于偉東-物理化學(xué)-纖維的吸濕機(jī)理和理論教學(xué)課件

于偉東物理化學(xué)纖維的吸濕機(jī)理和理論第五節(jié)纖維的吸濕機(jī)理與理論主講:陳德濤·所謂吸濕機(jī)理是指水分與纖維的作用及其附著與脫離過程。纖維吸濕是比較復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象,從20世紀(jì)20年代末以來,許多研究者從不同角度對纖維的吸濕的機(jī)理提出了各種吸濕理論。、纖維材料的吸濕機(jī)理在眾多紡織纖維中天然纖維吸濕性比合成纖維好,在合成纖維中吸濕性差異也很大,主要原因有四個方面1親水基團(tuán)作用·2纖維結(jié)晶度·3纖維比表面積和內(nèi)部空隙4纖維中伴生物和雜質(zhì))纖維材料的吸濕機(jī)理1.親水基團(tuán)的作用a纖維大分子中,親水基團(tuán)的多少和基團(tuán)極性的強(qiáng)弱均對纖維的吸濕性有很大影響。如羥基(-0H)、酰胺基(-ON)、胺基(-NH2)、羧基(-c0oH)等都是較強(qiáng)的親水集團(tuán),它們與水分子的親和力很大,能與水分子形成化學(xué)結(jié)合水。這類基團(tuán)越多,纖維的吸濕能力越高。b纖維素纖維中,如棉、麻、粘膠等纖維,大分子中的每一葡萄糖?；腥齻€羥基,所以吸濕性很大。·醋酯纖維中葡萄糖?；系拇蟛糠至u基被乙酰取代,而乙酰基(-c0CH2)對水的吸引力不強(qiáng),因此,醋酯纖維的吸濕性較粘膠纖維低。蛋白質(zhì)纖維的主鏈上含有親水性的酰胺基(-cONH)側(cè)鏈中含有羥基(-0H)、氨基(-NH2)、羧基(-c00H)等親水基團(tuán),因此吸濕性好、合成纖維中含有親水基團(tuán)不多,所以吸濕性都較低。維綸纖維中,纖維大分子上的羥基經(jīng)縮醛化后,一部分被封閉,所以吸濕性減小。錦綸大分子中有酰胺基(-C0NH),也具有一定的吸濕性。腈綸大分子中的氰基(-CN),極性較大,但親水性弱,故吸濕性能力小。滌綸和丙綸中缺乏親水基團(tuán),故吸濕能力極差2.纖維的結(jié)晶度a纖維的結(jié)晶度越低,吸濕能力越強(qiáng)·天然纖維素纖維的X射線衍射圖表明,吸濕前后圖布余水在在分子每支交通水分子一般不能進(jìn)入結(jié)晶區(qū)。所以,纖維的吸濕主要發(fā)生在纖維大分子不規(guī)則排列的無定形區(qū)。因此,纖維的結(jié)晶度越低,吸濕能力越強(qiáng)。例如棉纖維經(jīng)絲光處理后,由于結(jié)晶度降低使吸濕量增加;棉和粘膠纖維是纖維素纖維,但棉的結(jié)晶度約為70%,而粘膠纖維僅為30%左右,所以粘膠纖維吸濕能力比棉高得多。b此外,在同樣結(jié)晶度條件下,微晶體的大小對吸濕性也有影響?！ひ话銇碚f,晶體顆粒小的總表面積大,晶體表面纖維大分子的親水基團(tuán)吸收水使吸濕性較大。如粘膠纖維芯層回潮率一般為11%12%,皮層的回潮率為13%14%,就是由于皮層的晶粒小而均勻分散,具有較大的晶區(qū)表面積的緣故。c纖維大分子的取向度一般認(rèn)為對吸濕性的影響很但聚合度對纖維吸濕能力有一定的影響。力大分子聚合度低的纖維,如果大分子端基是親水基團(tuán),其吸濕能力也較強(qiáng),如粘膠纖維3纖維的比表面積和內(nèi)部空隙比表面積:單位質(zhì)量纖維所具有的表面積;表面能:物質(zhì)表面分子由于引力不平衡,使它匕內(nèi)層分子具有多余的能量;·表面積越大,表面上的分子數(shù)越多,表面能也越大表面張力:在液體與氣體的界面上,液體的表面分子總是有力圖把自己表面收縮以求降低表面能的傾向·固體表面的吸附作用:纖維是固體,在固氣界面上,其表面能不能使它表面縮小,但它有吸附某種物質(zhì)以降低表面能的傾向;纖維的比表面積和內(nèi)部空隙·1纖維比表面積越大,表面能也越多,表面吸附能力越強(qiáng),纖維表面吸附水分子能力也越強(qiáng),表現(xiàn)為吸濕性越好2纖維內(nèi)部大分子排列越不規(guī)則,使大分子間空隙越多越大,纖維的吸濕能力也越強(qiáng)?！ぴ谖鼭駲C(jī)理中與纖維的比表面積和內(nèi)部空隙有關(guān)的兩個重要概念:(一)直接吸收水和間接吸收水:·直接吸收水:直接被纖維大分子上親水基團(tuán)吸附和纖維大分子起化學(xué)反應(yīng)的水分子。直接水分子間接吸收水:已被吸附的水分子,由于本身也有極性也可以吸附其它水分子間接水分子使后來被吸附的水分子積聚在上面。謝謝！61、奢侈是舒適的，否則就不是奢侈。——CocoChanel

62、少而好學(xué)，如日出之陽；壯而好學(xué)，如日中之光；志而好學(xué)，如炳燭之光?！獎⑾?/p>

63、三軍可奪帥也，匹夫不可奪志也。——孔丘