纺织材料4纤维吸湿性

1、吸湿性：是指纺织材料从吸湿性：是指纺织材料从气态环境气态环境中吸着水分的能力。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。或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。 润湿性：是指纺织材料从润湿性：是指纺织材料从水溶液水溶液中吸着水分的能力。中吸着水分的能力。 吸湿状态与多少影响到：吸湿状态与多少影响到： 纤维的性能纤维的性能 纺织工艺纺织工艺 织物舒适性织物舒适性 纺织材料的计重核纺织材料的计重核价价一、纤维的吸湿指标一、纤维的吸湿指标 1 1回潮率与含水率回潮率与含水率 回潮率回潮率W W：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干 重的百分比。重

2、的百分比。 含水率含水率M M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿 重的百分比。重的百分比。 式中：式中：G Ga a纺织材料湿重；纺织材料湿重；G G0 0 纺织材料干重。纺织材料干重。 目前基本上采用回潮率。 100(%)00GGGWa回潮率100(%)0aaGGGM含水率 2 2标准回潮率标准回潮率（1 1）标准大气条件）标准大气条件 国际标准中的规定为：国际标准中的规定为：l温度（温度（T T）：）：2020 3 3（热带为（热带为2727）l相对湿度（相对湿度（RH%RH%）：）：6565 3% 3%l大气压力：大气压力： 86106 kPa861

3、06 kPa 视各国地理环境而定。 （3 3）公定回潮率）公定回潮率(W(Wk k) )贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一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。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。l混纺纱的公定回潮率混纺纱的公定回潮率 其中：其中： W Wi i（% %）混纺材料中第混纺材料中第i i种纤维的公定回潮率；种纤维的公定回潮率； P Pi i（% %）混纺材料中第混纺材料中第i i种纤维的干重混纺比种纤维的干重混纺比 iikPWW）（混%纤维种类纤维种类标准回潮率（）标准回潮率（）公定回潮率（）公定回潮率（）原棉原棉

4、7811.1苎麻（脱胶）苎麻（脱胶）7812亚麻亚麻8-1112黄麻黄麻1216(生麻），生麻），913(熟麻）熟麻）14细羊毛细羊毛1517-洗净毛洗净毛-15山羊毛山羊毛-15干毛条干毛条-18.25油毛条油毛条-19桑蚕丝桑蚕丝8911.0粘胶纤维粘胶纤维131513醋酯纤维醋酯纤维477涤纶涤纶0.40.50.4锦纶锦纶63.50.54.5锦纶锦纶664.24.54.5腈纶腈纶1.22.02.0维纶维纶4.55.05丙纶丙纶00氯纶氯纶-0氨纶氨纶-1 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。 （4 4）标准重量）标准重量 纺织材料在公定回潮率时的重量。纺

5、织材料在公定回潮率时的重量。%)1 (%)1 (%)1 (akakokWWGWGG(2)2)粘着水（表面吸附水）粘着水（表面吸附水） 纤维因表面能而吸附的水分子。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，热反应， 吸附也比较快。吸附也比较快。 (3)(3)毛细水毛细水 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细管的作用而吸收的水分 。与纤维结构（结晶度）和纤维与纤维结构（结晶度）和纤维集合体的结构有关集合体的结构有关 微毛细水

6、：存在于纤维内部微小间隙之中的水分；微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分； 大毛细水：存在于纤维内部较大间隙之中的水分子。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）。（当湿度较高时）。（4） 纤维中的伴生物和杂质 如：棉纤维中果胶 吸湿 脱脂棉吸湿 未脱脂棉一、吸湿平衡与平衡回潮率一、吸湿平衡与平衡回潮率 纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。 纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。 吸湿平衡吸湿平衡：纤维在单位时间内吸收的水分和放出：纤维在单位时间内吸收的水分和放出 水分在数量上接近相等，这种

7、现象称之。水分在数量上接近相等，这种现象称之。 平衡回潮率平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤：将具有一定回潮率的纤维，放到一个新的大气条件下，它将维，放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿立刻放湿 或或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。回潮率。 特点特点： 1.1.都是对数曲线都是对数曲线 ； 2.2. 起始段快，以后减慢直至平衡起始段快，以后减慢直至平衡 ； 3.3.吸湿平衡所需要的时间吸湿平衡所需要的时间 70% RH70% 时，曲线斜率又明显地增大。时，曲线斜率又明显地增大。 3 3.纤维种

8、类不同，曲线的高低不同，吸湿能力纤维种类不同，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。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，也过低，即使同一纤维，吸湿等温线的形状，也会有很大的不同。会有很大的不同。 1.1.定义定义：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下， 从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种

9、从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种 平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种 现象称之。现象称之。 2 2. .产生原因产生原因： a.a. 势能梯度及大分子链的排列结构。势能梯度及大分子链的排列结构。 b.b. 动力滞后等。动力滞后等。 同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，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。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。纤维，差

10、值比较大。 据资料表明，在标准状态下，差值为：据资料表明，在标准状态下，差值为： 羊毛羊毛 2.0% 2.0%， 粘纤粘纤 1.8% 1.8%2.0%2.0%， 蚕丝蚕丝 1.2% 1.2%， 棉棉 0.9% 0.9%， 锦纶锦纶 0.25% 0.25% ， 涤纶等涤纶等 吸湿等温线和放温等温线则基本重合。吸湿等温线和放温等温线则基本重合。 吸湿滞后圈图吸湿滞后圈图3.3.应用应用 a.a.调湿和预调湿调湿和预调湿： 调湿调湿：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前，：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前， 需要将试样统一在标准状态下放置一定需要将试样统一在标准状态下放置一定 时间，使达到平衡回潮率

11、。时间，使达到平衡回潮率。 预调湿预调湿： 为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差，为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差， 需预先将材料在较低的温度下烘燥（一需预先将材料在较低的温度下烘燥（一 般为般为404050 50 去湿去湿0.50.5l hl h），使纤维），使纤维 的回潮率远低于测试所要求的回潮率。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，使达到平衡回潮然后再在标准状态下，使达到平衡回潮 率。率。 b. b.车间温湿度调节车间温湿度调节 如：纤维处于放湿时，车间空气的如：纤维处于放湿时，车间空气的RH%RH%RH%规定值。规定值。1.1.定义定义：纤维在一定的大气压力下，相对

12、湿度一：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，定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线， 称为吸湿等湿线。称为吸湿等湿线。2.2.曲线：曲线： 一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但 在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等 原因，平衡回潮率略有增加。原因，平衡回潮率略有增加。返回返回羊毛和棉的吸湿等湿线羊毛和棉的吸湿等湿线影响纤维回潮率的因素有影响纤维回潮率的因素有内因内因和和外因外因两个方面。两个方面。 内在因素包括内在因素包括：l化学结构化学结构- -纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱

13、；纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；l聚集态结构聚集态结构- -纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少；少；l形态结构形态结构- -纤维比表面积的大小，截面形状、粗细及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表面粗糙程度；纤维伴生物的性质和含量 。 外在条件包括外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的大小。：温湿度；气压；原来回潮率的大小。( (一一) )纤维内在因素纤维内在因素 1 1亲水基团的作用亲水基团的作用 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

14、，极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。性越强，纤维的吸湿能力越高。 各种基团对各种基团对 纤维素纤维，蛋白质纤维，纤维素纤维，蛋白质纤维， 合成合成纤维吸水性都有很大影响。纤维吸水性都有很大影响。l如：羟基（如：羟基（-OH-OH）、）、 酰胺基（酰胺基（-NHCO-)-NHCO-)、羧基、羧基 （-COOH-COOH）、氨基）、氨基(-NH(-NH2 2) )等。等。 与水分子的亲和力很大，能与水分子形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）。成化学结合水（吸收水）。l纤维素纤维：纤维素纤维：如棉、粘纤、铜氨等纤维，大分子中的每一如棉、粘纤

15、、铜氨等纤维，大分子中的每一葡萄糖剩基含有葡萄糖剩基含有3 3个个-OH-OH，在水分子和，在水分子和-OH-OH之间之间可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中大部分羟基都被乙酸基（大部分羟基都被乙酸基（-COCH-COCH3 3）取代，而）取代，而乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维的吸湿性较低。的吸湿性较低。 l蛋白质纤维：蛋白质纤维： 主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一NHNH2 2） 羧基（一羧基（一COOHCOOH）等亲水性基团，因此吸湿）等亲水性基团，因此吸湿 性很好，尤

16、其是羊毛，侧链中亲水基团较性很好，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。蚕丝更多，故其吸湿性优于蚕丝。l合成纤维：合成纤维： 维纶维纶大分子中含有羟基（一大分子中含有羟基（一OHOH），经），经缩醛化后一部分羟基被封闭，吸湿性减小，缩醛化后一部分羟基被封闭，吸湿性减小， 但在但在 合纤中其吸湿能力最好。合纤中其吸湿能力最好。 锦纶锦纶6 6、锦纶、锦纶6666 大分子中，每大分子中，每6 6个碳个碳原子上含有一个酰胺基（原子上含有一个酰胺基（-CONH-CONH-），所以），所以也具有一定的吸湿能力。也具有一定的吸湿能力。 腈纶腈纶大分子中只有亲水性弱的极性基大分子中只有

17、亲水性弱的极性基团氰基（团氰基（-CN-CN），故吸湿能力小。），故吸湿能力小。 涤纶、丙纶涤纶、丙纶因缺少亲水性基团，故吸因缺少亲水性基团，故吸 湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。 2 2纤维的结晶度纤维的结晶度 纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。在纤维的结晶度越低，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，晶体小的吸湿性较也有影响。一般来说，晶体小的吸湿性较大。大。 如：如： 棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿量增加；棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿量增加； 棉和粘胶棉和粘胶同属纤维素纤维，

18、每一个葡萄糖剩基同属纤维素纤维，每一个葡萄糖剩基上都含有上都含有3 3个一个一OHOH，但棉纤维的结晶度为，但棉纤维的结晶度为7070左右，左右，而粘胶纤维仅而粘胶纤维仅3030左右，左右，W W粘胶粘胶WW棉棉。l纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力越强。力越强。l如：如：粘胶纤维粘胶纤维结构比棉纤维疏松，缝隙孔洞多，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；是其吸湿能力远高于棉的原因之一； 合成纤维合成纤维结构一般比较致密，而天然纤维结构一般比较致密，而天然纤维组组 织中有微隙，这也是天然纤维的吸湿能力远织中有微隙，这

19、也是天然纤维的吸湿能力远 大于合成纤维的原因之一。大于合成纤维的原因之一。3 3纤维的比表面积纤维的比表面积 纤维的比表面积越大，表面能也就越大，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。大，比粗纤维的回潮率偏大些。4 4纤维内的伴生物和杂质纤维内的伴生物和杂质 a. a. 棉棉 b. b. 羊毛羊毛 c. c. 麻麻 d. d. 化学纤维表面的油剂化学纤维表面的油剂 （二）外界因素（二）外界因素 1 1温度的影响温度的影响 在一般

20、的情况下，随着空气和纤维材料温度在一般的情况下，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。的提高，纤维的平衡回潮率将会下降。 2 2相对湿度的影响相对湿度的影响 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。越多，纤维的吸湿也就较多。l在温度和湿度这两个因素：在温度和湿度这两个因素： 对亲水性纤维来说，相对湿度对回潮率对亲水性纤维来说，相对湿度对回潮率 的影响

21、是主要的，的影响是主要的， 对疏水性的合成纤维对疏水性的合成纤维 来说，温度对回潮率的影响明显。来说，温度对回潮率的影响明显。 3.3.气压的影响气压的影响4.4.纤维原来回潮率大小的影响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。潮率大小也有一定的影响。一、一、 对重量的影响对重量的影响 Gk=Go Gk=Go* *（100+W100+Wk k）/1

22、00/100 Gk=Ga Gk=Ga* *（100+W100+Wk k）/ /（100+W100+Wa a）二、对长度和横截面积的影响二、对长度和横截面积的影响 纤维吸湿后体积膨胀，横向膨胀大而纵纤维吸湿后体积膨胀，横向膨胀大而纵向向 膨胀小，表现出明显的各向异性。膨胀小，表现出明显的各向异性。l纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和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：体积的增大率如下式： Sd=D/D Sd=D/D； Sl=L/LSl=L/L； Sa=A/ASa=A/A； Sv=V /V Sv=V /V 式中：式中：D D、L L、A A、VV纤维原来的直径、长度、纤维原

23、来的直径、长度、 截面积和体积；截面积和体积； DD、LL、AA、V V 纤维膨胀后，其直径、纤维膨胀后，其直径、 长度、截面积和体积的增加值。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，即纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即 SdSlSdSl。 同一纤维，可根据吸湿膨胀后各向异性的大小同一纤维，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。来判断大分子的取向度。l不利之处不利之处： 使织物变厚、变硬，是造成织物收使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的原因之一。缩的原因之一。三、三、对密度的影响对密度的影响 W W增加，纤维

24、密度增加；大多数纤维在增加，纤维密度增加；大多数纤维在 W=4% W=4%6% 6% 时密度最大。时密度最大。 W W再增加，纤维密度逐渐变小，因为纤再增加，纤维密度逐渐变小，因为纤 维体积显著膨胀，而水的比重小于纤维。维体积显著膨胀，而水的比重小于纤维。几种纤维密度随回潮率变化图几种纤维密度随回潮率变化图四、四、对机械性质的影响对机械性质的影响 纤维吸湿后，其力学性质如强力、伸长、弹性、纤维吸湿后，其力学性质如强力、伸长、弹性、刚度等随之变化。刚度等随之变化。对强力的影响：对强力的影响：va.a.一般规律是一般规律是W W增加，其强力会下降；增加，其强力会下降；vb.b.吸湿能力差的纤维，吸

25、湿能力差的纤维，W W增加，强力变化不太显著增加，强力变化不太显著合成纤维由于较弱，所以吸湿后强力的降低。合成纤维由于较弱，所以吸湿后强力的降低。vc.c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；常见纤维在润湿状态下强伸度变化表常见纤维在润湿状态下强伸度变化表 温湿度对纺织加工的影响很大，主温湿度对纺织加工的影响很大，主要就是由于纤维吸湿后机械性能发要就是由于纤维吸湿后机械性能发生变化引起的。生变化引起的。.纤维的刚性和弹性还影响到纤维的相互抱合，纤维的刚性和弹性还影响到纤维的相互抱合，使纱线的结构和质量受到影响；吸湿性对纤维使纱线的结构和质量受到影响；吸湿性对纤维变形的影响，反映在加工成品如纱线和织物的变形的影响，反映在加工成品如纱线和织物的长度或尺寸上的不稳定。长度或尺寸上的不稳定。l纤维吸湿放热纤维吸湿放热v1.1.原因：由于空气中的水分子被纤维大分子上原因：由于空气中的水分子被纤维大分子上 的极性基因所吸引而与之结合，分子的极性基因所吸引而与之结合，分子 的动能降低而转换为热能被释放出来的动能降低而转换为热能被释放出来 的缘故。的缘故。v2.2.指标：指标：吸湿微分热吸湿微分热：纤维在给定回潮率时