；纤维素的溶剂，纤维素化学及纤维素的酯、醚化反应，纤维素纺丝液制备工艺原理，粘胶纤维成型工艺原理，粘胶纤维的生产工艺及粘胶纤维后处理工艺原理；粘胶纤维的主要性能，粘胶纤维的特点，普通粘胶纤维、强力粘胶纤维和富强纤维的结构特征；Lyocell纤维的制造过程与性能特点，与粘胶纤维的比较，铜氨纤维的生产过程及性能特点；醋酯纤维的种类，表示酯化程度的指标及其定义，二醋酯纤维和三醋酯纤维的结构和性能特点。再生蛋白质纤维（大豆纤维和牛奶纤维）第九章 有机合成纤维（4学时）教学目的和要求了解常见的有机合成纤维种类及它们的结构和结构与性能的关系。教学重点和难点纤维结构与性能的关系。教学内容涤纶纤维分子结构特点及其结构对性能的影响，涤纶纤维的主要性能特点；锦纶纤维的主要品种，不同品种的锦纶纤维的命名，锦纶纤维的性能特点，锦纶纤维的耐磨性，锦纶适合的些产品；腈纶纤维的第一、第二、第三单体，加入第二和第三单体的目的，腈纶纤维的形态结构及主要性能特点；维尼纶生产中聚乙烯醇的缩甲醛处理，维纶纤维的主要性能；丙纶分子链的结构及丙纶纤维的主要性能。第十章 差别化纤维（4学时）教学目的和要求了解纤维差别化的意义和差别化方法，常见的差别化纤维品种。教学重点和难点纤维差别化方法及高性能纤维。教学内容什么是差别化纤维及差别化纤维的常见类型；超细旦差别化纤维的制备方法；仿丝型差别化纤维，（主要对涤纶纤维的哪些方面进行改良）；开发仿丝型差别化纤维在技术上可采取的措施；仿毛型差别化纤维，（对纤维的性能有何要求），开发仿毛型差别化纤维在技术上可采取的些措施。高性能纤维的结构与性能，制备方法。第三部分一维纤维集合体（纱线）和二维纤维集合体（织物）的结构与性能（6学时）第十一章 纱线的成形与结构（2学时）教学目的和要求了解纤维下游企业做纱线时对纤维的加工方法，以了解纤维成型工艺如何适应这些加工方法。教学重点和难点纱线的加捻及捻度的表示方法。教学内容什么是加捻及长丝纱加捻的么作用；描述加捻程度的指标及各定义的相互比较；理想加捻丝线的横向结构特征，实际与理论不符原因，名义捻度与实际捻度的差异；捻缩率、捻缩系数与捻角之间的关系。第十二章 织物的成形与结构（2学时）教学目的和要求了解纤维下游企业做织物时对纤维的加工方法，以了解纤维成型工艺如何适应这些加工方法。教学重点和难点机织加工和针织加工对纤维的要求。教学内容织物按制造方法的分类及每类中包含的类别；平方米克重、经密、纬密、经向盖覆紧度、纬向盖覆紧度、盖覆紧度、结构相、支持面等机织物的原组织（三种）及各自的特点。第十三章 织物的服用性能（2学时）教学目的和要求了解织物的服用性能和产业