第二章 纤维的吸湿性

五、影响纤维吸湿的因素
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。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（-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。
（二）. 间接测定法
1.电阻测湿仪 利用纤维在不同的回潮率下具有不同的电阻值来进行测定。 多数纤维当RH=30%～90%，M和ρm的关系是：ρm· n =K M 式中：K——常数（与试样的数量、松紧程度、温度和电压等 有关）； n——常数（随试样种类而定的）。 2.电容式测湿仪 ——以一定量的纤维材料，放在一定容量的电容器中， 由于纺织材料和水的介电常数相差很大，随着材料中含水的 多少使电容量发生变化，即可推测含水率或回潮率的大小。
二、 吸湿性的测量
（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。 具体的测试方法有： 1. 烘箱法 原理 烘箱是利用电热丝加热，当箱内温度升至规定值时，把试 样放入烘箱内，使纺织材料内的水分蒸发于热空气中，并 利用换气装置将湿空气排出箱外。由于纺织材料内水分不 断蒸发和散失，质量不断减少，当质量烘至恒量时，即为 纺织材料干重（烘燥过程中的全部质量损失都作为水分）， 最后算出回潮率指标。
三、吸湿机理
直接吸着水 ：由于纤维中亲水基团的作用而吸 着的水分子。它们之间的结合力较强，主要是 氢键力，同时放出的热量也较多。 间接吸着水 ：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。它们之间的 结合力较弱，主要是范德华力，同时放出的热 量也较少。 毛细水: 纤维有许多细孔，由于毛细管的作用 而吸收的水分称之~。
2．纤维的结晶度及内部空隙 纤维的结晶度和内部空隙纤维吸收的水分一般不 能进入结晶区，在结晶区内，分子有规则地紧密 排列，活性基在分子间形成了交键，如氢键、盐 式键、双硫键等，所以水分子就不易渗入，若要 产生吸湿作用就须打开这些交键，使活性基游离， 显然这是困难的。因而纤维的吸湿作用主要是发 生在无定形区。 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。
va1t图Fra bibliotek-7 纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线
纤维的干、湿结构变化 在纤维中的非结晶区或晶区的界面间， 纤维大分子链上的亲水基团（如羟基） 相互形成横向结合键－氢键 RH增加时，水分子进入纤维时，需克服 这些纤维间的氢键力，纤维由干结构变 成湿结构；而RH降低时，水分子运动克 服阻力可逸出纤维，使纤维回到干结构
2. 吸湿滞后性
（1）.定义：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，两种平衡回潮率不 相等，前者大于后者，这种 现象称之~。 （2）.产生原因： 纤维结构差异
vd1< va1
回潮率/%
vd1
放湿 vd2
vd2> va2
Wde 滞后值 δe Wae 吸湿 va2 实际滞后值 δ
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。 标准重量（公重） Gk ——是纺织材料在公定回潮率时的重量。 100 Wk 100 Wk Gk Ga G0 100 Wa 100 多种纤维混合时的公定回潮率Wi可按各自的混合比bi的加 权平均。
（2）影响烘干效果的因素： a.温度和时间 温度：棉—105°C；丝—110°C；其它纤维— 105~110°C。 （有温控装置） 时间：烘燥90分钟左右,第一次称重，10min后第二次称重， 两次重量之差与后一次重量之比<0.05%，后一次重量为干 燥重量。 b.称重方法 称重方法：箱内热称、箱外热称和箱外冷称三种。 箱内热称：即用烘箱上的天平钩挂称取烘篮内的纤维。 由于箱内温度高，空气密度小，对试样的浮力小，故称得的 纤维干重偏重，算得的回潮率值偏小。但操作比较简便，是 目前主要采用的方法。
c.大气温湿度条件
箱内的相对湿度不可能达到0％，当烘箱置于非 标准大气条件下测试时，其干重需根据当时环境 的温度和相对湿度进行修正。再用修正后的干重 计算其回潮率。 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。 优点：检验历史长，测得的结果比较稳定； 缺点：耗电量大，时间长，并易损坏试样； 相对而言，烘箱法结果较稳定，准确性尚可，虽 费时、耗能，但仍是目前常用的测量方法。
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。
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。
第二章
纤维的吸湿性
一、纤维的吸湿指标
1.回潮率与含水率
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。 式中： G——纺织材料湿重； G0——纺织材料干重。
W
G G0 G0
100
M
G G0 G
100
其间相互关系为：
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： 含有亲水基团不多，故吸湿性都较差。 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。 此外，大分子聚合度低的纤维，如果大分子端基是亲水 性基团，其吸湿能力也较强。
Wk biWi /100
i 1
n
表4-2 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 兔毛 公定回潮率 (%) 11.1(含水率 10) 8.5 16 15 18.25 19 16 15 15 纤维种类 桑蚕丝 柞蚕丝 亚麻 苎麻 洋麻 黄麻 生麻 熟麻 大麻 粘胶纤维 公定回潮率 (%) 11 11 12 16.28 14.94 19.05 14.94 14.94 13 纤维种类 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
箱外热称：将试样烘干后，取出迅速在空气中称量。 它与未烘纤维的称量是在同环境中进行的。但烘干 纤维及携带着的热空气比周围空气密度要小，称量 时有上浮托力，故称得干重偏轻；而另一方面，纤 维在空气中会吸湿，又使称得的重量偏大，这与称 量快慢有关，因此测量的结果受称量时间的影响太 大，可靠性差。 箱外冷称：是将烘干后的试样放在铝制或玻璃容器 中，密闭在干燥器中冷却约30min后进行称量。此法 称量条件与未烘纤维称量条件一致，因此比较精确， 但费时较多。当试样较小，又要求精确，如测含油 率、混纺比等，须采用箱外冷称法。
2.红外线干燥法 ——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，使材 料内部在短时间内达到很高的温度，将水分去除。 一般情况下只要5～20min即可烘干。 优点：烘干迅速、耗电量省、设备简单； 缺点：试验结果不稳定 温度无法控制，能量分布也不均匀，局部过热而使材料烘焦变质
3．高频加热干燥法 ——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：从材料内部产生高热，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； 缺点：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，必须很好加以屏蔽。
4. 真空干燥法 ——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：不需要称取干重，工作简便，试样用量很少； 可在较低温度（60～70°C）下将试样中的水分去除， 烘干时间减少且可避免材料氧化变质。 测定结果精确可靠而设备费用也不高。 5. 吸湿剂干燥法 将纺织材料和强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达到0%。 吸湿剂：干燥的五氧化二磷粉末（效果最好）； 干燥氯化钙颗粒状 （最常用）。 优点：比较准确 缺点：适用于小量试样，否则吸不干，成本高，费时长（一般在室温下 达到真正吸干约需4～6周的时间）。
W 100 M 100 M M 100W 100 W
或
2．标准回潮率
——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。 国际标准中规定的标准大气条件为： 温度（T）为20℃（热带为27℃）， 相对湿度（RH）为65%， 大气压力为86~106kPa，视各国地理环境而定。 我国规定的标准大气条件为：大气压力为1个标准大气压， 即101.3kPa（760mmHg柱）