4-第四章-纖維的吸濕性r1匯總

第四章纖維的吸濕性吸濕性：是指紡織材料從氣態(tài)環(huán)境中吸著水分的力量?；蚣徔棽牧显诳諝庵形』蚍懦鏊魵獾牧α俊?/p>

潤濕性：是指紡織材料從水溶液中吸著水分的力量。吸濕狀態(tài)與多少影響到：纖維的性能紡織工藝織物舒適性紡織材料的計重核價第一節(jié)纖維的吸濕及吸濕機理一、纖維的吸濕與吸濕指標

1.回潮率與含水率

回潮率W：紡織材料中所含水分重量對紡織材料干重的百分比。含水率M：紡織材料中所含水分重量對紡織材料濕重的百分比。

式中：Ga紡織材料濕重；G0紡織材料干重。

目前根本上承受回潮率。紡織材料在標準大氣條件下，從吸濕到達平衡時測得的平衡回潮率。2.標準狀態(tài)下的回潮率國標準規(guī)定的為：

大氣壓力：1個標準大氣壓，即101.3kPa〔760mmHg柱〕

表4-1標準溫濕度及允許誤差級別標準溫度(℃)標準相對濕度(%)A類B類120±127±265±2220±227±365±3320±327±565±5

通常在標準大氣條件下自然纖維調濕24h以上，合成纖維調濕4h以上。常用纖維的標準狀態(tài)下的回潮率和公定回潮率

纖維種類標準回潮率（％）公定回潮率（％）原棉7~811.1苧麻（脫膠）7~812亞麻8~-1112黃麻12~16(生麻），9~13(熟麻）14細羊毛15~17--洗凈毛--15山羊毛--15干毛條--18.25油毛條--19桑蠶絲8~911.0粘膠纖維13~1513醋酯纖維4~77滌綸0.4~0.50.4錦綸63.5~0.54.5錦綸664.2~4.54.5腈綸1.2~2.02.0維綸4.5~5.05丙綸00氯綸--0氨綸--13.公定回潮率——貿易上為了計重和核價的需要，由國家統(tǒng)一規(guī)定的各種紡織材料的回潮率。

——以標準回潮率為依據，但不等于標準回潮率。纖維種類公定回潮率(%)纖維種類公定回潮率(%)纖維種類公定回潮率(%)原棉11.1(含水率10)桑蠶絲11聚酯纖維0.4棉紗8.5柞蠶絲11錦綸6/66/114.5洗凈毛同質16亞麻12聚丙烯腈纖維2.0

異質15苧麻16.28聚乙烯醇纖維5.0毛條干梳18.25洋麻14.94含氯纖維0.5

油梳19黃麻生麻19.05聚丙烯纖維1.0精梳落毛16

熟麻14.94醋酯纖維7.0山羊絨15大麻14.94銅氨纖維13.0兔毛15粘膠纖維13玻璃纖維2.5表4-2幾種常見纖維的公定回潮率常用紗線的公定回潮率自然纖維由于有雜質和伴生物，紗線的公定回潮率與纖維的公定回潮率不全都。多種纖維混合時的公定回潮率：Wi——混合纖維各自的公定回潮率；bi——混合比；n——混合纖維種數。公定重量

——紡織材料在公定回潮率時的重量。4.平衡回潮率指纖維材料在肯定大氣條件下，吸、放濕作用到達平衡穩(wěn)態(tài)時的回潮率。吸濕平衡回潮率：纖維吸濕到達相對平衡狀態(tài)時的回潮率；放濕平衡回潮率：纖維放濕到達相對平衡狀態(tài)時的回潮率。圖4-1纖維吸濕量-時間曲線二、吸放濕等溫線(T肯定，W-RH%的關系)

1.定義：

吸濕等溫線：在肯定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因吸濕到達的平衡回潮率與大氣相對濕度的關系曲線；

放濕等溫線：在肯定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因放濕到達的平衡回潮率與大氣相對濕度的關系曲線。

2.常用纖維的吸濕等溫線

特點：1.曲線都呈反S形，吸濕機理根本全都。

2.RH=0%～15%時，曲線的斜率比較大；RH=15%～70%時，曲線的斜率比較??；RH>70%時，曲線斜率又明顯地增大。

3.纖維種類不同，曲線的凹凸不同，吸濕力量強的在上方，如羊毛、粘膠；吸濕力量差的在下方，如腈綸、滌綸等。吸濕等溫線與溫度有親密的依靠性，所以一般都是在標準溫度下試驗所得。假設溫度過高過低，即使同一纖維，吸濕等溫線的外形，也會有很大的不同。三、纖維的吸濕機理

1.吸著水分的種類

依據水分子在纖維中存在的方式不同，可分為三種：

〔1〕吸取水

——由于纖維中極性基團的極化作用而吸著的水。

吸取水是纖維吸濕的主要緣由。

吸取水屬于化學吸著，是一種化學鍵力，因此必定

有放熱反響；

直接吸取水：由于纖維中親水基團的作用而吸著的水分子。

如:-0H,-COOH

,-CONH-

,-NH2

結合力較強，主要是氫鍵力，放出熱量較多

間接吸取水：其他被吸著的水分子。

a.由于水分子的極性再吸著的水分子；

b.纖維中其他物質的親水基團所吸引的水分子。

結合力較弱，主要是范德華力，放出熱量較少。(2)粘著水〔外表吸附水〕

——纖維因外表能而吸附的水分子。

毛細水和粘著水屬于物理吸著，是范德華力，沒有明顯的熱反響，吸附也比較快。(3)毛細水

——纖維無定形區(qū)或纖維集合體纖維間存在空隙，由于毛細管的作用而吸取的水分。與纖維構造〔結晶度〕和纖維集合體的構造有關

微毛細水：存在于纖維內部微小間隙之中的水分子；

大毛細水：存在于纖維內部較大間隙之中的水分子?！伯敐穸容^高時〕。

2．吸濕過程

水分子先吸附至纖維外表，水蒸氣向纖維內部集中，與纖維內大分子上的親水性基團結合，水分子進入纖維的縫隙孔洞，形成毛細水。

3.吸濕理論圖4-4直接間接吸取水〔1〕Peirce的二相理論圖4-5相對濕度對吸取水分子數的影響纖維的吸濕包括直接吸取水分和間接吸取水分，適用于棉纖維吸濕圖4-6相對濕度對回潮率的影響〔2〕Speakman的三相理論適用于羊毛吸濕第一相：與角盶分子側鏈中的親水基相結合的水；其次相：被吸著在主鏈的各極性基團上，并取代分子鏈段間的相互作用，由此對纖維的剛性有很大影響；第三相：填充在纖維空隙間和分子間的汽、液態(tài)水，發(fā)生在高濕度時。四、吸濕滯后性

1.吸濕滯后現象圖4-7纖維吸濕、放濕的回潮率-時間曲線圖4-8吸濕滯后性圖

吸濕滯后現象：從放濕得到的平衡回潮率總是高于從吸濕得到的平衡回潮率的現象。纖維材料所具有的這種性質被稱為吸濕滯后性或吸濕保守性。同一種纖維的吸濕等溫線與放濕等溫線并不重合，而形成吸濕滯后圈。吸濕滯后值〔即差值〕與纖維的吸濕力量和相對濕度有關。在同一相對濕度條件下，吸濕性大的纖維，差值比較大。常見纖維的吸濕滯后值：蠶絲：1.2%羊毛：2.0%粘膠：1.8%-2.0%棉：0.9％錦綸：0.25%2.吸濕滯后產生的緣由能量獲得概率的差異水分子進出的差異纖維構造的差異水分子分布的差異熱能作用的差異此外還有纖維外表能的變化、反復吸濕的作用、其它雜質的帶入等。五、影響纖維吸濕的因素

影響纖維回潮率的因素有內因和外因兩個方面。

內在因素包括：化學構造-纖維大分子親水基團的數量和極性的強弱；聚攏態(tài)構造-纖維的結晶度、纖維內孔隙的大小和多少；形態(tài)構造-纖維比外表積的大小，截面外形、粗細及外表粗糙程度；纖維伴生物的性質和含量

。

外在條件包括：溫濕度；氣壓；原來回潮率的大小。(一)纖維內在因素1．親水基團的作用纖維大分子中，親水基團的多少和極性強弱均能影響其吸濕力量的大小。數量越多，極性越強，纖維的吸濕力量越高。各種基團對纖維素纖維，蛋白質纖維，合成纖維吸水性都有很大影響。如：羥基〔-OH〕、酰胺基〔-NHCO-)、羧基-COOH〕、氨基(-NH2)等。與水分子的親和力很大，能與水分子形成化學結合水〔吸取水〕。纖維素纖維：如棉、粘纖、銅氨等纖維，大分子中的每一葡萄糖剩基含有3個-OH，在水分子和-OH之間可形成氫鍵，所以吸濕性較大。醋酯纖維中大局部羥基都被乙酸基〔-COCH3〕取代，而乙酸基對水的吸引力又不強，因此醋酯纖維的吸濕性較低。蛋白質纖維：

主鏈上含有親水性的酰胺基、氨基〔一NH2〕、羧基〔一COOH〕等親水性基團，因此吸濕性很好，尤其是羊毛，側鏈中親水基團較蠶絲更多，故其吸濕性優(yōu)于蠶絲。合成纖維：維綸——大分子中含有羥基〔一OH〕，經縮醛化后一局部羥基被封閉，吸濕性減小，但在合纖中其吸濕力量最好。錦綸6、錦綸66——大分子中，每6個碳原子上含有一個酰胺基〔-CONH-〕，所以也具有肯定的吸濕力量。腈綸——大分子中只有親水性弱的極性基團氰基〔-CN〕，故吸濕力量小。滌綸、丙綸——因缺少親水性基團，故吸濕力量極差，尤其是丙綸根本不吸濕。2．纖維的結晶度纖維的結晶度越低，吸濕力量就越強。在同樣的結晶度下，微晶體的大小對吸濕性也有影響。一般來說，晶體小的吸濕性較大。如：棉經絲光后，由于結晶度降低使吸濕量增加；棉和粘膠—同屬纖維素纖維，每一個葡萄糖剩基上都含有3個一OH，但棉纖維的結晶度為70％左右，而粘膠纖維僅30％左右，W粘膠>W棉。纖維無定形區(qū)內縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕力量越強。如：粘膠纖維構造比棉纖維疏松，縫隙孔洞多，是其吸濕力量遠高于棉的緣由之一；合成纖維構造一般比較致密，而自然纖維組織中有微隙，這也是自然纖維的吸濕力量遠大于合成纖維的緣由之一。3．纖維的比外表積纖維的比外表積越大，外表能也就越大，外表吸附力量越強，吸附的水分子數也越多，吸濕性越好。細纖維的比外表積大，比粗纖維的回潮率偏大些。4．纖維內的伴生物和雜質a.棉b.羊毛c.麻d.化學纖維外表的油劑〔二〕外界因素1．溫度的影響

在一般的狀況下，隨著空氣和纖維材料溫度的提高，纖維的平衡回潮率將會下降。

2．相對濕度的影響在肯定溫度條件下，相對濕度越高，空氣中水蒸氣的壓力越大，也即是單位體積空氣內的水分子數目越多，水分子到達纖維外表的時機越多，纖維的吸濕也就較多。在溫度和濕度這兩個因素：對親水性纖維來說，相對濕度對回潮率的影響是主要的，對疏水性的合成纖維來說，溫度對回潮率的影響明顯。3.空氣流速的影響4.纖維原來回潮率大小的影響

由吸濕滯后性我們可知，當纖維材料置于一新的大氣條件下時，其從放濕到達平衡時的回潮率要高于從吸濕到達的回潮率。故纖維原來回潮率大小也有肯定的影響。其次節(jié)吸濕性的測量一、直接測量法 1.烘箱枯燥法 2.紅外線枯燥法 3.高頻加熱枯燥法 4.真空枯燥法 5.吸濕劑枯燥法二、間接測試法 1.電阻測濕法 2.電容式測濕法 3.微波吸取法 4.紅外光譜法第三節(jié)吸濕對纖維性質的影響一、對重量的影響

Gk=Go*〔100+Wk〕/100，

Gk=Ga*〔100+Wk〕/〔100+Wa〕二、對長度和橫截面積的影響

纖維吸濕后體積膨脹，橫向膨脹大而縱向膨脹小，表現出明顯的各向異性。纖維的膨脹值可用直徑、長度、截面積和體積的增大率如下式：

Sd=⊿D/D；Sl=⊿L/L；Sa=⊿A/A；Sv=⊿V/V

式中：D、L、A、V—纖維原來的直徑、長度、截面積和體積；⊿D、⊿L、⊿A、⊿V—纖維膨脹后，其直徑、長度、截面積和體積的增加值。各種纖維在水中的膨脹性能表纖維吸濕膨脹具有明顯的各向異性，即Sd>Sl。同一纖維，可依據吸濕膨脹后各向異性的大小來推斷大分子的取向度。不利之處：使織物變厚、變硬，是造成織物收縮的緣由之一。三、對密度的影響W增加，纖維密度增加；大多數纖維在W=4%～6%時密度最大。W再增加，纖維密度漸漸變小，由于纖維體積顯著膨脹，而水的比重小于纖維。幾種纖維密度隨回潮率變化圖四、對機械性質的影響

纖維吸濕后，其力學性質如強力、伸長、彈性、剛度等隨之變化。對強力的影響：a.一般規(guī)律是W增加，其強力會下降；b.吸濕力量差的纖維，W增加，強力變化不太顯著c.棉、麻纖維，吸濕后強力反而增加；常見纖維在潤濕狀態(tài)下強伸度變化表

*對纖維伸長率的影響：

W增加，伸長率有所增加；這是由于水分子進入纖維內部后，減弱了大分子間的結合力，使它在受外力作用時簡潔伸直和產生相對滑移的原因。

*對纖維的脆性、硬性有所減小，塑性變形增加，摩擦系數有所增加。

溫濕度對紡織加工的影響很大，主要就是由于纖維吸濕后機械性能發(fā)生變化引起的。.纖維的剛性和彈性還影響到纖維的相互抱合，使紗線的構造和質量受到影響；吸濕性對纖維變形的影響，反映在加工成品如紗線和織物的長度或尺寸上的不穩(wěn)定。如回潮率太低，則纖維或紗線的剛性變大，加工中

易于斷裂，如回潮率太高，則纖維中的雜質難于清

除同時易于相互糾纏成結或繞在機件上，影響加工

的正常進展。五、對熱學性質的影響纖維吸濕放熱1.緣由：由于空氣中的水分子被纖維大分子上的極性基因所吸引而與之結合，分子的動能降低而轉換為熱能被釋放出來的原因。2.指標：吸濕微分熱：纖維在給定回潮率時吸著1克水放出的熱量。單位為J/g〔水〕