纺织材料4纤维的吸湿性

第四章纤维的吸湿性吸湿性：是指纺织资料从气态环境中吸着水分的才干。或纺织资料在空气中吸收或放出水蒸气的才干。

润湿性：是指纺织资料从水溶液中吸着水分的才干。吸湿形状与多少影响到：纤维的性能纺织工艺织物温馨性纺织资料的计重核价第一节吸湿表征及吸湿机理一、纤维的吸湿目的

1．回潮率与含水率回潮率W：纺织资料中所含水分分量对纺织资料干重的百分比。含水率M：纺织资料中所含水分分量对纺织资料湿重的百分比。

式中：Ga纺织资料湿重；G0纺织资料干重。

目前根本上采用回潮率。2．规范回潮率〔1〕规范大气条件国际规范中的规定为：温度〔T〕：20±3℃〔热带为27℃〕相对湿度〔RH%〕：65±3%大气压力：86~106kPa视各国地理环境而定。国规范规定的为：

大气压力：1个规范大气压，即101.3kPa

〔760mmHg柱〕

温、湿度的动摇范围：

一级规范：T20±2℃，RH65±2%；

二级规范：T20±2℃，RH65±3%；

三级规范：T20±2℃，RH65±5%。

〔2〕规范回潮率

——纺织资料在规范大气条件下，从吸湿到达平

衡时测得的平衡回潮率。

通常在规范大气条件下调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上。

〔3〕公定回潮率(Wk)——贸易上为了计重和核价的需求，由国家一致规定的各种纺织资料的回潮率。——以规范回潮率为根据，但不等于规范回潮率。混纺纱的公定回潮率其中：Wi〔%〕——混纺资料中第i种纤维的公定回潮率；Pi〔%〕——混纺资料中第i种纤维的干重混纺比常用纤维的规范形状下的回潮率和公定回潮率纤维种类规范回潮率〔％〕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--1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。

〔4〕规范分量——纺织资料在公定回潮率时的分量。二、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缘由。

吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然

有放热反响；

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〔外表吸附水〕

——纤维因外表能而吸附的水分子。

毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的热反响，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。与纤维构造〔结晶度〕和纤维集合体的构造有关

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。〔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2．吸湿过程

水分子先吸附至纤维外表，水蒸气向纤维内部分散，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，构成毛细水。

第二节

大气条件与纤维吸湿一、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。纤维资料的含湿量随所处的大气条件而变化。

吸湿平衡：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，这种景象称之。

平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤维，放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。特点：1.都是对数曲线

；2.

起始段快，以后减慢直至平衡

；3.吸湿平衡所需求的时间<放湿平衡所需时间；

4.吸湿平衡W不等于放湿平衡W。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，纤维资料因吸湿到达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，纤维资料因放湿到达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，吸湿机理根本一致。

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；RH>70%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，吸湿才干强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿才干差的在下方，如腈纶、涤纶等。

吸湿等温线与温度有亲密的依赖性，所以普通都是在规范温度下实验所得。假设温度过高过低，即使同一纤维，吸湿等温线的外形，也会有很大的不同。

三、吸湿滞后性〔吸湿保守景象〕1.定义：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿到达平衡和从吸湿到达平衡，两种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种景象称之。

2.产生缘由：a.势能梯度及大分子链的陈列构造。

b.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，而构成吸湿滞后圈。吸湿滞后值〔即差值〕与纤维的吸湿才干和相对湿度有关。在同一相对湿度条件下，吸湿性大的纤维，差值比较大。据资料阐明，在规范形状下，差值为：

羊毛

2.0%，

粘纤

1.8%～2.0%，蚕丝

1.2%，

棉

0.9%，锦纶0.25%，涤纶等吸湿等温线和放温等温线那么根本重合。吸湿滞后圈图3.运用a.调湿和预调湿：

调湿：纺织资料具有一定的吸湿性，故实验前，需求将试样一致在规范形状下放置一定

时间，使到达平衡回潮率。

预调湿：为防止纤维因吸湿滞后性所呵斥的误差，需预先将资料在较低的温度下烘燥〔一般为40～50℃去湿0.5～lh〕，使纤维的回潮率远低于测试所要求的回潮率。然后再在规范形状下，使到达平衡回潮率。b.车间温湿度调理如：纤维处于放湿时，车间空气的RH%<规定值；纤维处于吸湿时,车间空气的RH%>规定值。四、吸湿等湿线〔RH%一定，W-T的关系曲线)1.定义：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，称为吸湿等湿线。2.曲线：普通规律：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缘由，平衡回潮率略有添加。前往羊毛和棉的吸湿等湿线第三节

影响纤维吸湿的要素影响纤维回潮率的要素有内因和外因两个方面。

内在要素包括：化学构造-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；聚集态构造-纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少；形状构造-纤维比外表积的大小，截面外形、粗细及外表粗糙程度；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)纤维内在要素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才干的大小。数量越多，极性越强，纤维的吸湿才干越高。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之间可构成氢键，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锁，吸湿性减小，但在合纤中其吸湿才干最好。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才干。腈纶——大分子中只需亲水性弱的极性基团氰基〔-CN〕，故吸湿才干小。涤纶、丙纶——因短少亲水性基团，故吸湿才干极差，尤其是丙纶根本不吸湿。2．纤维的结晶度纤维的结晶度越低，吸湿才干就越强。在同样的结晶度下，微晶体的大小对吸湿性也有影响。普通来说，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添加；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，纤维吸湿才干越强。如：粘胶纤维构造比棉纤维疏松，缝隙孔洞多，是其吸湿才干远高于棉的缘由之一；

合成纤维构造普通比较致密，而天然纤维组织中有微隙，这也是天然纤维的吸湿才干远大于合成纤维的缘由之一。3．纤维的比外表积纤维的比外表积越大，外表能也就越大，外表吸附才干越强，吸附的水分子数也越多，吸湿性越好。细纤维的比外表积大，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.化学纤维外表的油剂〔二〕外界要素1．温度的影响

在普通的情况下，随着空气和纤维资料温度的提高，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，水分子到达纤维外表的时机越多，纤维的吸湿也就较多。在温度和湿度这两个要素：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，当纤维资料置于一新的大气条件下时，其从放湿到达平衡时的回潮率要高于从吸湿到达的回潮率。故纤维原来回潮率大小也有一定的影响。第四节吸湿对纤维性质的影响

一、对分量的影响

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、截面积和体积的添加值。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Sd>Sl。同一纤维，可根据吸湿膨胀后各向异性的大小来判别大分子的取向度。不利之处：使织物变厚、变硬，是呵斥织物收缩的缘由之一。三、对密度的影响W添加，纤维密度添加；大多数纤维在

W=4%～6%时密度最大。

W再添加，纤维密度逐渐变小，由于纤维体积显著膨胀，而水的比重小于纤维。几种纤维密度随回潮率变化图四、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、刚度等随之变化。对强力的影响：a.普通规律是W添加，其强力会下降；b.吸湿才干差的纤维，W添加，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。c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而添加；常见纤维在润湿形状下强伸度变化表

*对纤维伸长率的影响：

W添加，伸长率有所添加；

这是由于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。

*对纤维的脆性、硬性有所减小，塑性变形添加，摩擦系数有所添加。

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生变化引起的。如回潮率太低，那么纤维或纱线的刚性变大，加工中

易于断裂，如回潮率太高，那么纤维中的杂质难于清

除同时易于相互纠缠成结或绕在机件上，影响加工

的正常进展。.纤维的刚性和弹性还影响到纤维的相互抱合，使纱线的构造和质量遭到影响；吸湿性对纤维变形的影响，反映在加工废品如纱线和织物的长度或尺寸上的不稳定。五、对热学性质的影响

纤维吸湿放热1.缘由：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，分子的动能降低而转换为热能被释放出来的缘故。2.目的：吸湿微分热：纤维在给定回潮率时吸着1克水放出的热量。单位为J/g〔水〕

各种枯燥纤维的吸湿微分热大致接近，约为837.4～1256J。吸湿积分热：在一定的温度下，1g枯燥纤维从某一回潮率吸湿到达完全润湿，所放出的总热量，单位为J/g〔干纤维〕。

吸湿才干强的纤维，其吸湿积分热也大。各种纤维的吸湿积分热3.运用

〔1〕吸湿放热与保暖性

〔2〕吸湿放热与纺织资料储存

〔3〕吸湿放热与热工计算

六、对电学性质的影响高聚物的特殊分子构造，赋予纤维具有高的电绝缘性能。

纤维吸湿——绝缘性能下降，介电系数上升，介电损耗要素增大。使纤维的比电阻下降，减缓静电景象。

运用：电阻式和电容式电气测湿仪。七、对光学性质的影响

当纤维的回潮率升高时，纤维的光折射率下降。

是由于水分子进人纤维后，引起分子构造作某

些改动呵斥的。第四节

吸湿性的测试方法

吸湿性的测试方法：分为直接法与间接法两大类。一.直接测定法

——称得湿重Ga，去除水分后得干重G0，根据定义求得W。

详细的测试方法有：1.烘箱法2.红外线辐射法3.高频加热枯燥法4.吸湿剂枯燥法5.真空枯燥法

烘箱法测试

1.原理

2.取样

3.确定实验参数

4．实验步骤

优点：检验历史长，测得的结果比较稳定；

缺陷：耗电量大，时间长，并易损坏试样；

纤维内的一些油脂或其他物质的挥

发，影响测定结果的真实性；

干重不是绝对的干重。

红外线辐射法

利用红外线灯泡发出来的红外线照射试样，能量高，穿透力强，使资料内部在短时间内到达很高的温度，将水分去除。

普通情况下只需5～20min即可烘干。

优点：烘干迅速、耗电量省、设备简单；

缺陷：实验结果不稳定

〔温度无法控制，能量分布也不均匀，

部分过热而使资料烘焦蜕变〕

高频加热枯燥法

——利用高频电磁波在物质内部产生热量以去除水。

高频介质加热法或电容加热法〔频率范围为1～

100MHZ〕；

微波加热法〔频率范围是800～3000MHZ〕。

优点：从资料内部产生高热，一次烘燥量也比较大，迅速而均匀；加热设备直接作用于被烘燥的物体上，热损失小；

缺陷：设备费用高，投资多、耗电量大，运转和维

修费用较高，水汽蒸发过快，常引起纤维曝裂；

微波对人体有害，必需很好加以屏蔽。

吸湿剂枯燥法

将纺织资料和剧烈的吸湿剂放在同一个密闭的容器

内，利用吸湿剂吸收空气中的水分，使容器内空气

的相对湿度到达0%。

吸湿剂：枯燥的五氧化二磷粉末〔效果最好〕；

枯燥氯化钙颗粒状〔最常用〕。

优点：比较准确

缺陷：适用于小量试样，否那么吸不干，本钱高，费时长〔普通在室温下到达真正吸干约需4～6周的时间〕。

真空枯燥法

将试样放在密闭的容器中抽取真空，在一定的真空

度下，再对容器用电阻丝加热，加热的温度可以自动控制。一定时间后由于水汽被出除，真空度变小用差压法即可推算水分的含量。

优点：不需求称取干重，任务简便