苏州大学纺织材料学课件第四章

15~17
----8~9 13~15 4~7 0.4~0.5 3.5~0.5 4.2~4.5 1.2~2.0 4.5~5.0 0 ---
-15 15 18.25 19 11.0 13 7 0.4 4.5 4.5 2.0 5 0 0 1
3. 公定回潮率 ——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。 ——以标准回潮率为依据，但不等于标准回潮率。
表4-2
纤维种类 原棉 棉纱 洗净毛同质 异质 毛条 干梳 油梳 精梳落毛 山羊绒 兔毛 11.1(含水率 10) 8.5 16 15 18.25 19 16 15 15 大麻 粘胶纤维
几种常见纤维的公定回潮率
公定回潮率(%) 纤维种类 11 11 12 16.28 14.94 生麻 熟麻 19.05 14.94 14.94 13 聚酯纤维 锦纶6/66/11 聚丙烯腈纤维 聚乙烯醇纤维 含氯纤维 聚丙烯纤维 醋酯纤维 铜氨纤维 玻璃纤维 公定回潮率(%) 0.4 4.5 2.0 5.0 0.5 1.0 7.0 13.0 2.5

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、截面积和体积的增加值。
(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 。与纤维结构（结晶度）和纤维 集合体的结构有关 微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分子； 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）。
2．吸湿过程 水分子先吸附至纤维表面，水蒸气向纤维内部扩散， 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，形成毛细水。
第二节
一、直接测量法
吸湿性的测量
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
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
第三节 吸湿对纤维性质的影响
一、 对重量的影响 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。

的提高，
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。

2．纤维的结晶度 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也有影响。一般来说，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增加； 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。
公定回潮率(%) 纤维种类 桑蚕丝 柞蚕丝 亚麻 苎麻 洋麻 黄麻
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。
公定重量 ——纺织材料在公定回潮率时的重量。
(1 Wk %) Gk Go (1 Wk %) Ga (1 Wa %)

纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力越强。 如：粘胶纤维结构比棉纤维疏松，缝隙孔洞多，是其吸湿 能力远高于棉的原因之一；合成纤维结构一般比较致密， 而天然纤维组织中有微隙，这也是天然纤维的吸湿能力远 大于合成纤维的原因之一。

3．纤维的比表面积 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。
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。

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。 内在因素包括： 化学结构-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱； 聚集态结构-纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少； 形态结构-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 。

相对湿度/%
0
相对湿度 /%
时间/h 吸湿平衡回潮率 Wae
初始回潮 W0
放湿平衡回潮率 Wde 时间/h
0
图4-1 纤维吸湿量-时间曲线
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，纤维材 料因吸湿达到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，纤维材 料因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。
回潮率W：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M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿 重的百分比。
Ga G0 回潮率W (%) 100 G0
Ga G0 含水率M (%) 100 Ga
式中：Ga纺织材料湿重；G0 纺织材料干重。 目前基本上采用回潮率。
2. 标准状态下的回潮率
3. 吸湿理论 （1） Peirce的二相理论 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
图4-4
直接间接吸收水
图4-5
相对湿度对吸收水分子数的影响
（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。

外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的大小。
(一)纤维内在因素
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 湿能力的大小。数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越 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）。
图4-6
相对湿度对回潮率的影响
四、吸湿滞后性 1. 吸湿滞后现象
吸湿滞后现象：从放湿得到的平衡回潮率总是高于从吸湿 得到的平衡回潮率的现象。纤维材料所具有的这种性质被称 为吸湿滞后性或吸湿保守性。
vd1< va1
回潮率/%
vd1
放湿 vd2
vd2> va2
Wde Wae va1 吸湿 va2 实际滞后值 δ 滞后值 δe

合成纤维：
维纶 —— 大分子中含有羟基（一 OH ），经缩醛化后一部 分羟基被封闭，吸湿性减小， 但在合纤中其吸湿能力最 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能力。 腈纶——大分子中只有亲水性弱的极性基团氰基（-CN）， 故吸湿能力小。 涤纶、丙纶 —— 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。
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。 国标准规定的为： 大气压力：1个标准大气压，即101.3kPa（760mmHg柱）
表4-1 级别 1
2 3
标Байду номын сангаас温湿度及允许误差
标准温度(℃)
A类 20±1
20±2 20±3
B类 27±2
27±3 27±5
标准相对湿度 (%)
65±2
65±3 65±5
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。
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。
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
（二）外界因素 1．温度的影响 在一般的情况下，随着空气和纤维材料温度 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，水分子到达纤维表面的机会 越多，纤维的吸湿也就较多。
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。
常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率
纤维种类 原棉 标准回潮率（％） 7~8 公定回潮率（％） 11.1
苎麻（脱胶）
亚麻 黄麻
7~8
8~-11 12~16(生麻），9~13(熟麻）
12
12 14
细羊毛
洗净毛 山羊毛 干毛条 油毛条 桑蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 涤纶 锦纶6 锦纶66 腈纶 维纶 丙纶 氯纶 氨纶
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。
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。