纤维的吸湿性

第四章纤维的吸湿性吸湿性：是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。润湿性：是指纺织材料从水溶液中吸着水分的能力。吸湿状态与多少影响到：纤维的性能纺织工艺织物舒适性纺织材料的计重核价第一节纤维的吸湿及吸湿机理一、纤维的吸湿与吸湿指标1.回潮率与含水率回潮率W：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干重的百分比。含水率M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿重的百分比。式中：Ga纺织材料湿重；G0纺织材料干重。目前基本上采用回潮率。100(%)00GGGWa回潮率100(%)0aaGGGM含水率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。2.标准状态下的回潮率国标准规定的为：大气压力：1个标准大气压，即101.3kPa（760mmHg柱）表4-1标准温湿度及允许误差级别标准温度(℃)标准相对湿度(%)A类B类120±127±265±2220±227±365±3320±327±565±5通常在标准大气条件下天然纤维调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上。常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率纤维种类标准回潮率（％）公定回潮率（％）原棉7~811.1苎麻（脱胶）7~812亚麻8~-1112黄麻12~16(生麻），9~13(熟麻）14细羊毛15~17--洗净毛--15山羊毛--15干毛条--18.25油毛条--19桑蚕丝8~911.0粘胶纤维13~1513醋酯纤维4~77涤纶0.4~0.50.4锦纶63.5~0.54.5锦纶664.2~4.54.5腈纶1.2~2.02.0维纶4.5~5.05丙纶00氯纶--0氨纶--13.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。——以标准回潮率为依据，但不等于标准回潮率。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(含水率10)桑蚕丝11聚酯纤维0.4棉纱8.5柞蚕丝11锦纶6/66/114.5洗净毛同质16亚麻12聚丙烯腈纤维2.0异质15苎麻16.28聚乙烯醇纤维5.0毛条干梳18.25洋麻14.94含氯纤维0.5油梳19黄麻生麻19.05聚丙烯纤维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粘胶纤维13玻璃纤维2.5表4-2几种常见纤维的公定回潮率连续好几天被梦魔和失眠所折磨，因为我实在沉浸在自己的悲伤里起不来，一想到自己的种种，就泪流满面，然后就控制不了悲伤的情绪。我一直觉得自己今年来一直很努力地去把生活中的每件事做好。从去年十月份到这里来工作，我几乎没有请过假，也很少迟到过，每天上班都是矜矜业业得做完工作中的所有事。总是力所能及地想多做点，做好点。我承认这是我自从工作后最认真对待的事情。我一直很少抱怨，所以当老板给我少算点工资的时候没抱怨过，被批评时候也坚持着，被误解的时候还是坚持着。甚至看到被不公平对待的时候我还是默默的付出。我以为自己做的已经足够好了，可是当挑战一次次来临时，我才发现自己那么脆弱，那么不堪一击。我用了三个月的时间不停的尝试，不停的失败。然后又用了两个月去重新对待另一个类似的工作，刚刚有点起色，可是打击又一次次接踵而来。看到自己努力了半年多的心血被毁掉，看到那么多的期待落空，看着空空的钱包，我真的想放声大哭。可是有谁能知道我的心酸，有谁能理解我的无奈。同样对待感情，我是开始多么认真努力地去经营。和他我面对家里父母的反对，我面临别人的冷嘲热讽，我一直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。niiikWbW1多种纤维混合时的公定回潮率：Wi——混合纤维各自的公定回潮率；bi——混合比；n——混合纤维种数。公定重量——纺织材料在公定回潮率时的重量。%)1(%)1(%)1(akakokWWGWGG4.平衡回潮率指纤维材料在一定大气条件下，吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率。吸湿平衡回潮率：纤维吸湿达到相对平衡状态时的回潮率；放湿平衡回潮率：纤维放湿达到相对平衡状态时的回潮率。相对湿度/%吸湿平衡回潮率Wae放湿平衡回潮率Wde初始回潮W0时间/h0时间/h0相对湿度/%图4-1纤维吸湿量-时间曲线二、吸放湿等温线(T一定，W-RH%的关系)1.定义：吸湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，纤维材料因吸湿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：在一定的大气压力和温度条件下，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。2.常用纤维的吸湿等温线特点：1.曲线都呈反S形，吸湿机理基本一致。2.RH=0%～15%时，曲线的斜率比较大；RH=15%～70%时，曲线的斜率比较小；RH70%时，曲线斜率又明显地增大。3.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；吸湿能力差的在下方，如腈纶、涤纶等。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。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。三、纤维的吸湿机理1.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：（1）吸收水——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。吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然有放热反应；直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水分子。如:-0H,-COOH,-CONH-,-NH2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。a.由于水分子的极性再吸着的水分子；b.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。(2)粘着水（表面吸附水）——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，没有明显的热反应，吸附也比较快。(3)毛细水——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。与纤维结构（结晶度）和纤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）。2．吸湿过程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，水分子进入纤维的缝隙孔洞，形成毛细水。3.吸湿理论图4-4直接间接吸收水（1）Peirce的二相理论图4-5相对湿度对吸收水分子数的影响纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分，适用于棉纤维吸湿图4-6相对湿度对回潮率的影响（2）Speakman的三相理论适用于羊毛吸湿第一相：与角朊分子侧链中的亲水基相结合的水；第二相：被吸着在主链的各极性基团上，并取代分子链段间的相互作用，由此对纤维的刚性有很大影响；第三相：填充在纤维空隙间和分子间的汽、液态水，发生在高湿度时。四、吸湿滞后性1.吸湿滞后现象回潮率/%WdeWaevd1va1vd2va2放湿吸湿vd1va1vd2va2滞后值δe实际滞后值δt图4-7纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线图4-8吸湿滞后性图吸湿滞后现象：从放湿得到的平衡回潮率总是高于从吸湿得到的平衡回潮率的现象。纤维材料所具有的这种性质被称为吸湿滞后性或吸湿保守性。同一种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。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，吸湿性大的纤维，差值比较大。常见纤维的吸湿滞后值：蚕丝：1.2%羊毛：2.0%粘胶：1.8%-2.0%棉：0.9％锦纶：0.25%2.吸湿滞后产生的原因能量获得概率的差异水分子进出的差异纤维结构的差异水分子分布的差异热能作用的差异此外还有纤维表面能的变化、反复吸湿的作用、其它杂质的带入等。五、影响纤维吸湿的因素影响纤维回潮率的因素有内因和外因两个方面。内在因素包括：化学结构-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；聚集态结构-纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少；形态结构-纤维比表面积的大小，截面形状、粗细及表面粗糙程度；纤维伴生物的性质和含量。外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的大小。(一)纤维内在因素1．亲水基团的作用纤维大分子中，亲水基团的多少和极性强弱均能影响其吸湿能力的大小。数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。各种基团对纤维素纤维，蛋白质纤维，合成纤维吸水性都有很大影响。如：羟基（-OH）、酰胺基（-NHCO-)、羧基-COOH）、氨基(-NH2)等。与水分子的亲和力很大，能与水分子形成化学结合水（吸收水）。纤维素纤维：如棉、粘纤、铜氨等纤维，大分子中的每一葡萄糖剩基含有3个-OH，在水分子和-OH之间可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中大部分羟基都被乙酸基（-COCH3）取代，而乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维的吸湿性较低。蛋白质纤维：主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一NH2）、羧基（一COOH）等亲水性基团，因此吸湿性很好，尤其是羊毛，侧链中亲水基团较蚕丝更多，故其吸湿性优于蚕丝。合成纤维：维纶——大分子中含有羟基（一OH），经缩醛化后一部分羟基被封闭，吸湿性减小，但在合纤中其吸湿能力最好。锦纶6、锦纶66——大分子中，每6个碳原子上含有一个酰胺基（-CONH-），所以也具有一定的吸湿能力。腈纶——大分子中只有亲水性弱的极性基团氰基（-CN），故吸湿能力小。涤纶、丙纶——因缺少亲水性基团，故吸湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。2．纤维的结晶度纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。在同样的结晶度下，微晶体的大小对吸湿性也有影响。一般来说，晶体小的吸湿性较大。如：棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿量增加；棉和粘胶—同属纤维素纤维，每一个葡萄糖剩基上都含有3个一OH，但棉纤维的结晶度为70％左右，而粘胶纤维仅30％左右，W粘胶W棉。纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力越强。如：粘胶纤维结构比棉纤维疏松，缝隙孔洞多，是其吸湿能力远高于棉的原因之一；合成纤维结构一般比较致密，而天然纤维组织中有微隙，这也是天然纤维的吸湿能力远大于合成纤维的原因之一。3．纤维的比表面积纤维的比表面积越大，表面能也就越大，表面吸附能力越强，吸附的水分子数也越多，吸湿性越好。细纤维的比表面积大，比粗纤维的回潮率偏大些。4．纤维内的伴生物和杂质a.棉b.羊毛c.麻d.丝E。化学纤维表面的油剂（二）外界因素1．温度的影响在一般的情况下，随着空气和纤维材料温度的提高，纤维的平衡回潮率将会下降。2．相对湿度的影响在一定温度条件下，相对湿度越高，空气中水蒸气的压力越大，也即是单位体积空气内的水分子数目越多，水分子到达纤维表面的机会越多，纤维的吸湿也就较多。在温度和湿度这两个因素：对亲水性纤维来说，相对湿度对回潮率的影响是主要的，对疏水性的合成纤维来说，温度对回潮率的影响明显。3.气压的影响4.纤维原来回潮率大小的影响由吸湿滞后性我们可知，当纤维材料置于一新的大气条件下时，其从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达到的回潮率。故纤维原来回潮率大小也有一定的影响。第二节吸湿性的测量一、直接测量法1.烘箱干燥法（箱内热称、箱外热称、箱外冷称）2.红外线干燥法3.高频加热干燥法4.真空干燥法5.吸湿剂干燥法二、间接测试法1.电阻测湿法2.电容式测湿法3.微波吸收法4.红外光谱法第三节吸湿对纤维性质的影响一、对重量的影响Gk=Go*（100+Wk）/100，Gk=Ga*（100+Wk）/（100+Wa）二、对长度和横截面积的影响纤维吸湿后体积膨胀，横向膨胀大而纵向膨胀小，表现出明显的各向异性。纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率如下式：Sd=⊿D/D；Sl=⊿L/L；Sa=⊿A/A；Sv=⊿V/V式中：D、L、A、V—纤维原来的直径、长度、截面积和体积；⊿D、⊿L、⊿A、⊿V—纤维膨胀后，其直径、长度、截面积和体积的增加值。各种纤维在水中的膨胀性能表纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即SdSl。同一纤维，可根据吸湿膨胀后各向异性的大小来判断大分子的取向度