第六章纺织材料的吸湿性

第六章纺织材料的吸湿性2第一节吸湿指标和吸湿机理一、吸湿指标（一）回潮率与含水率1.回潮率:2.含水率:G—纺织材料湿重；G0—纺织材料干重。3.换算：W=M/(1-M),M=W/(1+W)G=G0/(1-M),G=G0×(1+W)%100%100000GGGMGGGW3（二）标准回潮率标准回潮率:纺织材料在标准大气条件下放置一段时间后所达到的平衡回潮率。标准大气条件:温度－－20℃±1℃；相对湿度－－65%±2%4（三）公定回潮率(Wk)公定回潮率：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。（纯粹是为工作方便而选定的，接近但不是标准回潮率）。天然纤维因含有杂质及伴生物，纤维的公定回潮率和纱线的公定回潮率常不一致。常见纤维的公定回潮率如下表。5纤维种类公定回潮率(%)纤维种类公定回潮率(%)纤维种类公定回潮率(%)原棉11.1桑蚕丝11涤纶0.4棉纱8.5柞蚕丝11锦纶4.5洗净毛同质16亚麻12腈纶2.0异质15苎麻16.28维纶5.0毛条干梳18.25洋麻14.94氯纶0.5油梳19黄麻生麻19.05丙纶1.0精梳落毛16熟麻14.94醋酯纤维7.0山羊绒15大麻14.94铜氨纤维13.0兔毛15粘胶13玻璃纤维2.5（石蜡乳剂含量）几种常见纤维的公定回潮率6混合材料或混纺纱的公定回潮率：iiPWW＝混式中：Wi—纯纺材料的公定回潮率；Pi—干重混纺比，以百分数表示。例：求Ｔ65/Ｃ35混纺纱的公定回潮率。（涤Wk=0.4％，棉Wk=8.5％)%42.3%35%5.8%65%4.0混解：WP325公式有误！应把括号前的“100”去掉。7（四）标准重量Gk(公定重量)纺织材料在公定回潮率时的重量叫“标准重量”，也称“公定重量”。)1(11110kakakWGWWGG实际回潮率公定回潮率标准重量＝称见重量式中：Ga－称见重量（实际湿重）;Wa－实际回潮率；G0－干重。8通常所说的，如65/35的涤棉混纺纱，是干重混纺比，即各种纤维的干重占两种纤维总干重的比例。而两种纤维的实际回潮率不同，混纺纱吸湿后各纤维的湿重不同，故各湿重占混纺纱总湿重的比例不同。混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比：纤维1：回潮率Ｗ1，湿重混比g1，干重混比g0纤维2:回潮率Ｗ2，湿重混比100-g1，干重混比100-g0计算公式：)100/1)(100()100/1(100201011WgWgggP326公式有误！9例：Ｔ实际回潮率0.3％，粘胶实际回潮率12％，为使二者干重混纺比为65/35，求涤粘的湿重混纺比。)100/1)(100()100/1(100201011WgWggg。）为粘的湿重混比（投料比涤）（解：5.37/5.62/5.375.621005.62)12.01)(65100()003.01(6510012111gggg10例：Ｔ实际回潮率0.3％，粘胶实际回潮率12％，为使二者干重混纺比为65/35，求涤粘的湿重混纺比。%5.62%)121(35%)3.01(65%)3.01(6521X）解：（％公式：100)1()1(niiiiiiWYWYX%5.37%)121(35%)3.01(65%)121(352X。粘的湿重混比为涤5.37/5.62/%5.37%5.621112XX或11二、吸湿机理（影响吸湿的内因）（一）亲水基团的作用亲水基团是影响吸湿性的最本质因素，数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。亲水基团：-COOH-,-NH2,-OH,-CONH（酰胺基）12棉、粘胶:-OH；棉羊毛羊毛：-CONH,-COOH,-NH2,-OH蚕丝：-CONH,-COOH（少）,-NH2,-OH亲水基团：-COOH-,-NH2,-OH,-CONH13维纶：-OH；腈纶：-CN强极性；锦纶：-CONH涤：含-COO-、-CH2-，其吸水性弱[CH2－CH]nOH[NH(CH2)6－NHCO－(CH2)4CO]n[CH2－CH]nCN亲水基团：-COOH-,-NH2,-OH,-CONH14水分子在纤维中的存在形式（1）直接水：亲水性基团直接吸着的水（2）间接水：直接水本身因具有极性而再吸着的水15间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙中成为微毛细水，当湿度很高时，间接吸收的水分子可以填充到纤维内部较大的间隙中，成为大毛细水，大毛细水的结合力除氢键引力以外包括范德华力、表面张力等，所以结合力小。16（二）内部结构的影响化学组成相同的纤维，吸湿性不一定相同，因内部结构不同。1.结晶度大，吸湿性小（吸湿主要发生在无定形区）。如：棉经丝光后，因结晶度降低使吸湿性增加；棉结晶度70%左右，粘胶结晶度30%左右，粘胶吸湿性好于棉。17182.取向度对材料的吸湿性几乎无影响。3.聚合度增大，游离基团减小，吸湿性减小。如，棉聚合度10000,回潮率8.5%；粘胶聚合度500左右,回潮率13%。19（三）纤维的比表面积和内部孔隙1.比表面积单位体积的纤维所具有的表面积，称~。比表面积大，表面吸附作用越强，吸湿性越好。细纤维比粗纤维比表面积大、回潮率大。表面吸附：材料表面的分子比内部分子有多余的能量（称表面能），具有吸附作用，能吸收大气中的水分子。2.内部孔隙纤维内的孔隙越多越大，水分子越易进入，纤维的吸湿能力越强。粘胶比棉疏松，吸湿能力比棉高。20（四）纤维内的伴生物和杂质纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。a.棉纤维中有含氮物质、果胶（易吸水）；棉蜡、脂肪（不易吸水）等；b.羊毛表面的油脂（拒水）；c.麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶；d.化学纤维表面的油剂；21第二节大气条件与纤维吸湿一、吸湿平衡与平衡回潮率（时间对回潮率的影响）1.吸湿平衡当进入纤维中的水分子数量多于从纤维内逸出的水分子数时，纤维的回潮率增加，即吸湿，反之，则为放湿。当吸放湿速度相同时就达到了吸湿平衡。2.平衡回潮率纤维材料在一定的大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳定的回潮率，称～。分为吸湿平衡回潮率和放湿平衡回潮率。223.吸、放湿平衡回潮率与时间的关系(1)都是对数曲线；(2)起始段快，以后减慢直至平衡；(3)吸湿平衡所需时间小于放湿平衡所需时间；(4)吸放湿平衡回潮率不等。23二、温度恒定，相对湿度与平衡回潮率的关系（大气湿度对回潮率的影响）1.吸湿等温线和放湿等温线吸湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下，纤维材料因吸湿而达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。放湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下，纤维材料因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。242.吸湿等温线的特点：（1）曲线呈上升趋势。表明随着相对湿度的增大，回潮率增大。（2）曲线都呈反S形。表明吸湿机理基本一致。0-15%斜率大，吸湿速率快，极性基团吸水。15%-70%斜率小，吸湿速率慢，间接吸附水。70%-100%斜率大，吸湿速率快，吸湿膨胀。（3）纤维种类不同，曲线的高低不同。表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同的。25吸湿等温线与温度有密切的依赖性，所以一般是在标准温度下试验所得。不同温度时的吸湿等温线以棉为例，如下图所示。26三、吸湿滞后性（原有的湿度对平衡回潮率的影响）1.定义同样的纤维材料在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率，这一性能称为材料的吸湿滞后性，也称吸湿保守现象。纤维吸、放湿与时间的关系272.吸湿滞后性曲线纤维的吸湿滞后现象同一纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，而形成吸湿滞后圈。湿滞的差值（吸湿滞后性造成的差值）与纤维的吸湿性有关，吸湿性好，差值大。湿滞差值的大小还与纤维原有的回潮率有关。如图中b→b1（由吸湿状态重新放湿），a→a1（由放湿状态重新吸湿）。28a-b，c-d都处于吸湿等温线和放湿等温线之间。纤维的实际平衡回潮率处于两条线之间的某一值，通常讲的平衡回潮率是指理论平衡回潮率，即两曲线的中间值。纤维的吸湿滞后现象293.吸湿滞后产生的原因一般认为，吸湿时大分子间的连接点被迫拆开，而与水分子形成氢健结合；放湿时，由于大分子上较多的极性基团对水分子的吸引，阻止水分子的离去，造成放湿时的平衡回潮率大。304.吸湿滞后对实际工作的指导意义（1）预调湿调湿:实验前将试样在标准状态下放置一定时间，使达到平衡回潮率。预调湿：预先将材料在较低的湿度下去湿，使纤维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，使达到平衡回潮率。（2）车间温湿度调节纤维处于放湿时：纤维处于吸湿时：车间的湿度规定值车间的湿度规定值31四、湿度恒定温度与平衡回潮率的关系（温度对回潮率的影响）1.吸湿等湿线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。羊毛和棉的吸湿等湿线322.曲线特点温度愈高，平衡回潮率愈低。但在高温高湿的条件下，平衡回潮率略有增加。羊毛和棉的吸湿等湿线33五、影响回潮率的外因（总结）1.温度温度升高，平衡回潮率下降。2.相对湿度温度一定，相对湿度越高，纤维吸湿越大。亲水性纤维，相对湿度的影响是主要的，疏水性纤维，温度的影响明显。343.原来回潮率的大小从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达到的回潮率。4.空气流速的影响当空气流速快时，纤维的平衡回潮率降低。35第四节吸湿性对纺织材料的影响一、对重量的影响纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成比例地增加。二、对长度和横截面积的影响吸湿后纤维体积膨胀，且横向膨胀远远大于纵向膨胀。原因：大分子沿轴向排列，吸湿后分子间距增大；大分子构型改变。36织物吸湿前后织物结构的变化纤维吸湿膨胀的各向异性，会导致织物变厚、变硬并产生收缩，干燥后仍无法恢复。缩水的利弊？弊：织物变小、变短；利：制作雨衣、水龙带。37三、对密度和体积的影响开始密度随着回潮率的增大而增大，以后随着回潮率的增大而减小。纤维密度随回潮率的变化38四、对机械性质的影响1.对强力的影响一般纺织材料强力随吸湿增大而减小（棉、麻除外），粘胶湿强下降非常显著。水分子进入之后拆开了大分子之间的交联，分子间力减小，大分子易滑脱，故强力降低。棉、麻聚合度、结晶度较高，纤维断裂主要表现为分子本身的断裂，水分对纤维大分子间结合力的减弱不明显，而一些大分子链上的缠结被拆开，受力分子链增加，强力提高。392.对断裂伸长的影响W增加，伸长有所增加。原因在于纤维断裂时大分子的滑移。3.对摩擦系数的影响随吸湿的增大，摩擦系数增大。40五、对热学性质的影响1.吸湿放热纤维在吸湿时会放出热量，这是由于运动中的水分子被纤维大分子吸附时，水分子会将动能转化成热能而释放。2.指标吸湿微分热：纤维在给定回潮率下吸着1g水放出的热量。吸湿积分热：1g干燥纤维从某一回潮率吸湿达到完全润湿，所放出的总热量。413.应用（1）吸湿放热与保暖性（2）吸湿放热与纺织材料储存（3）吸湿放热与热工计算42六、对电学性质的影响回潮率增大，质量比电阻下降，减缓静电现象。七、对光学性质的影响回潮率升高时，纤维的光折射率下降。43第五节吸湿性的测试方法一、直接测试方法直接获取纤维中水分重量的测量方法称为直接测量法，即称取材料的实际重量和驱除水分后的重量求得。驱除材料中水分方法：烘箱法、红外线辐射法、高频加热干燥法、吸湿剂干燥法等。44二、间接测试方法利用纤维材料中含水多少与某些物理性质(如电阻、电容、水分子振动吸收能等)密切相关的原理，通过测量这些性质来推测含水率或回潮潮率。这类方法测量迅速、不损伤纤维，可在线测量。但干扰因素较多，结果的稳定性和准确性受到影响。如，电学测定法（电阻、电容）、微波吸收法和红外测湿法。45思考题及难点：1.吸湿机理2.吸湿滞后性3.公定回潮率4.吸湿对纺织材料性能的影响