第6章 紡織材料的吸濕性

第六章紡織材料的吸濕性吸濕性：是指紡織材料從氣態(tài)環(huán)境中吸著水分的能力。

潤(rùn)濕性：是指紡織材料從水溶液中吸著水分的能力。吸濕狀態(tài)影響到：纖維性能；紡織工藝；

織物舒適性；計(jì)重核價(jià)。第一節(jié)吸濕表征及吸濕機(jī)理一、纖維的吸濕指標(biāo)

1．回潮率與含水率

回潮率W：紡織材料中所含水分重量對(duì)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(duì)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。

目前基本上采用回潮率。

2．標(biāo)準(zhǔn)回潮率

——紡織材料在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，從吸濕達(dá)到平衡時(shí)的回潮率。標(biāo)準(zhǔn)大氣條件：（中國(guó)）氣壓：1個(gè)大氣壓；溫度：20℃；相對(duì)濕度：65%允許誤差：各國(guó)略有不同。通常在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕24h以上，合成纖維調(diào)濕4h以上。3.公定回潮率(Wk)——貿(mào)易上為了計(jì)重和核價(jià)的需要，由國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的各種紡織材料的回潮率。

——以標(biāo)準(zhǔn)回潮率為依據(jù)設(shè)立，但不等于標(biāo)準(zhǔn)回潮率?；旒徏喌墓ɑ爻甭?/p>

其中：Wi（%）—混紡材料中第i種纖維的公定回潮率；Pi（%）—混紡材料中第i種纖維的干重混紡比。4.平衡回潮率

——纖維材料在一定大氣條件下，吸、放濕作用達(dá)到平衡時(shí)的回潮率。有吸、放濕平衡回潮率之分，但常用吸濕平衡回潮率。平衡時(shí)間：?jiǎn)卫w維或3mg以下的纖維束，6s基本平衡；50g塊體需1h或更多時(shí)間達(dá)到平衡；100kg的棉包，達(dá)到平衡約要4-12個(gè)月。5.公定（標(biāo)準(zhǔn)）重量——紡織材料在公定（標(biāo)準(zhǔn)）回潮率時(shí)的重量。

式中：Ga紡織材料濕重；G0

紡織材料干重Wk公定回潮率；Wa實(shí)際回潮率干混比換算成投料比的計(jì)算。練習(xí)1.一批腈綸重1000g，取50g試樣烘干后稱得其干重為49.2g，求該批腈綸的回潮率和標(biāo)準(zhǔn)重量。（腈綸的公定回潮率為2.0%）2.一批原棉重98kg，測(cè)得回潮率為9.2%，求這批原棉的標(biāo)準(zhǔn)重量為多少？（原棉的公定回潮率為11.1%）3．計(jì)算干重比為55/45的棉/滌混紡紗的公定回潮率。

通常所說(shuō)的，如65/35的滌棉混紡紗，是干重混紡比，即各種纖維的干重占兩種纖維總干重的比例。混紡紗干重混紡比折算成濕重混紡比：纖維1：回潮率Ｗ1，濕重混比g1，干重混比g0纖維2:回潮率Ｗ2，濕重混比100-g1，干重混比100-g0計(jì)算公式例：滌綸實(shí)際回潮率0.3％，粘膠實(shí)際回潮率12％，為使滌/粘干重混紡比為65/35，求滌粘的濕重混紡比。練習(xí)：

滌綸實(shí)際回潮率0.3％，粘膠實(shí)際回潮率12％，為使滌/粘濕重混紡比為65/35，求滌粘的干重混紡比。二、纖維的吸濕機(jī)理——水分與纖維的作用及其附著與脫離過(guò)程。（一）水分子在纖維內(nèi)部存在形式1.直接水：紡織材料內(nèi)部的極性基團(tuán)吸水。極性基團(tuán)有：羊毛、蠶絲：---COOH，---NH2

，---OH棉：每個(gè)環(huán)上含有三個(gè)---OH粘膠：--OH；維綸：--OH腈綸：--CN強(qiáng)極性；錦綸：--CONH---結(jié)合力較強(qiáng)，主要是氫鍵力，放出熱量較多。2.間接水：直接水本身具有極性再吸水。結(jié)合力較弱，主要是范德華力，放出熱量較少。3.毛細(xì)水存在于纖維內(nèi)部的間隙中的水分子。結(jié)合力：氫鍵、范德華力、表面張力等，結(jié)合力小。4、吸濕過(guò)程水分子吸附至纖維表面水蒸氣向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，與纖維內(nèi)大分子上的親水性基團(tuán)結(jié)合水分子進(jìn)入纖維的縫隙孔洞，形成毛細(xì)水。第二節(jié)

影響纖維吸濕的因素

為什么粘膠纖維的吸濕能力大于棉為什么合成纖維的吸濕能力低于天然纖維？(一)纖維內(nèi)在因素

1．親水基團(tuán)的作用親水基團(tuán)的作用是影響吸濕性的最本質(zhì)因素。纖維大分子中，親水基團(tuán)的多少和極性強(qiáng)弱均能影響其吸濕能力的大小。數(shù)量越多，極性越強(qiáng)，纖維的吸濕能力越高。各種基團(tuán)對(duì)纖維素纖維，蛋白質(zhì)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。

羊毛：-CONH；-COOH,-NH2,-OH蠶絲：-CONH；-COOH,－NH2,-OH棉：每個(gè)葡萄糖剩基含三個(gè)OH；粘膠：-OH；維綸：-OH；腈綸：-CN強(qiáng)極性；錦綸：-CONH滌綸：含-COO-（酯基）、-CH2-，其吸水性弱

纖維素纖維：如棉、粘纖、銅氨等纖維，大分子中的每一葡萄糖?；?個(gè)―OH醋酯纖維中大部分羥基都被乙?；èDCOCH3）取代蛋白質(zhì)纖維：主鏈上含有親水性的酰胺基、氨基（―NH2）羧基（―COOH）等親水性基團(tuán)合成纖維：維綸：大分子中含有羥基（―OH），經(jīng)縮醛化后一部分羥基被封閉，吸濕性減小錦綸6、錦綸66：大分子中，每6個(gè)碳原子上含有一個(gè)酰胺基（―CONH―）腈綸：大分子中雖有極性強(qiáng)的氰基（―CN），但絕大部分形成規(guī)整排列滌綸、丙綸：缺少親水性基團(tuán)

2．纖維的結(jié)晶度和聚合度

結(jié)晶度增大，吸濕性減??；聚合度增大，游離基團(tuán)減小，吸濕性減??；取向度對(duì)材料的吸濕性幾乎無(wú)影響。

如，棉:結(jié)晶度70%左右，聚合度10000,回潮率8.5%

粘膠:結(jié)晶度30%左右，聚合度500左右,回潮率13%

如：棉經(jīng)絲光后，由于結(jié)晶度降低使吸濕量增加；棉和粘膠—同屬纖維素纖維，每一個(gè)葡萄糖剩基上都含有3個(gè)―OH，但棉纖維的結(jié)晶度為70％左右，而粘膠纖維僅30％左右，W粘膠>W棉。3.纖維的比表面積和內(nèi)部空隙（1）比表面積：?jiǎn)挝惑w積的纖維所具有的表面積。纖維的表面具有吸附作用。纖維的比表面積越大表面能越高，表面吸附的水分子數(shù)則越多，吸濕性越好。（2）纖維內(nèi)部孔隙內(nèi)部孔隙越多、越大，水分子越易進(jìn)入，纖維的吸濕能力越強(qiáng)。如：粘膠纖維結(jié)構(gòu)比棉纖維疏松，縫隙孔洞多，是其吸濕能力遠(yuǎn)高于棉的原因之一；合成纖維結(jié)構(gòu)一般比較致密，而天然纖維組織中有微隙，這也是天然纖維的吸濕能力遠(yuǎn)大于合成纖維的原因之一。4．纖維內(nèi)的伴生物和雜質(zhì)a.棉：含氮物質(zhì)，果膠，棉蠟，脂肪等。b.羊毛：油脂等。c.麻：膠質(zhì)。d.化學(xué)纖維表面的油劑

（二）外界因素

1．溫度的影響

在一般的情況下，隨著空氣和纖維材料溫度的提高，纖維的平衡回潮率將會(huì)下降。

2．相對(duì)濕度的影響

在一定溫度條件下，相對(duì)濕度越高，空氣中水蒸氣的壓力越大，水分子到達(dá)纖維表面的機(jī)會(huì)越多，纖維的吸濕也就較多。在溫度和濕度這兩個(gè)因素：對(duì)親水性纖維來(lái)說(shuō)，相對(duì)濕度對(duì)回潮率的影響是主要的；對(duì)疏水性的合成纖維來(lái)說(shuō)，溫度對(duì)回潮率的影響明顯。3.氣壓的影響4.纖維原來(lái)回潮率大小的影響

由吸濕滯后性我們可知，當(dāng)纖維材料置于一新的大氣條件下時(shí)，其從放濕達(dá)到平衡時(shí)的回潮率要高于從吸濕達(dá)到的回潮率。故纖維原來(lái)回潮率大小也有一定的影響?？偨Y(jié)影響纖維回潮率的因素有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。

內(nèi)在因素包括：化學(xué)結(jié)構(gòu)-纖維大分子親水基團(tuán)的數(shù)量和極性的強(qiáng)弱；聚集態(tài)結(jié)構(gòu)-纖維的結(jié)晶度、纖維內(nèi)孔隙的大小和多少；形態(tài)結(jié)構(gòu)-纖維比表面積的大小，截面形狀、粗細(xì)及表面粗糙程度；纖維伴生物的性質(zhì)和含量。

外在條件包括：溫濕度；氣壓；原來(lái)回潮率的大小?；卮馂槭裁凑衬z纖維、麻纖維的吸濕能力大于棉為什么合成纖維的吸濕能力低于天然纖維？1.纖維內(nèi)部的親水基團(tuán)2.結(jié)晶度、聚合度3.纖維的比表面積4.纖維表面伴生物含量及性質(zhì)第三節(jié)

大氣條件與纖維吸濕一、吸濕平衡

吸濕平衡：纖維在單位時(shí)間內(nèi)吸收的水分和放出水分在數(shù)量上接近相等，這種現(xiàn)象稱之。纖維吸、放濕是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。二、吸放濕等溫線(T一定，W-RH%的關(guān)系)

1.定義：

吸濕等溫線：在一定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因吸濕達(dá)到的平衡回潮率與大氣相對(duì)濕度的關(guān)系曲線；

放濕等溫線：在一定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因放濕達(dá)到的平衡回潮率與大氣相對(duì)濕度的關(guān)系曲線。2.常用纖維的吸濕等溫線吸濕等溫線與溫度有密切的依賴性，所以一般是在標(biāo)準(zhǔn)溫度下試驗(yàn)所得。不同溫度時(shí)的吸濕等溫線以棉為例，如下圖所示。

三、吸濕等濕線定義：纖維在一定的大氣壓力下，相對(duì)濕度一定時(shí)，平衡回潮率隨溫度而變化的曲線，稱為吸濕等濕線。返回羊毛和棉的吸濕等濕線四、吸濕滯后性（吸濕保守現(xiàn)象）

1.定義：同樣的纖維在一定的大氣溫濕度條件下，從放濕達(dá)到的平衡回潮率總是大于從吸濕達(dá)到的平衡回潮率的現(xiàn)象。

2.產(chǎn)生原因：

a.能量獲得概率的差異；b.水分子進(jìn)出的差異；c.纖維結(jié)構(gòu)的差異；d.水分子分布的差異；e.熱能作用的差異等。大氣相對(duì)濕度（％）纖維的吸濕滯后現(xiàn)象2.吸濕滯后性曲線

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）與纖維的吸濕能力和相對(duì)濕度有關(guān)。在同一相對(duì)濕度條件下，吸濕性大的纖維，差值比較大。據(jù)資料表明，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，差值為：羊毛

2.0%，

粘纖

1.8%～2.0%，蠶絲

1.2%，

棉

0.9%，錦綸0.25%，滌綸等吸濕等溫線和放溫等溫線則基本重合。3.應(yīng)用

a.調(diào)濕和預(yù)調(diào)濕：

調(diào)濕：將紡織材料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下平衡24小時(shí)，以減少由吸濕滯后性造成的測(cè)試誤差。

預(yù)調(diào)濕：將紡織材料在低溫下烘干，使其回潮率大大低于要達(dá)到的回潮率。

b.車(chē)間溫濕度調(diào)節(jié)

如：纖維處于放濕時(shí)，車(chē)間空氣的RH%<規(guī)定值；

纖維處于吸濕時(shí),車(chē)間空氣的RH%>規(guī)定值。第四節(jié)吸濕對(duì)紡織材料性能的影響

一、對(duì)重量的影響

Gk=G0×（1+Wk）

Gk=Ga×（1+Wk）/（1+Wa）二、對(duì)長(zhǎng)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(xiàn)出明顯的各向異性。不利之處：使織物變厚、變硬，是造成織物收縮的原因之一。織物吸濕前后織物結(jié)構(gòu)的變化

纖維吸濕膨脹的各向異性，會(huì)導(dǎo)致織物變厚、變硬并產(chǎn)生收縮?？椢锟s水的原理三、對(duì)密度的影響W增加，纖維密度增加；大多數(shù)纖維在W=4%～6%時(shí)密度最大。W再增加，纖維密度逐漸變小，因?yàn)槔w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(duì)機(jī)械性質(zhì)的影響

纖維吸濕后，其力學(xué)性質(zhì)如強(qiáng)力、伸長(zhǎng)、彈性、剛度等隨之變化。對(duì)強(qiáng)力的影響：a.一般規(guī)律是W增加，其強(qiáng)力會(huì)下降；b.吸濕能力差的纖維，W增加，強(qiáng)力變化不太顯著合成纖維由于較弱，所以吸濕后強(qiáng)力降低。c.棉、麻纖維，吸濕后強(qiáng)力反而增加；對(duì)纖維伸長(zhǎng)率的影響：W增加，伸長(zhǎng)率有所增加。