第4章 纤维的吸湿性能

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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.一般规律是W增加,其强力会下降; b.吸湿能力差的纤维,W增加,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,吸湿后强力反而增加;
水分在数量上接近相等,这种现象称之。
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.吸湿平衡所需要的时间<放湿平衡所需时间; 4.吸湿平衡W不等于放湿平衡W。
(2)粘着水(表面吸附水) ——纤维因表面能而吸附的水分子。 毛细水和粘着水属于物理吸着,是范德华力,没有明显的 热反应, 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; 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.纤维内的伴生物和杂质 a. b. c. d. 棉 羊毛 麻 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 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,水分子到达纤维表面的机会 越多,纤维的吸湿也就较多。
第四章
纤维的吸湿性
吸湿性:是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力。 或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。 润湿性:是指纺织材料从水溶液中吸着水分的能力。 吸湿状态与多少影响到: 纤维的性能 纺织工艺 织物舒适性 纺织材料的计重核价
第一节
吸湿表征及吸湿机理
来自百度文库
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。

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。
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。
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。
国标准规定的为:
大气压力:1个标准大气压,即101.3kPa (760mmHg柱)
温、湿度的波动范围: 一级标准:T 20±2℃,RH 二级标准:T 20±2℃,RH 65±2%; 65±3%;
三级标准:T 20±2℃,RH
(2)标准回潮率
65±5%。
——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。
通常在标准大气条件下调湿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。
混纺纱的公定回潮率
其中: Wi(%)——混纺材料中第i种纤维的公定回潮率; Pi(%)——混纺材料中第i种纤维的干重混纺比
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)。
(4)标准重量 ——纺织材料在公定回潮率时的重量。
(1 Wk %) Gk Go (1 Wk %) Ga (1 Wa %)
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原因。 吸收水属于化学吸着,是一种化学键力,因此必然 有放热反应;
三、吸湿滞后性(吸湿保守现象)
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: a. 势能梯度及大分子链的排列结构。 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, 而形成吸湿滞后圈。 吸湿滞后值(即差值)与纤维的吸湿能力和相对 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。 据资料表明,在标准状态下,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则基本重合。
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

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,当纤维材料臵于 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。
吸湿滞后圈图
3.应用 a.调湿和预调湿: 调湿:纺织材料具有一定的吸湿性,故实验前, 需要将试样统一在标准状态下放臵一定 时间,使达到平衡回潮率。
预调湿: 为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差, 需预先将材料在较低的温度下烘燥(一 般为40~50 ℃去湿0.5~l h),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。
b.车间温湿度调节 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: 一般规律: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 原因,平衡回潮率略有增加。
羊毛和棉的吸湿等湿线
返回
第三节 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 。
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。

2.常用纤维的吸湿等温线
特点:1.曲线都呈反S形,吸湿机理基本一致。
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
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) 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
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。 纤维材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

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。

蛋白质纤维:
主链上含有亲水性的酰胺基、氨基(一NH2)
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。
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
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。
吸湿等温线与温度有密切的依赖性, 所以一般都是在标准温度下试验所得。 如果温度过高过低,即使同一纤维,吸 湿等温线的形状,也会有很大的不同。
第四节 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。

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; 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。 Sl=⊿L/L; Sa=⊿A/A;
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.标准回潮率 (1)标准大气条件 国际标准中的规定为:

温度(T):20± 3℃(热带为27℃) 相对湿度(RH%):65± 3% 大气压力: 86~106 kPa 视各国地理环境而定。
相关文档
最新文档