紡織材料4纖維的吸濕性

第四章纖維的吸濕性吸濕性：是指紡織資料從氣態(tài)環(huán)境中吸著水分的才干。或紡織資料在空氣中吸收或放出水蒸氣的才干。

潤(rùn)濕性：是指紡織資料從水溶液中吸著水分的才干。吸濕形狀與多少影響到：纖維的性能紡織工藝織物溫馨性紡織資料的計(jì)重核價(jià)第一節(jié)吸濕表征及吸濕機(jī)理一、纖維的吸濕目的

1．回潮率與含水率回潮率W：紡織資料中所含水分分量對(duì)紡織資料干重的百分比。含水率M：紡織資料中所含水分分量對(duì)紡織資料濕重的百分比。

式中：Ga紡織資料濕重；G0紡織資料干重。

目前根本上采用回潮率。2．規(guī)范回潮率〔1〕規(guī)范大氣條件國(guó)際規(guī)范中的規(guī)定為：溫度〔T〕：20±3℃〔熱帶為27℃〕相對(duì)濕度〔RH%〕：65±3%大氣壓力：86~106kPa視各國(guó)地理環(huán)境而定。國(guó)規(guī)范規(guī)定的為：

大氣壓力：1個(gè)規(guī)范大氣壓，即101.3kPa

〔760mmHg柱〕

溫、濕度的動(dòng)搖范圍：

一級(jí)規(guī)范：T20±2℃，RH65±2%；

二級(jí)規(guī)范：T20±2℃，RH65±3%；

三級(jí)規(guī)范：T20±2℃，RH65±5%。

〔2〕規(guī)范回潮率

——紡織資料在規(guī)范大氣條件下，從吸濕到達(dá)平

衡時(shí)測(cè)得的平衡回潮率。

通常在規(guī)范大氣條件下調(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)的需求，由國(guó)家一致規(guī)定的各種紡織資料的回潮率?！砸?guī)范回潮率為根據(jù)，但不等于規(guī)范回潮率。混紡紗的公定回潮率其中：Wi〔%〕——混紡資料中第i種纖維的公定回潮率；Pi〔%〕——混紡資料中第i種纖維的干重混紡比常用纖維的規(guī)范形狀下的回潮率和公定回潮率纖維種類規(guī)范回潮率〔％〕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(xì)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--1常用紗線的公定回潮率

天然纖維由于有雜質(zhì)和伴生物，紗線的公定回潮率與纖維的公定回潮率不一致。

〔4〕規(guī)范分量——紡織資料在公定回潮率時(shí)的分量。二、纖維的吸濕機(jī)理

1.吸著水分的種類

根據(jù)水分子在纖維中存在的方式不同，可分為三種：

〔1〕吸收水

——由于纖維中極性基團(tuán)的極化作用而吸著的水。

吸收水是纖維吸濕的主要緣由。

吸收水屬于化學(xué)吸著，是一種化學(xué)鍵力，因此必然

有放熱反響；

直接吸收水：由于纖維中親水基團(tuán)的作用而吸著的水

分子。

如:-0H,-COOH

,-CONH-

,-NH2

結(jié)合力較強(qiáng)，主要是氫鍵力，放出熱量較多。

間接吸收水：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(zhì)的親水基團(tuán)所吸引的水分子。

結(jié)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(xì)水和粘著水屬于物理吸著，是范德華力，沒(méi)有明顯的熱反響，吸附也比較快。(3)毛細(xì)水

——纖維無(wú)定形區(qū)或纖維集合體纖維間存在空隙，由于毛細(xì)管的作用而吸收的水分。與纖維構(gòu)造〔結(jié)晶度〕和纖維集合體的構(gòu)造有關(guān)

微毛細(xì)水：存在于纖維內(nèi)部微小間隙之中的水分；

大毛細(xì)水：存在于纖維內(nèi)部較大間隙之中的水分子?！伯?dāng)濕度較高時(shí)〕。

〔4〕纖維中的伴生物和雜質(zhì)如：棉纖維中果膠吸濕脫脂棉吸濕>未脫脂棉2．吸濕過(guò)程

水分子先吸附至纖維外表，水蒸氣向纖維內(nèi)部分散，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，構(gòu)成毛細(xì)水。

第二節(jié)

大氣條件與纖維吸濕一、吸濕平衡與平衡回潮率

纖維吸、放濕是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。纖維資料的含濕量隨所處的大氣條件而變化。

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，這種景象稱之。

平衡回潮率：將具有一定回潮率的纖維，放到一個(gè)新的大氣條件下，它將立刻放濕或吸濕，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，它的回潮率逐漸趨向于一個(gè)穩(wěn)定的值，稱為平衡回潮率。特點(diǎn)：1.都是對(duì)數(shù)曲線

；2.

起始段快，以后減慢直至平衡

；3.吸濕平衡所需求的時(shí)間<放濕平衡所需時(shí)間；

4.吸濕平衡W不等于放濕平衡W。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，纖維資料因吸濕到達(dá)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，纖維資料因放濕到達(dá)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特點(diǎn)：1.曲線都呈反S形，吸濕機(jī)理根本一致。

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

3.纖維種類不同，曲線的高低不同，吸濕才干強(qiáng)的在上方，如羊毛、粘膠；吸濕才干差的在下方，如腈綸、滌綸等。

吸濕等溫線與溫度有親密的依賴性，所以普通都是在規(guī)范溫度下實(shí)驗(yàn)所得。假設(shè)溫度過(guò)高過(guò)低，即使同一纖維，吸濕等溫線的外形，也會(huì)有很大的不同。

三、吸濕滯后性〔吸濕保守景象〕1.定義：同樣的纖維在一定的大氣溫濕度條件下，從放濕到達(dá)平衡和從吸濕到達(dá)平衡，兩種平衡回潮率不相等，前者大于后者，這種景象稱之。

2.產(chǎn)生緣由：a.勢(shì)能梯度及大分子鏈的陳列構(gòu)造。

b.動(dòng)力滯后等。同一種纖維的吸濕等溫線與放濕等溫線并不重合，而構(gòu)成吸濕滯后圈。吸濕滯后值〔即差值〕與纖維的吸濕才干和相對(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)資料闡明，在規(guī)范形狀下，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那么根本重合。吸濕滯后圈圖3.運(yùn)用a.調(diào)濕和預(yù)調(diào)濕：

調(diào)濕：紡織資料具有一定的吸濕性，故實(shí)驗(yàn)前，需求將試樣一致在規(guī)范形狀下放置一定

時(shí)間，使到達(dá)平衡回潮率。

預(yù)調(diào)濕：為防止纖維因吸濕滯后性所呵斥的誤差，需預(yù)先將資料在較低的溫度下烘燥〔一般為40～50℃去濕0.5～lh〕，使纖維的回潮率遠(yuǎn)低于測(cè)試所要求的回潮率。然后再在規(guī)范形狀下，使到達(dá)平衡回潮率。b.車間溫濕度調(diào)理如：纖維處于放濕時(shí)，車間空氣的RH%<規(guī)定值；纖維處于吸濕時(shí),車間空氣的RH%>規(guī)定值。四、吸濕等濕線〔RH%一定，W-T的關(guān)系曲線)1.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。2.曲線：普通規(guī)律：溫度愈高，平衡回潮率愈低。但在高溫高濕的條件下，由于纖維的熱膨脹等緣由，平衡回潮率略有添加。前往羊毛和棉的吸濕等濕線第三節(jié)

影響纖維吸濕的要素影響纖維回潮率的要素有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。

內(nèi)在要素包括：化學(xué)構(gòu)造-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)構(gòu)造-纖維的結(jié)晶度、纖維內(nèi)孔隙的大小和多少；形狀構(gòu)造-纖維比外表積的大小，截面外形、粗細(xì)及外表粗糙程度；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。(一)纖維內(nèi)在要素1．親水基團(tuán)的作用纖維大分子中，親水基團(tuán)的多少和極性強(qiáng)弱均能影響其吸濕才干的大小。數(shù)量越多，極性越強(qiáng)，纖維的吸濕才干越高。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。與水分子的親和力很大，能與水分子形成化學(xué)結(jié)合水〔吸收水〕。纖維素纖維：如棉、粘纖、銅氨等纖維，大分子中的每一葡萄糖?；?個(gè)-OH，在水分子和-OH之間可構(gòu)成氫鍵，所以吸濕性較大。醋酯纖維中大部分羥基都被乙酸基〔-COCH3〕取代，而乙酸基對(duì)水的吸引力又不強(qiáng)，因此醋酯纖維的吸濕性較低。蛋白質(zhì)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(tuán)，因此吸濕性很好，尤其是羊毛，側(cè)鏈中親水基團(tuán)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(jīng)縮醛化后一部分羥基被封鎖，吸濕性減小，但在合纖中其吸濕才干最好。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-〕，所以也具有一定的吸濕才干。腈綸——大分子中只需親水性弱的極性基團(tuán)氰基〔-CN〕，故吸濕才干小。滌綸、丙綸——因短少親水性基團(tuán)，故吸濕才干極差，尤其是丙綸根本不吸濕。2．纖維的結(jié)晶度纖維的結(jié)晶度越低，吸濕才干就越強(qiáng)。在同樣的結(jié)晶度下，微晶體的大小對(duì)吸濕性也有影響。普通來(lái)說(shuō)，晶體小的吸濕性較大。如：棉經(jīng)絲光后，由于結(jié)晶度降低使吸濕量添加；棉和粘膠—同屬纖維素纖維，每一個(gè)葡萄糖?；隙己?個(gè)一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。纖維無(wú)定形區(qū)內(nèi)縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕才干越強(qiáng)。如：粘膠纖維構(gòu)造比棉纖維疏松，縫隙孔洞多，是其吸濕才干遠(yuǎn)高于棉的緣由之一；

合成纖維構(gòu)造普通比較致密，而天然纖維組織中有微隙，這也是天然纖維的吸濕才干遠(yuǎn)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，外表吸附才干越強(qiáng)，吸附的水分子數(shù)也越多，吸濕性越好。細(xì)纖維的比外表積大，比粗纖維的回潮率偏大些。4．纖維內(nèi)的伴生物和雜質(zhì)a.棉b.羊毛c.麻d.化學(xué)纖維外表的油劑〔二〕外界要素1．溫度的影響

在普通的情況下，隨著空氣和纖維資料溫度的提高，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，也即是單位體積空氣內(nèi)的水分子數(shù)目越多，水分子到達(dá)纖維外表的時(shí)機(jī)越多，纖維的吸濕也就較多。在溫度和濕度這兩個(gè)要素：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)纖維資料置于一新的大氣條件下時(shí)，其從放濕到達(dá)平衡時(shí)的回潮率要高于從吸濕到達(dá)的回潮率。故纖維原來(lái)回潮率大小也有一定的影響。第四節(jié)吸濕對(duì)纖維性質(zhì)的影響

一、對(duì)分量的影響

Gk=Go*〔100+Wk〕/100

Gk=Ga*〔100+Wk〕/〔100+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。纖維的膨脹值可用直徑、長(zhǎng)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(lái)的直徑、長(zhǎng)度、截面積和體積；⊿D、⊿L、⊿A、⊿V—纖維膨脹后，其直徑、長(zhǎng)度、截面積和體積的添加值。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，可根據(jù)吸濕膨脹后各向異性的大小來(lái)判別大分子的取向度。不利之處：使織物變厚、變硬，是呵斥織物收縮的緣由之一。三、對(duì)密度的影響W添加，纖維密度添加；大多數(shù)纖維在

W=4%～6%時(shí)密度最大。

W再添加，纖維密度逐漸變小，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(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.普通規(guī)律是W添加，其強(qiáng)力會(huì)下降；b.吸濕才干差的纖維，W添加，強(qiáng)力變化不太顯著合成纖維由于較弱，所以吸濕后強(qiáng)力的降低。c.棉、麻纖維，吸濕后強(qiáng)力反而添加；常見(jiàn)纖維在潤(rùn)濕形狀下強(qiáng)伸度變化表

*對(duì)纖維伸長(zhǎng)率的影響：

W添加，伸長(zhǎng)率有所添加；

這是由于水分子進(jìn)入纖維內(nèi)部后，減弱了大分子

間的結(jié)合力，使它在受外力作用時(shí)容易伸直和產(chǎn)生

相對(duì)滑移的緣故。

*對(duì)纖維的脆性、硬性有所減小，塑性變形添加，摩擦系數(shù)有所添加。

溫濕度對(duì)紡織加工的影響很大，主要就是由于纖維吸濕后機(jī)械性能發(fā)生變化引起的。如回潮率太低，那么纖維或紗線的剛性變大，加工中

易于斷裂，如回潮率太高，那么纖維中的雜質(zhì)難于清

除同時(shí)易于相互糾纏成結(jié)或繞在機(jī)件上，影響加工

的正常進(jìn)展。.纖維的剛性和彈性還影響到纖維的相互抱合，使紗線的構(gòu)造和質(zhì)量遭到影響；吸濕性對(duì)纖維變形的影響，反映在加工廢品如紗線和織物的長(zhǎng)度或尺寸上的不穩(wěn)定。五、對(duì)熱學(xué)性質(zhì)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(jié)合，分子的動(dòng)能降低而轉(zhuǎn)換為熱能被釋放出來(lái)的緣故。2.目的：吸濕微分熱：纖維在給定回潮率時(shí)吸著1克水放出的熱量。單位為J/g〔水〕

各種枯燥纖維的吸濕微分熱大致接近，約為837.4～1256J。吸濕積分熱：在一定的溫度下，1g枯燥纖維從某一回潮率吸濕到達(dá)完全潤(rùn)濕，所放出的總熱量，單位為J/g〔干纖維〕。

吸濕才干強(qiáng)的纖維，其吸濕積分熱也大。各種纖維的吸濕積分熱3.運(yùn)用

〔1〕吸濕放熱與保暖性

〔2〕吸濕放熱與紡織資料儲(chǔ)存

〔3〕吸濕放熱與熱工計(jì)算

六、對(duì)電學(xué)性質(zhì)的影響高聚物的特殊分子構(gòu)造，賦予纖維具有高的電絕緣性能。

纖維吸濕——絕緣性能下降，介電系數(shù)上升，介電損耗要素增大。使纖維的比電阻下降，減緩靜電景象。

運(yùn)用：電阻式和電容式電氣測(cè)濕儀。七、對(duì)光學(xué)性質(zhì)的影響

當(dāng)纖維的回潮率升高時(shí)，纖維的光折射率下降。

是由于水分子進(jìn)人纖維后，引起分子構(gòu)造作某

些改動(dòng)呵斥的。第四節(jié)

吸濕性的測(cè)試方法

吸濕性的測(cè)試方法：分為直接法與間接法兩大類。一.直接測(cè)定法

——稱得濕重Ga，去除水分后得干重G0，根據(jù)定義求得W。

詳細(xì)的測(cè)試方法有：1.烘箱法2.紅外線輻射法3.高頻加熱枯燥法4.吸濕劑枯燥法5.真空枯燥法

烘箱法測(cè)試

1.原理

2.取樣

3.確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)

4．實(shí)驗(yàn)步驟

優(yōu)點(diǎn)：檢驗(yàn)歷史長(zhǎng)，測(cè)得的結(jié)果比較穩(wěn)定；

缺陷：耗電量大，時(shí)間長(zhǎng)，并易損壞試樣；

纖維內(nèi)的一些油脂或其他物質(zhì)的揮

發(fā)，影響測(cè)定結(jié)果的真實(shí)性；

干重不是絕對(duì)的干重。

紅外線輻射法

利用紅外線燈泡發(fā)出來(lái)的紅外線照射試樣，能量高，穿透力強(qiáng)，使資料內(nèi)部在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)很高的溫度，將水分去除。

普通情況下只需5～20min即可烘干。

優(yōu)點(diǎn)：烘干迅速、耗電量省、設(shè)備簡(jiǎn)單；

缺陷：實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定

〔溫度無(wú)法控制，能量分布也不均勻，

部分過(guò)熱而使資料烘焦蛻變〕

高頻加熱枯燥法

——利用高頻電磁波在物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生熱量以去除水。

高頻介質(zhì)加熱法或電容加熱法〔頻率范圍為1～

100MHZ〕；

微波加熱法〔頻率范圍是800～3000MHZ〕。

優(yōu)點(diǎn)：從資料內(nèi)部產(chǎn)生高熱，一次烘燥量也比較大，迅速而均勻；加熱設(shè)備直接作用于被烘燥的物體上，熱損失?。?/p>

缺陷：設(shè)備費(fèi)用高，投資多、耗電量大，運(yùn)轉(zhuǎn)和維

修費(fèi)用較高，水汽蒸發(fā)過(guò)快，常引起纖維曝裂；

微波對(duì)人體有害，必需很好加以屏蔽。

吸濕劑枯燥法

將紡織資料和劇烈的吸濕劑放在同一個(gè)密閉的容器

內(nèi)，利用吸濕劑吸收空氣中的水分，使容器內(nèi)空氣

的相對(duì)濕度到達(dá)0%。

吸濕劑：枯燥的五氧化二磷粉末〔效果最好〕；

枯燥氯化鈣顆粒狀〔最常用〕。

優(yōu)點(diǎn)：比較準(zhǔn)確

缺陷：適用于小量試樣，否那么吸不干，本錢高，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)〔普通在室溫下到達(dá)真正吸干約需4～6周的時(shí)間〕。

真空枯燥法

將試樣放在密閉的容器中抽取真空，在一定的真空

度下，再對(duì)容器用電阻絲加熱，加熱的溫度可以自動(dòng)控制。一定時(shí)間后由于水汽被出除，真空度變小用差壓法即可推算水分的含量。

優(yōu)點(diǎn)：不需求稱取干重，任務(wù)簡(jiǎn)便