第六章纺织材料的吸湿性

第六章 纺织材料的吸湿性
第一节 吸湿指标和吸湿机理
一、吸湿指标 （一）回潮率与含水率
1. 回潮率: W G G0 100%
G0
2. 含水率: M G G0 100%
G
G —纺织材料湿重； G0—纺织材料干重。 3. 换算：
W=M/(1-M), M=W/(1+W) G=G0/(1-M), G=G0×(1+W)
（2）车间温湿度调节 纤维处于放湿时： 车间的湿度<规定值 纤维处于吸湿时： 车间的湿度>规定值
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四、湿度恒定温度与平衡回潮率的关系 （温度对回潮率的影响）
1. 吸湿等湿线 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。
羊毛和棉的吸湿等湿线 31
2.曲线特点 温度愈高，平衡回潮率愈低。但在高温高湿的
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（二）标准回潮率 标准回潮率:
纺织材料在标准大气条件下放置一段时间后 所达到的平衡回潮率。
标准大气条件: 温度－－20℃±1℃； 相对湿度－－65%±2%
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（三）公定回潮率(Wk) 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。（纯粹是为工作 方便而选定的，接近但不是标准回潮率）。
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例：Ｔ实际回潮率0.3％，粘胶实际回潮率12％， 为使二者干重混纺比为65/35，求涤粘的湿重 混纺比。
解：（2）X1
65
65 (1 0.3%) (1 0.3%) 35 (112%)
62.5%
X2
35 (112%) 65 (1 0.3%) 35 (112%)
37.5%
或 X 2 1 X1 1 62.5% 37.5%
涤 / 粘的湿重混比为 62.5 / 37.5。
公式：X i
Yi (1 Wi )
n
100％
Yi (1 Wi )
i
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二、吸湿机理（影响吸湿的内因） （一）亲水基团的作用
亲水基团是影响吸湿性的最本质因素，数量越 多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。 亲水基团：-COOH-,-NH2 ,-OH, -CONH（酰胺基）
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3.应用 （1）吸湿放热与保暖性 （2）吸湿放热与纺织材料储存 （3）吸湿放热与热工计算
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六、对电学性质的影响 回潮率增大，质量比电阻下降，减缓静电现象。
七、对光学性质的影响 回潮率升高时，纤维的光折射率下降。
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第五节 吸湿性的测试方法
一、直接测试方法 直接获取纤维中水分重量的测量方法称为直
纤维内的孔隙越多越大，水分子越易进入， 纤维的吸湿能力越强。粘胶比棉疏松，吸湿能力 比棉高。
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（四）纤维内的伴生物和杂质
纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。 ➢ a.棉纤维中有含氮物质、果胶（易吸水）；棉蜡、
脂肪（不易吸水）等； ➢ b.羊毛表面的油脂（拒水）； ➢ c.麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶； ➢ d.化学纤维表面的油剂；
的差值）与纤维的吸湿性有关， 吸湿性好，差值大。
湿滞差值的大小还与纤
维原有的回潮率有关。如图 中b→b1（由吸湿状态重新放湿）， a→a1（由放湿状态重新吸湿）。
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a-b，c-d都处于吸湿等温 线和放湿等温线之间。
纤维的实际平衡回潮率处 于两条线之间的某一值，通 常讲的平衡回潮率是指理论 平衡回潮率，即两曲线的中 间值。
吸附水。 70%-100%斜率大，吸湿速率快，吸湿
膨胀。
（3）纤维种类不同，曲线的高低不 同。表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿
度条件下是不同的。
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吸湿等温线与温度有密切的依赖性，所以 一般是在标准温度下试验所得。不同温度时的 吸湿等温线以棉为例，如下图所示。
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三、吸湿滞后性（原有的湿度对平衡回潮率的影响）
如，棉聚合度10000,回潮率8.5%；粘胶聚合度 500左右,回潮率13%。
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（三）纤维的比表面积和内部孔隙
1. 比表面积 单位体积的纤维所具有的表面积，称~。比表
面积大，表面吸附作用越强，吸湿性越好。细纤 维比粗纤维比表面积大、回潮率大。 表面吸附：材料表面的分子比内部分子有多余 的能量（称表面能），具有吸附作用，能吸收大 气中的水分子。 2.内部孔隙
1.对强力的影响 一般纺织材料强力随吸湿增大而减小（棉、麻
除外），粘胶湿强下降非常显著。 水分子进入之后拆开了大分子之间的交联，分
子间力减小，大分子易滑脱，故强力降低。 棉、麻聚合度、结晶度较高，纤维断裂主要表
现为分子本身的断裂，水分对纤维大分子间结合 力的减弱不明显，而一些大分子链上的缠结被拆 开，受力分子链增加，强力提高。
纤维的吸湿滞后现象
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3.吸湿滞后产生的原因 一般认为，吸湿时大分子间的连接点被迫拆
开，而与水分子形成氢健结合；放湿时，由于大 分子上较多的极性基团对水分子的吸引，阻止水 分子的离去，造成放湿时的平衡回潮率大。
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4.吸湿滞后对实际工作的指导意义 （1）预调湿 调湿:实验前将试样在标准状态下放置一定时间， 使达到平衡回潮率。 预调湿：预先将材料在较低的湿度下去湿，使纤 维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，使达到平衡回潮率。
条件下，平衡回潮率略有增加。
羊毛和棉的吸湿等湿线
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五、影响回潮率的外因（总结） 1.温度
温度升高，平衡回潮率下降。 2.相对湿度
温度一定，相对湿度越高，纤维吸湿越大。 亲水性纤维，相对湿度的影响是主要的，疏 水性纤维，温度的影响明显。
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3.原来回潮率的大小 从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达
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（二）内部结构的影响 化学组成相同的纤维，吸湿性不一定相同，
因内部结构不同。 1.结晶度 大，吸湿性小（吸湿主要发生在无定形区）。
如：棉经丝光后，因结晶度降低使吸湿性增加； 棉结晶度70%左右，粘胶结晶度30%左右，粘
胶吸湿性好于棉。
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2.取向度 对材料的吸湿性几乎无影响。
3.聚合度 增大，游离基团减小，吸湿性减小。
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2.对断裂伸长的影响 W增加，伸长有所增加。原因在于纤维断裂时
大分子的滑移。 3.对摩擦系数的影响
随吸湿的增大，摩擦系数增大。
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五、对热学性质的影响
1.吸湿放热 纤维在吸湿时会放出热量，这是由于运动
中的水分子被纤维大分子吸附时，水分子会将 动能转化成热能而释放。 2.指标 吸湿微分热：纤维在给定回潮率下吸着1g水 放出的热量。 吸湿积分热：1g干燥纤维从某一回潮率吸湿 达到完全润湿，所放出的总热量。
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（四）标准重量Gk (公定重量)
纺织材料在公定回潮率时的重量叫“标准重 量”，也称“公定重量”。
标准重量＝称见重量
1 1
公定回潮率 实际回潮率
Gk
Ga
1Wk 1 Wa
G0 (1Wk )
式中：Ga－称见重量（实际湿重）; Wa－实际回潮率； G0－干重。
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通常所说的，如65/35的涤棉混纺纱，是干重 混纺比，即各种纤维的干重占两种纤维总干重的 比例。而两种纤维的实际回潮率不同，混纺纱吸 湿后各纤维的湿重不同，故各湿重占混纺纱总湿 重的比例不同。
天然纤维因含有杂质及伴生物，纤维的公定 回潮率和纱线的公定回潮率常不一致。
常见纤维的公定回潮率如下表。
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几种常见纤维的公定回潮率
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
公定回潮 率(%) 11.1 8.5
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15 18.25 19 16 15
纤维种类
桑蚕丝 柞蚕丝
放湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下， 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。
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2. 吸湿等温线的特点：
（1）曲线呈上升趋势。表明随着相对
湿度的增大，回潮率增大。
（2）曲线都呈反S形。表明吸湿机理基
本一致。 0-15% 斜率大，吸湿速率快，极性基
团吸水。 15%-70% 斜率小，吸湿速率慢，间接
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3.吸、放湿平衡回潮率与时间的关系 (1)都是对数曲线； (2)起始段快，以后减慢直至平衡； (3)吸湿平衡所需时间小于放湿平衡所需时间； (4)吸放湿平衡回潮率不等。
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二、温度恒定，相对湿度与平衡回潮率的关系 （大气湿度对回潮率的影响）
1.吸湿等温线和放湿等温线
吸湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下， 纤维材料因吸湿而达到的平衡回潮率与大气相对 湿度的关系曲线。
CN
锦纶：-CONH
[NH (CH2)6－NHCO－(CH2)4 CO]n
涤：含-COO-、-CH2-，其吸水性弱
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水分子在纤维中的存在形式 （1）直接水：亲水性基团直接吸着的水 （2）间接水：直接水本身因具有极性而再吸着的水
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间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙 中成为微毛细水，当湿度很高时，间接吸收的水 分子可以填充到纤维内部较大的间隙中，成为大 毛细水，大毛细水的结合力除氢键引力以外包括 范德华力、表面张力等，所以结合力小。
混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比：
纤维1：回潮率Ｗ1，湿重混比g1，干重混比g0 纤维2: 回潮率Ｗ2，湿重混比100-g1，干重混比100-g0
计算公式：
g1 g0 (1 W1 /100) 100 g1 (100 g0 )(1W2 /100)
P326公式有误！
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g1 g0 (1W1 /100) 100 g1 (100 g0 )(1W2 /100)
1.定义 同样的纤维材料在一定的大气温湿度条件下，
从放湿达到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡 回潮率，这一性能称为材料的吸湿滞后性，也称 吸湿保守现象。
纤维吸、放湿与时间的关系
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2. 吸湿滞后性曲线
纤维的吸湿滞后现象
同一纤维的吸湿等温线
与放湿等温线并不重合，而 形成吸湿滞后圈。
湿滞的差值（吸湿滞后性造成
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混合材料或混纺纱的公定回潮率：
W混＝ Wi Pi
式中：Wi—纯纺材料的公定回潮率； Pi—干重混纺比，以百分数表示。
例：求Ｔ65/Ｃ35混纺纱的公定回潮率。 （涤Wk=0.4％，棉Wk=8.5％)
解：W混 0.4% 65% 8.5% 35% 3.42%
P325公式有误！应把括号前的“100”去掉。
亚麻
苎麻 洋麻 黄麻 生麻 熟麻 大麻
兔毛
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粘胶
公定回潮 率(%) 11 11
12
16.28 14.94 19.05 14.94 14.94
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纤维种类
涤纶 锦纶
腈纶
维纶 氯纶 丙纶 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（石蜡乳 剂含量）
例：Ｔ实际回潮率0.3％，粘胶实际回潮率12 ％，为使二者干重混纺比为65/35，求涤粘的 湿重混纺比。
解：（1） g1 65(1 0.003) 100 g1 (100 65)(1 0.12) g1 62.5 g2 100 62.5 37.5 涤 / 粘的湿重混比（投料比 ）为 62.5 / 37.5。
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第二节 大气条件与纤维吸湿
一、吸湿平衡与平衡回潮率（时间对回潮率的影响） 1.吸湿平衡
当进入纤维中的水分子数量多于从纤维内逸出 的水分子数时，纤维的回潮率增加，即吸湿，反之， 则为放湿。当吸放湿速度相同时就达到了吸湿平衡。 2.平衡回潮率
纤维材料在一定的大气条件下,吸、放湿作用达 到平衡稳定的回潮率，称～。分为吸湿平衡回潮率 和放湿平衡回潮率。
到的回潮率。 4.空气流速的影响
当空气流速快时，纤维的平衡回潮率降低。
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第四节 吸湿性对纺织材料的影响
一、对重量的影响 纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成
比例地增加。
二、对长度和横截面积的影响 吸湿后纤维体积膨胀，且横向膨胀远远大
于纵向膨胀。 原因：大分子沿轴向排列，吸湿后分子间
距增大；大分子构型改变。
接测量法，即称取材料的实际重量和驱除水分后 的重量求得。驱除材料中水分方法：
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亲水基团：-COOH-,-NH2 ,-OH, -CONH
棉、粘胶: -OH；
棉
羊毛：-CONH,-COOH,-NH2,-OH 蚕丝：-CONH,-COOH（少）,-NH2,-OH
羊毛
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亲水基团：-COOH-,-NH2 ,-OH, -CONH
维纶：-OH；
[CH2－CH]n OH
腈纶：-CN 强极性； [CH2－CH]n
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纤维吸湿膨胀的各向异性，会导致织物变厚、 变硬并产生收缩，干燥后仍无法恢复。
织物吸湿前后织物结构的变化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
缩水的利弊？ 弊：织物变小、变短； 利：制作雨衣、水龙带。
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三、对密度和体积的影响
开始密度随着回潮率 的增大而增大，以后随着 回潮率的增大而减小。
纤维密度随回潮率的变化
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四、对机械性质的影响