纤维的吸湿性纺织材料学

纤维的吸湿性纺织材料学第一页，共三十三页，编辑于2023年，星期一吸湿性：纤维材料从气态环境中吸着水分的能力。（水分子和微小水滴（<1um）统称为水汽）水汽的吸附是一个动态过程：吸湿和放湿过程；纤维的吸湿会影响其结构、形态和所有的物理性质

第二页，共三十三页，编辑于2023年，星期一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：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：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。

第三页，共三十三页，编辑于2023年，星期一

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。第四页，共三十三页，编辑于2023年，星期一3.公定回潮率

业内公认的回潮率。为了满足贸易交换中的公允和成本核算的需要。（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第五页，共三十三页，编辑于2023年，星期一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

——在公定回潮率时的重量。第六页，共三十三页，编辑于2023年，星期一4.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。图4-1纤维吸湿量-时间曲线第七页，共三十三页，编辑于2023年，星期一二、吸湿等温、等压、等湿线

1.定义：

吸（放）湿等温线：在一定温度和压力条件下，纤维材料因吸（放）湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线；

吸（放）湿等湿线：在一定湿度和压力条件下，纤维材料因吸（放）湿达到的平衡回潮率与大气温度的关系曲线；

吸（放）湿等压线：在温度和相对湿度不变时，纤维材料因吸（放）湿达到的平衡回潮率与大气压力的关系曲线。

第八页，共三十三页，编辑于2023年，星期一

2.常用纤维的吸湿等温线

第九页，共三十三页，编辑于2023年，星期一特点（1）曲线都呈反S形，吸湿机理基本一致。RH=0%～15%时，曲线的斜率比较大；

RH=15%～70%时，曲线的斜率比较小；

RH>70%时，曲线斜率又明显地增大。

（2）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。第十页，共三十三页，编辑于2023年，星期一三、纤维的吸湿机理与理论

1.吸湿机理

水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。

第十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期一2.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，适用于棉纤维吸湿第十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期一

直接吸收水：

由纤维分子中的亲水基团直接吸着的水分子。

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：

接续在已被吸着的水分子上，间接地靠在纤维大分子上，也包括凝结在表面和孔隙的水。

结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。第十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期一图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。第十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期一四、吸湿滞后性

1.吸湿滞后现象图4-7纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线图4-8吸湿滞后性图从放湿得到的平衡回潮率高于从吸湿得到的平衡回潮率的现象。第十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期一

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%（吸湿性大的纤维，吸湿滞后值比较大）第十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期一

调湿和预调湿调湿：将被测纤维直接放在标准大气条件下进行平衡。预调湿：对纤维进行（45±2）℃的预烘，以消除纤维吸湿的“记忆”，达到由吸湿平衡获得的回潮率值。第十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期一2.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。第十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期一五、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。内因包括：亲水基团的作用:亲水基团多少和极性强弱；纤维的结晶度：水分子只能进入纤维的非晶区；纤维比表面积和内部空隙：纤维的伴生物和杂质

。

外因包括：温湿度、气压、空气流速第十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期一1．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是影响纤维吸湿性的最本质因素，也是判定纤维能否吸湿及其强弱的依据。

纤维素纤维：羟基（-OH）；蛋白质纤维：酰胺基（-NHCO-)、羟基（-OH）、羧基-（COOH）、氨基(-NH2)等；合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。第二十页，共三十三页，编辑于2023年，星期一2．纤维的结晶度

水分子只能进入纤维的非晶区，无法进入结晶区。纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。如：棉纤维和粘胶纤维；丝光棉第二十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期一3．纤维的比表面积和内部空隙纤维的比表面积越大，表面能越大，吸附的水分子数也越多，吸湿性越好。如：纤维越细，纤维内孔隙越多，纤维吸湿性能增加。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第二十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期一5．温湿度和气压

6．空气流速的影响

第二十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期一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.吸湿剂干燥法第二十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期一二、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.红外光谱法第二十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期一第三节吸湿对纤维性质的影响一、对纤维重量的影响

二、对体积的影响

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表示第二十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期一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Sd>Sl。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。不利之处：使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的原因之一。第二十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期一三、对密度的影响

W增加，纤维密度增加；大多数纤维在W=4%～6%时密度最大。W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。几种纤维密度随回潮率变化图第二十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期一四、对力学性质的影响

纤维吸湿后，随着回潮率增大，纤维强力、模量、弹性和刚度下降，伸长增加。对强力的影响：a.一般规律是纤维回潮率增加，其强力下降；b.吸湿能力差的纤维，W增加，强力变化不太显著c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；第二十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期一常见纤维在润湿状态下强伸度变化表

第三十页，共三十三页，编辑于2023年，星期一对纤维伸长率的影响

回潮率增加，伸长率有所增加；这是因为水分子进入纤维内部后，减弱了大分子间的结合力，使它在受外力作用时容易伸直和产生相对滑移的缘故。

第三十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期一五、对热学性质的影响纤维吸湿时会放出热量（吸湿放热现象）原因：运动中的水分子被纤维大分子