高分子工程技術

《高分子工程技術》是2019年化學工業出版社出版社出版的書籍，作者是范星河。

基本介紹

• 書名：高分子工程技術
• 作者：范星河
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：234 頁
• 開本：16K　787×1092　1/16
• 裝幀：平
• ISBN：978-7-122-35048-0

內容簡介

高分子工程是研究高分子材料與製品規模化製備的一門新興的綜合性學科。

本書對高分子工程戒判籃的基礎科學問題進行了系統全面、深入淺出的論述，以案例的形式分析討論了實驗室的研究成果如何套用於工業化生產中的關鍵技術及面臨的問題。主要內容包括：聚合模擬與過罪檔凳程控制、高分子流變學、高分子成型加工工藝方法與基本原理等；以聚對亞苯基苯並雙唑（PBO）、碳纖維再檔市禁（聚丙烯腈基）和聚對苯二甲酸乙二酯（PET）為例，說明高分子工程課程的基本內容及科研成果轉變成工業化產品過程中單體、聚合物的製備與聚合物成型加工工藝及規模化生產中遇到的工程技術問題的解決方法等。

本書可作為高等院校化學、化工、材料等相關專業研究生和高年級本科生的教材使用，也可供從事高分子化學、高分子材料技術開發、研究、推廣套用人員參考。

目錄

緒論高分子工程技術概論

0.1基本科研技能2

0.1.1高分子工程要素3

0.1.2高分子材料概論4

0.1.3高分子材料關注點6

0.2高分子工程導論6

0.3高分子工程9

0.3.1聚合反應工程11

0.3.2高分子成型加工12

0.3.3高分子工程三個科學問題14

0.3.4高分子工程主要研究方向14

0.3.5高分子流變學概論16

第1章高分子流變學

1.1高分子流變學主要研究內容18

1.2高分子流變學研究意義19

1.3高分子流變學主要研究方法20

1.4拉伸流變行為22

1.4.1單組分聚合物拉伸流變行為23

1.4.2含納米粒子聚合物拉伸流變行為23

1.4.3共混體系拉伸流變行為23

1.5剪下流變行為24

1.5.1聚合物流體剪下黏性因素25

1.5.2非牛頓流體在受限空間內流動分析29

1.6聚合物反應體系流變行為30

1.7液晶聚合物流變行為31

第2章紡絲學阿戲講酷導論

2.1紡絲工藝概論34

2.1.1纖維成形基礎35

2.1.2紡絲類型36

2.1.3聚合物溶解過程熱力學39

2.1.4紡絲原液所用溶劑工藝要求39

2.1.5乾噴濕法紡絲40

2.2紡絲仿真模型構建42

2.2.1流場仿真44

2.2.2成形過程仿真45

2.2.3熔融紡絲動力學模擬45

2.2.4結構與性能46

第3章高分子工程案例——PBO

3.1PBO纖維發展過程50

3.1.1國外PBO及其纖維發展歷史及現狀50

3.1.2國內PBO及其纖維發展51

3.2PBO複合材料52

3.3PBO樹脂製備52

3.3.1單體DAR製備52

3.3.2PBO樹脂製備53

3.3.3PBO聚合機理與聚合動力學56

3.4攪拌聚合釜傳遞特性和放大技術58

3.5PBO纖維製備59

3.5.1液晶相濃溶液乾噴濕紡絲60

3.5.2PBO纖維物理性能60

3.5.3PBO複合材料64

3.6PBO原絲直接轉化為碳纖維67

第4章高分子工程案例——碳纖維

4.1碳纖維概論69

4.1.1碳纖維工業現狀69

4.1.2碳纖維分類70

4.1.3碳纖維套用與發展72

4.1.4碳纖維主要產品74

4.2中國碳纖維75

4.3日本碳纖維77

4.3.1一則報紙簡訊77

4.3.2一位年輕科學家77

4.3.3一項發明專利79

4.3.4一家科研機構80

4.3.5一位美國來訪者80

4.3.6一批創新企業80

4.3.7一次商業機遇81

4.3.8一份國家標準81

4.4碳纖維市場挑戰83

4.4.1碳纖維發全催展簡史83

4.4.2AN原絲和PAN碳纖維的創新發展84

4.5碳纖維工藝流程84

4.5.1PAN碳纖維製備84

4.5.2PAN碳纖維製備技術要點86

4.6PAN碳纖維進展87

4.7國產PAN碳纖維進展88

4.8PAN碳纖維複合材料90

4.9PAN碳纖維原絲的製備92

4.9.1PAN碳纖維樹脂改性93

4.9.2聚合物分子量及其分散性95

4.9.3聚合物流變學96

4.10PAN纖維主要紡絲技術97

4.10.1濕法紡絲98

4.10.2乾法紡絲99

4.10.3乾噴濕紡紡絲99

4.10.4凝膠紡絲101

4.10.5靜電紡絲101

4.10.6熔融紡絲101

4.10.7國內外比較102

4.11紡絲工設乘歡藝學與PAN溶液可殼拘犁紡性103

4.11.1紡絲成形103

4.11.2紡絲原液凝固成型時的影響因素104

4.11.3原絲改性107

4.11.4PAN原絲高取向和高強化108

4.11.5原材料及原絲純度110

4.11.6PAN原絲緻密化110

4.11.7PAN原絲細纖度化112

4.11.8PAN原絲細晶化112

4.11.9原絲上油112

4.12PAN碳纖維製備112

4.12.1紡絲過程工程化113

4.12.2PAN原絲製備碳纖維過程114

4.12.3PAN纖維缺陷遺傳性117

4.12.4氧化爐內氣流場和溫度場分布118

4.12.5氧化碳化過程中張力控制118

4.12.6碳化過程118

4.12.7碳化過程中工程化問題123

4.12.8碳纖維表面處理124

4.13PAN碳纖維結構127

4.14PAN碳纖維力學性能128

4.15PAN碳纖維製備進展129

4.16碳纖維織物及複合材料130

4.16.1碳纖維增強熱固性複合材料133

4.16.2碳纖維增強熱塑性複合材料133

4.16.3碳纖維複合用樹脂133

4.16.4碳纖維複合材料成型工藝135

4.16.5碳纖維複合材料回收利用141

4.17PAN碳纖維未來發展142

4.17.1T1000、超T1000基礎142

4.17.2國內外PAN碳纖維生產技術發展趨勢142

4.18碳纖維複合材料缺陷與檢測143

第5章高分子成型加工

5.1成型加工控制技術147

5.1.1形態控制技術147

5.1.2溫度控制技術148

5.2高分子材料加工特性148

5.2.1高分子材料的成型加工技術149

5.2.2聚合物特性與成型加工的關係149

5.3高分子成型加工原理149

5.4材料成型與模具151

5.5塑膠加工成型152

5.5.1塑膠加工方法分類152

5.5.2塑膠製品153

5.6擠出成型（擠塑、擠壓、模塑）154

5.6.1連續擠塑工藝過程及主要設備154

5.6.2管材擠出成型工藝流程156

5.6.3板材擠出生產線158

5.6.4複合板材生產線158

5.7注射成型161

5.7.1注塑機的基本結構及工作原理162

5.7.2快速注射與慢速注射162

5.8擠壓成型163

5.9吹塑成型164

5.10壓延法成型165

5.11壓製成型（壓縮模塑）168

5.12真空成型169

5.13滾塑成型169

5.14反應注射成型（RIM）169

5.14.1RIM設備要求170

5.14.2RIM對設備要求和工藝控制要點171

5.14.3預成型體製備171

5.14.4RIM注射工藝控制171

5.15成型加工工藝171

5.16新型成型技術172

5.16.1雷射成型技術172

5.16.2雷射塑性成型技術172

5.16.3半結晶塑膠雷射焊接成型技術172

5.16.4雷射燒結成型技術173

5.16.5光固化成型技術173

5.16.6雷射熔體靜電紡絲成形技術173

5.16.73D列印成型技術173

第6章高分子工程案例——PET

6.1概論176

6.2PET製備方法177

6.3PET聚合工藝178

6.3.1酯交換法或間接酯化法179

6.3.2直接酯化法180

6.4瓶級PET生產技術發展趨勢182

6.5控制PET黏度（分子量）穩定關鍵措施182

6.6PET結晶行為184

6.6.1影響PET結晶速率因素184

6.6.2提高PET結晶速率方法185

6.7規模化聚酯裝置酯化過程的機理模型185

6.7.1PET縮聚過程反應與傳質185

6.7.2規模化聚對PET終縮聚的流程模擬186

6.7.3PET終縮聚工藝與反應機理186

6.7.4PET終縮聚的傳質模型187

6.7.5傳質因子對PET的Mn的影響188

6.7.6PET終縮聚過程模擬188

6.8提高PET熔體強度方法189

6.9PET成型加工189

6.10注射過程模擬191

6.11PET發泡成型工藝193

6.12微發泡注射成型工藝196

6.13PET薄膜製備工藝199

6.14PET材料的回收利用及意義201

6.14.1PET的回收利用203

6.14.2廢PET回收的意義205

第7章聚合模擬與過程控制

7.1導論207

7.1.1聚合過程調節與控制210

7.1.2聚合反應器設計與模擬控制211

7.2工業流化床聚乙烯樹脂製備模擬214

7.3高抗沖聚苯乙烯（HIPS）製備模擬217

7.4聚丙烯環管聚合反應器模擬220

7.5雙螺桿聚合反應擠出模擬222

7.6苯乙烯熱聚合攪拌反應器模擬226

7.7尼龍連續聚合過程模擬227

7.7.1尼龍6227

7.7.2尼龍66229

7.8發泡體系氣泡生長過程模擬231

參考文獻

3.5.2PBO纖維物理性能60

3.5.3PBO複合材料64

3.6PBO原絲直接轉化為碳纖維67

第4章高分子工程案例——碳纖維

4.1碳纖維概論69

4.1.1碳纖維工業現狀69

4.1.2碳纖維分類70

4.1.3碳纖維套用與發展72

4.1.4碳纖維主要產品74

4.2中國碳纖維75

4.3日本碳纖維77

4.3.1一則報紙簡訊77

4.3.2一位年輕科學家77

4.3.3一項發明專利79

4.3.4一家科研機構80

4.3.5一位美國來訪者80

4.3.6一批創新企業80

4.3.7一次商業機遇81

4.3.8一份國家標準81

4.4碳纖維市場挑戰83

4.4.1碳纖維發展簡史83

4.4.2AN原絲和PAN碳纖維的創新發展84

4.5碳纖維工藝流程84

4.5.1PAN碳纖維製備84

4.5.2PAN碳纖維製備技術要點86

4.6PAN碳纖維進展87

4.7國產PAN碳纖維進展88

4.8PAN碳纖維複合材料90

4.9PAN碳纖維原絲的製備92

4.9.1PAN碳纖維樹脂改性93

4.9.2聚合物分子量及其分散性95

4.9.3聚合物流變學96

4.10PAN纖維主要紡絲技術97

4.10.1濕法紡絲98

4.10.2乾法紡絲99

4.10.3乾噴濕紡紡絲99

4.10.4凝膠紡絲101

4.10.5靜電紡絲101

4.10.6熔融紡絲101

4.10.7國內外比較102

4.11紡絲工藝學與PAN溶液可紡性103

4.11.1紡絲成形103

4.11.2紡絲原液凝固成型時的影響因素104

4.11.3原絲改性107

4.11.4PAN原絲高取向和高強化108

4.11.5原材料及原絲純度110

4.11.6PAN原絲緻密化110

4.11.7PAN原絲細纖度化112

4.11.8PAN原絲細晶化112

4.11.9原絲上油112

4.12PAN碳纖維製備112

4.12.1紡絲過程工程化113

4.12.2PAN原絲製備碳纖維過程114

4.12.3PAN纖維缺陷遺傳性117

4.12.4氧化爐內氣流場和溫度場分布118

4.12.5氧化碳化過程中張力控制118

4.12.6碳化過程118

4.12.7碳化過程中工程化問題123

4.12.8碳纖維表面處理124

4.13PAN碳纖維結構127

4.14PAN碳纖維力學性能128

4.15PAN碳纖維製備進展129

4.16碳纖維織物及複合材料130

4.16.1碳纖維增強熱固性複合材料133

4.16.2碳纖維增強熱塑性複合材料133

4.16.3碳纖維複合用樹脂133

4.16.4碳纖維複合材料成型工藝135

4.16.5碳纖維複合材料回收利用141

4.17PAN碳纖維未來發展142

4.17.1T1000、超T1000基礎142

4.17.2國內外PAN碳纖維生產技術發展趨勢142

4.18碳纖維複合材料缺陷與檢測143

第5章高分子成型加工

5.1成型加工控制技術147

5.1.1形態控制技術147

5.1.2溫度控制技術148

5.2高分子材料加工特性148

5.2.1高分子材料的成型加工技術149

5.2.2聚合物特性與成型加工的關係149

5.3高分子成型加工原理149

5.4材料成型與模具151

5.5塑膠加工成型152

5.5.1塑膠加工方法分類152

5.5.2塑膠製品153

5.6擠出成型（擠塑、擠壓、模塑）154

5.6.1連續擠塑工藝過程及主要設備154

5.6.2管材擠出成型工藝流程156

5.6.3板材擠出生產線158

5.6.4複合板材生產線158

5.7注射成型161

5.7.1注塑機的基本結構及工作原理162

5.7.2快速注射與慢速注射162

5.8擠壓成型163

5.9吹塑成型164

5.10壓延法成型165

5.11壓製成型（壓縮模塑）168

5.12真空成型169

5.13滾塑成型169

5.14反應注射成型（RIM）169

5.14.1RIM設備要求170

5.14.2RIM對設備要求和工藝控制要點171

5.14.3預成型體製備171

5.14.4RIM注射工藝控制171

5.15成型加工工藝171

5.16新型成型技術172

5.16.1雷射成型技術172

5.16.2雷射塑性成型技術172

5.16.3半結晶塑膠雷射焊接成型技術172

5.16.4雷射燒結成型技術173

5.16.5光固化成型技術173

5.16.6雷射熔體靜電紡絲成形技術173

5.16.73D列印成型技術173

第6章高分子工程案例——PET

6.1概論176

6.2PET製備方法177

6.3PET聚合工藝178

6.3.1酯交換法或間接酯化法179

6.3.2直接酯化法180

6.4瓶級PET生產技術發展趨勢182

6.5控制PET黏度（分子量）穩定關鍵措施182

6.6PET結晶行為184

6.6.1影響PET結晶速率因素184

6.6.2提高PET結晶速率方法185

6.7規模化聚酯裝置酯化過程的機理模型185

6.7.1PET縮聚過程反應與傳質185

6.7.2規模化聚對PET終縮聚的流程模擬186

6.7.3PET終縮聚工藝與反應機理186

6.7.4PET終縮聚的傳質模型187

6.7.5傳質因子對PET的Mn的影響188

6.7.6PET終縮聚過程模擬188

6.8提高PET熔體強度方法189

6.9PET成型加工189

6.10注射過程模擬191

6.11PET發泡成型工藝193

6.12微發泡注射成型工藝196

6.13PET薄膜製備工藝199

6.14PET材料的回收利用及意義201

6.14.1PET的回收利用203

6.14.2廢PET回收的意義205

第7章聚合模擬與過程控制

7.1導論207

7.1.1聚合過程調節與控制210

7.1.2聚合反應器設計與模擬控制211

7.2工業流化床聚乙烯樹脂製備模擬214

7.3高抗沖聚苯乙烯（HIPS）製備模擬217

7.4聚丙烯環管聚合反應器模擬220

7.5雙螺桿聚合反應擠出模擬222

7.6苯乙烯熱聚合攪拌反應器模擬226

7.7尼龍連續聚合過程模擬227

7.7.1尼龍6227

7.7.2尼龍66229

7.8發泡體系氣泡生長過程模擬231

參考文獻