05-第4章 纤维的吸湿性

第四章第四章 纤维的吸湿性纤维的吸湿性吸湿性：是指纺织材料从吸湿性：是指纺织材料从气态环境气态环境中吸着水分的能力。中吸着水分的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。润湿性：是指纺织材料从润湿性：是指纺织材料从水溶液水溶液中吸着水分的能力。中吸着水分的能力。导湿性：水分在纺织材料中的迁移导湿性：水分在纺织材料中的迁移 吸湿状态与多少影响到：吸湿状态与多少影响到：纤维的性能纤维的性能 纺织工艺纺织工艺 织物舒适性织物舒适性 纺织材料的计重核价纺织材料的计重核价第一第一节节 吸湿表征及吸湿机理吸湿表征及吸湿机理一、纤维的吸湿指标一、纤维的吸湿指标 1 1回潮率与含水率回潮率与含水率 回潮率回潮率W W：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干纺织材料中所含水分重量对纺织材料干 重的百分比。重的百分比。含水率含水率M M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿 重的百分比。重的百分比。式中：式中：G Ga a纺织材料湿重纺织材料湿重；G G0 0 纺织材料干重。纺织材料干重。目前基本上采用回潮率。2 2标准回潮率标准回潮率（1 1）标准大气条件）标准大气条件 国际标准中的规定为：国际标准中的规定为：l温度温度（T T）：20 320 3（热带热带为为2727）l相对湿度相对湿度（RH%RH%）：）：65 3%65 3%l大气压力：大气压力：86106 86106 kPakPa 视各国地理环境而定。国标准规定的为：国标准规定的为：国标准规定的为：国标准规定的为：大气压力：大气压力：大气压力：大气压力：1 1 1 1个标准大气压，即个标准大气压，即个标准大气压，即个标准大气压，即101.3kPa101.3kPa101.3kPa101.3kPa（760mmHg760mmHg760mmHg760mmHg柱）柱）柱）柱）温、湿度的波动范围：温、湿度的波动范围：温、湿度的波动范围：温、湿度的波动范围：一级标准一级标准一级标准一级标准：T 202T 202T 202T 202，RH 652%RH 652%RH 652%RH 652%；二级标准：二级标准：二级标准：二级标准：T 202T 202T 202T 202，RH 653%RH 653%RH 653%RH 653%；三级标准：三级标准：三级标准：三级标准：T 202T 202T 202T 202，RH 655%RH 655%RH 655%RH 655%。（2 2）标准回潮率标准回潮率 纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到平纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到平 衡时测得的平衡回潮率。衡时测得的平衡回潮率。通常在标准大气条件下调湿通常在标准大气条件下调湿24h24h以上，合成纤维调湿以上，合成纤维调湿4h4h以上。以上。（3 3）公定回潮率）公定回潮率(W Wk k)贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一规定的各种纺织材料的回潮率。规定的各种纺织材料的回潮率。以标准回潮率为依据，但不等于标准回潮率。l混纺纱的公定回潮率混纺纱的公定回潮率 其中：其中：W Wi i（%）混纺材料中第混纺材料中第i i种纤维的公定回潮率；种纤维的公定回潮率；P Pi i（%）混纺材料中第混纺材料中第i i种纤维的干重混纺比种纤维的干重混纺比 常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率 纤维种类纤维种类标准回潮率（）标准回潮率（）公定回潮率（）公定回潮率（）原棉原棉7811.1苎麻（脱胶）苎麻（脱胶）7812亚麻亚麻8-1112黄麻黄麻1216(生麻），生麻），913(熟麻）熟麻）14细羊毛细羊毛1517-洗净毛洗净毛-15山羊毛山羊毛-15干毛条干毛条-18.25油毛条油毛条-19桑蚕丝桑蚕丝8911.0粘胶纤维粘胶纤维131513醋酯纤维醋酯纤维477涤纶涤纶0.40.50.4锦纶锦纶63.50.54.5锦纶锦纶664.24.54.5腈纶腈纶1.22.02.0维纶维纶4.55.05丙纶丙纶00氯纶氯纶-0氨纶氨纶-1常用纱线的公定回潮率 天然纤维由于有杂质和伴生物，纱线的公定回潮率与纤维的公定回潮率不一致。（4 4）标准重量）标准重量 纺织材料在公定回潮率时的重量。纺织材料在公定回潮率时的重量。二二、纤维的吸湿机理纤维的吸湿机理 1.1.1.1.吸着水分的种类吸着水分的种类 根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种：根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种：（1 1）吸收水）吸收水 由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。吸收水是纤维吸湿的主要原因。吸收水是纤维吸湿的主要原因。吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然 有放热反应；有放热反应；v直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水 分子。分子。如:-0H,-COOH,-CONH-,-NH2 结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。间接吸收水：其他被吸着的水分子。其他被吸着的水分子。a.a.由于水分子的极性再吸着的水分子由于水分子的极性再吸着的水分子 ；b.b.纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。(2)2)粘着水（表面吸附水）粘着水（表面吸附水）纤维因表面能而吸附的水分子。纤维因表面能而吸附的水分子。毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的热毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的热反应，反应，吸附也比较快。吸附也比较快。(3)(3)毛细水毛细水 纤维无定形区或纤维集合体纤维间存在空隙，由于纤维无定形区或纤维集合体纤维间存在空隙，由于毛细管的作用而吸收的水分毛细管的作用而吸收的水分 。与纤维结构（结晶度）和纤与纤维结构（结晶度）和纤维集合体的结构有关维集合体的结构有关 微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分；微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分；大毛细水：存在于纤维内部较大间隙之中的水分子。大毛细水：存在于纤维内部较大间隙之中的水分子。（当湿度较高时）。（当湿度较高时）。（4）纤维中的伴生物和杂质 如：棉纤维中果胶 吸湿 脱脂棉吸湿 未脱脂棉2 2吸湿过程吸湿过程水分子先吸附至纤维表面，水蒸气向纤维内部水分子先吸附至纤维表面，水蒸气向纤维内部扩散，与纤维内大分子上的亲水性基团结合，扩散，与纤维内大分子上的亲水性基团结合，水分子进入纤维的缝隙孔洞，形成毛细水。水分子进入纤维的缝隙孔洞，形成毛细水。第二节第二节 大气条件与纤维吸湿大气条件与纤维吸湿一、吸湿平衡与平衡回潮率一、吸湿平衡与平衡回潮率 纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。吸湿平衡吸湿平衡：纤维在单位时间内吸收的水分和放出：纤维在单位时间内吸收的水分和放出 水分在数量上接近相等，这种现象称之。水分在数量上接近相等，这种现象称之。平衡回潮率平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤维，：将具有一定回潮率的纤维，放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿 或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。特点特点：1.1.都是对数曲线都是对数曲线；2.2.起始段快，以后减慢直至平衡起始段快，以后减慢直至平衡；3.3.吸湿平衡所需要的时间吸湿平衡所需要的时间 70%RH70%时，曲线斜率又明显地增大。时，曲线斜率又明显地增大。3 3.纤维种类不同，曲线的高低不同，吸湿能力纤维种类不同，曲线的高低不同，吸湿能力 强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿能力差的强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿能力差的 在下方，如腈纶、涤纶等在下方，如腈纶、涤纶等。吸湿等温线与温度有密切的依赖性，吸湿等温线与温度有密切的依赖性，所以一般都是在标准温度下试验所得。所以一般都是在标准温度下试验所得。如果温度过高过低，即使同一纤维，吸如果温度过高过低，即使同一纤维，吸湿等温线的形状，也会有很大的不同湿等温线的形状，也会有很大的不同。三、吸湿滞后性（吸湿保守现象）三、吸湿滞后性（吸湿保守现象）1.1.定义定义：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种 平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种 现象称之。现象称之。2 2.产生原因产生原因：a.a.势能梯度。势能梯度。b.b.大分子链的排列结构大分子链的排列结构 同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，而形成而形成吸湿滞后吸湿滞后圈圈。吸湿滞后值（即差值）与纤维的吸湿能力和相对吸湿滞后值（即差值）与纤维的吸湿能力和相对 湿度有关。在同一相对湿度条件下，吸湿性大的湿度有关。在同一相对湿度条件下，吸湿性大的 纤维，差值比较大。纤维，差值比较大。据资料表明，在标准状态下，差值为：据资料表明，在标准状态下，差值为：羊毛羊毛 2.0%2.0%，粘纤粘纤 1.8%1.8%2.0%2.0%，蚕丝蚕丝 1.2%1.2%，棉棉 0.9%0.9%，锦纶锦纶 0.25%0.25%，涤纶等涤纶等 吸湿等温线和放温等温线则基本重合。吸湿等温线和放温等温线则基本重合。吸湿滞后圈图吸湿滞后圈图3.3.应用应用 a.a.调湿和预调湿调湿和预调湿：调湿调湿：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前，：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前，需要将试样统一在标准状态下放置一定需要将试样统一在标准状态下放置一定 时间，使达到平衡回潮率。时间，使达到平衡回潮率。预调湿预调湿：为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差，为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差，需预先将材料在较低的温度下烘燥（一需预先将材料在较低的温度下烘燥（一 般为般为404050 50 去湿去湿0.50.5l hl h），），使纤维使纤维 的回潮率远低于测试所要求的回潮率。的回潮率远低于测试所要求的回潮率。然后再在标准状态下，使达到平衡回潮然后再在标准状态下，使达到平衡回潮 率。率。b.b.车间温湿度调节车间温湿度调节 如：纤维处于放湿时，车间空气如：纤维处于放湿时，车间空气的的RH%RH%RH%规定值规定值。四、吸湿等湿四、吸湿等湿线（线（RH%RH%一定，一定，W-TW-T的关系曲线的关系曲线)1.1.定义定义：纤维在一定的大气压力下，相对湿度一：纤维在一定的大气压力下，相对湿度一 定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线，定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线，称为吸湿等湿线。称为吸湿等湿线。2.2.曲线曲线：一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但 在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等 原因，平衡回潮率略有增加。原因，平衡回潮率略有增加。返回返回羊毛和棉的吸湿等湿线羊毛和棉的吸湿等湿线第三节第三节 影响纤维吸湿的因素影响纤维吸湿的因素 影响纤维回潮率的因素有影响纤维回潮率的因素有内因内因和和外因外因两个方面。两个方面。内在因素包括内在因素包括：l化学结构化学结构-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；l聚聚集集态态结结构构-纤纤维维的的结结晶晶度度、纤纤维维内内孔孔隙隙的的大大小小和和多多少；少；l形形态态结结构构-纤纤维维比比表表面面积积的的大大小小，截截面面形形状状、粗粗细细及及表面粗糙程度；纤维伴生物的性质和含量表面粗糙程度；纤维伴生物的性质和含量。外在条件包括外在条件包括：温湿度