第四章 纤维的吸湿性
第四章 纤维的吸湿性
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, 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. 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. 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: 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; 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; 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, 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; 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. 外在条件包括:温湿度;气压;原来回潮率的大小.
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: 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. 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. 为吸湿滞后性或吸湿保守性.
vd1< va1 回潮率/% vd1 放湿 vd2 vd2> va2
2.常用纤维的吸湿等温 2.常用纤维的吸湿等温 线
特点:1.曲线都呈反 曲线都呈反S 特点:1.曲线都呈反S形,吸湿机理基本一致. 吸湿机理基本一致. 2.RH= 0%～15% 时,曲线的斜率比较大; 0%～ 曲线的斜率比较大; 15%～ 曲线的斜率比较小; RH= 15%～70% 时,曲线的斜率比较小; 曲线斜率又明显地增大. 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 纤维种类不同,曲线的高低不同, 强的在上方,如羊毛,粘胶; 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. 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 吸湿等温线与温度有密切的依赖性, 准温度下试验所得.如果温度过高过低,即使同一纤维, 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. 吸湿等温线的形状,也会有很大的不同.
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案
纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案第一章纤维的分类及发展2、棉，麻，丝，毛纤维的主要特性是什么？试述理由及应该进行的评价。
棉纤维的主要特性：细长柔软，吸湿性好（多层状带中腔结构，有天然扭转），耐强碱，耐有机溶剂，耐漂白剂以及隔热耐热（带有果胶和蜡质，分布于表皮初生层）；弹性和弹性恢复性较差，不耐强无机酸，易发霉，易燃。
麻纤维的主要特性：麻纤维比棉纤维粗硬，吸湿性好，强度高，变形能力好，纤维以挺爽为特征，麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。
（结构成分和棉相似单细胞物质。
）丝纤维的特性：具有高强伸度，纤维细而柔软，平滑有弹性，吸湿性好，织物有光泽，有独特“丝鸣”感，不耐酸碱（主要成分为蛋白质）毛纤维的特性：高弹性（有天然卷曲），吸湿性好，易染色，不易沾污，耐酸不耐碱（角蛋白分子侧基多样性），有毡化性（表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性）。
3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别，其在结构和性能上有何异同？在命名上如何区分？答：一、命名再生纤维：“原料名称+浆+纤维” 或“ 原料名称+黏胶”。
天然纤维：直接根据纤维来源命名，丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维：以化学组成为主，并形成学名及缩写代码，商用名为辅，形成商品名或俗称名。
二、区别再生纤维：已天然高聚物为原材料制成浆液，其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。
天然纤维：天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。
其中植物纤维主要组成物质为纤维素，并含有少量木质素、半纤维素等。
动物纤维主要组成物质为蛋白质，但蛋白质的化学组成由较大差异。
矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。
合成纤维：以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体，经化学合成为高聚物，纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
高性能纤维（HPF）主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维，是高承载能力和高耐久性的功能纤维。
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维，即纤维具有某特定的物理和化学性质。
纺织材料学第四章_化学纤维(3)
9
②高湿模量粘胶纤维
模量:衡量材料变形难易程度指标，值小材 料易变形。
截面近似圆形。我国商品名称为富强纤维 或莫代尔（modal），日本称虎木棉。
富强纤维
10Βιβλιοθήκη 莫代尔纤维是Lenzing（兰精公司）开发的高 湿模量的再生纤维素纤维。原料是产自欧洲的灌 木林，制成木质浆液后经过专门的纺丝工艺制作 而成，所以与棉一样同属纤维素纤维，具有生物 降解性，并且在纤维生产过程中不产生类似粘胶 纤维的严重污染环境问题，是21世纪的新型环保 纤维。
回潮率(%)
13
12.5
8
涤纶
1.7 40-52 40-52 44-45 44-45
0.5
Lyocell纤维
1.7 40-42 34-38 14-16 16-18 11.5
天丝纤维，拥有棉的“舒适性”、涤纶的
“强度”、毛织物的“豪华美感”和真丝的“独 特触感”及“柔软垂坠”，无论在干或湿的状态 下，均极具韧性。
粘胶纺丝液+凝固浴（硫酸、硫酸钠、硫酸锌)→ 纤维素再生形成纤维 根据纺丝工艺的不同，制得的粘胶纤维的性质不同。
4
3.粘胶纤维的结构特征 （1）化学组成
和棉的成分相同，主要成分为纤维素， 聚合度250-550（棉6000-15000）。 （2）形态结构
普通粘胶横向形态
不规则的锯齿形
普通粘胶纵向形态
1.概况 粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，
也是最早研制和生产的化学纤维，其化学 组成与棉纤维相同。因制成的液体很粘， 称为粘胶。
3
2.制造流程 （1）纺丝液的制备
木材、甘蔗渣→纯净的纤维素（纤维素浆粕）→ 稀碱处理→碱纤维素 +CS2 纤维素黄酸酯 +NaoH → 粘胶纺丝液 （2）纺丝成形（湿法纺丝）
第四章_纤维素纤维
第三节
纤维素纤维主要的物理性质
一、纤维素纤维的吸湿性
很强：标准回潮率－－棉7%，粘胶13～14%。 原因：分子上大量的－OH，可和水分子形成H键。 吸附水种类
结合水：－OH直接吸附水，有热效应，能使纤维 素溶胀。 游离水：间接吸附，无热效应，不能使纤维素溶胀。
纤维吸湿后性质的变化
棉：湿强度＞干强度
纤维素大分子：β-D-葡萄糖剩基彼此以1,4-苷键联结 而成，葡萄糖单元呈椅式扭转，每个单元C2、C3及C6 位的－OH均处于水平位臵。可见P164图4－5。
改错
三、纤维素的聚集态结构
（一）概述
晶区和非晶区共存，晶区到非晶区逐步过渡，无明 显界限，一个纤维素分子链可以经过若干结晶区和无 定形区。
粘胶：湿强度＜干强度
导电性：绝对干燥时是良好的绝缘体，吸湿后导电 性增加。
二、纤维素纤维的溶胀与溶解
1.溶胀 （1）有限溶胀
结晶区间溶胀
现象：溶胀剂只能到达无定形区和晶区表面。
特点：X射线衍射图不发生变化。
结晶区内溶胀
现象：溶胀剂占领整个无定形区和晶区。
特点：形成溶胀化合物，产生新的结晶格子（晶 胞），原来的X射线衍射图消失，出现新的X射线衍 射图。多余的溶胀剂不能进入新的结晶格子，只发生 有限溶胀。
≥200℃
3.纤维素纤维的结晶度和取向度
结晶度：棉纤维70%，麻纤维90%。丝光棉纤维约 50%。粘胶纤维40%。 取向度：以晶体长轴与纤维轴的夹角即螺旋角表示， 螺旋角越小，取向度越高。 纤维 麻 棉 粘胶 螺旋角/° 6～8 20～35 34
三种纤维素纤维的情况：
麻：聚合度、结晶度、取向度高。
（2）胞壁（细胞）增厚阶段
生长期：第30～50天
纤维的物理性质
整理课件
32
• （三）表征纤维光泽的方法与指标 • 1．以变角光度法为基础的表征方法 • （1）镜面光泽度 （2）对比光泽度
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33
2．以杰弗里斯迴转光度法为基础的表征 方法
3．以偏光光泽度法为基础的表征方法
Gp
I I
I// I//
整理课件
34
• 二、纤维的双折射
• 光线投射到纺织纤维上时，在界面上除了产生 反射光以外，进人纤维的光线将分解成两条折 射光，叫双折射。
• 两条折射光都是偏振光，振动面相互垂直。 • n∥—n⊥叫双折射差度或双折射率。
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• 三、纤维的耐光性
• 纤维在贮存和穿用过程中，因受各种大气因素 的综合作用，性能会逐渐恶化，如变色、变硬、 变脆、发粘、透明度下降、失去光泽、强度下 降、破裂等，直到丧失使用价值。这种现象叫 “老化” 。
• 2．外界因素的影响
• （1）温度 • （2）频率 • （3）回潮率及堆砌的紧密程度
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28
（二）介电损耗
• 介质损耗：纤维中的极性水分子，在交变 电场作用下，会发生极化现象，分子部分 地沿着电场方向定向排列，并随着电场方 向的变换不断地作交变取向运动，使分子 间不断发生碰撞和摩擦。要克服摩擦，就 要消耗能量，介质可以吸收一部分并把它 转变为热能，使介质发热。介质因发热而 消耗的能量，叫介质损耗。
CC01M 0(C 0wC0)
式中：C——湿纤维的比热（J/g·K），Co——干纤维的比热 （J/g·K），Cw——水的比热（J/g·K），M——纤维含水率。
纤维的比热值随温度的升高而增大，但各种纤维比热 增大幅度不同。
整理课件
3
二、纤维的导热性
纺织材料
第三章1、棉纤维按纤维初加工分类,籽棉：带有棉籽的棉花。
皮棉（原棉）：去除棉籽所得到的棉纤维。
锯齿棉：用锯齿轧花机加工的皮棉皮辊棉：用皮辊轧花机加工的皮棉化学组成纤维素，半纤维素，可溶性糖类，脂质，脂肪，灰分，色素（彩色棉）形态和微观结构形态：棉纤维因沿根部切断，故根端开口顶端封闭，呈现具有中腔和扭转的扁平带状外观微观结构：棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生层、次生层和中腔四个部分组成。
性质，如吸湿性，耐酸碱性一般规律是回潮率增加，纤维强力下降，但棉纤维吸湿后强力反而增加。
棉纤维具有较好的吸湿性不耐酸,利用该性质可生产涤棉烂花布一般情况下在碱中不会被破坏，但会扭转纤维素结晶构型，使纤维膨化。
可进行丝光处理2麻纤维加工工艺：鲜叶片—刮麻—锤洗—压水—烘干—拣洗分级—打包第四章1羊毛纤维羊毛的形态结构----卷曲及其原因；正、偏皮质非均匀分布的结果结构，如皮质层:从外向里：鳞片层、皮质层、髓质层（仅粗羊毛中有缩绒性：毛纤维在湿、热条件下经外力反复作用，纤维之间相互穿插纠缠，纤维集合体逐渐收缩变得紧密，称之羊毛的缩绒性成因:内因：缩绒是各项性能的综合反映。
定向摩擦效应、优良的回弹性和天然卷曲是缩绒的内在原因。
外因：温湿度、外力作用等是促进羊毛缩绒的外因防缩方法:氧化法（降解法）,树脂法（添加法）耐酸碱性:属耐酸性较好的纤维,羊毛对碱的稳定性较差2、蚕丝蚕丝组成：由丝素和丝胶两种蛋白质组成结构：纵向形态表面光滑，粗细均匀，少数地方有粗细变化和疵点横向形态不规则的椭圆形或略呈三角第五章化学纤维1黏胶纤维：结构特征—皮芯结构种类：1按纤维素的来源分：木浆粘胶、棉浆粘胶、草浆粘胶、竹浆粘胶、麻浆粘胶。
2按结构分：普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、强力粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维用途：普通粘胶纤维可纯纺也可混纺，一般作为衣料（纯纺、混纺）、被面和装饰织物。
性能：吸湿性是传统化学纤维中最高的六大纶：涤纶，丙纶，腈纶，维纶，氯纶，芳纶涤纶的性能：吸湿染色性，耐热性好，耐磨性，耐弱碱不耐强碱，对无机酸和有机酸都较稳定锦纶的性能：耐热性差，强伸性，回弹性，耐磨性（最好），耐光性差耐磨性--锦纶，耐晒性--腈纶，弹性—氨纶第七章纱线纱线分类，纱线结构分：短纤纱，单丝纱，特殊纱加捻，捻缩：多根长丝或纱线经过加捻后，使原先平行于纤维线的纤维沿轴向扭转变成螺旋状，各根纤维沿轴向的投影长度较加捻前长度缩短称捻缩：捻度：纱条在退捻前的规定长度内的捻回数捻系数：反映不同粗细纱线的加捻程度，值越大加捻程度越大，可根据纱线的捻度和特数（或支数）计算而得。
纤维的吸湿性
纤维的吸湿性1. 引言纤维是我们日常生活中不可或缺的材料，它们可以用于制作衣物、家具和其他各种用品。
然而，纤维的吸湿性是纤维品质一个重要的性能指标之一。
本文将探讨纤维的吸湿性以及其重要性。
2. 纤维的吸湿性是什么？纤维的吸湿性是指纤维对空气中水汽的吸收能力。
在实际生活中，我们经常可以感受到一些衣物在潮湿的天气中会变得湿润，这正是纤维吸湿的结果。
纤维的吸湿性取决于其化学成分和结构。
3. 纤维吸湿性的重要性3.1 保持舒适纤维的吸湿性可以帮助调节人体的湿度，使人感觉更加舒适。
尤其在夏季高温天气中，具有良好吸湿性的纤维能够帮助人体散发出多余的热量，减轻炎热感。
3.2 防止静电在干燥的环境中，纤维摩擦会产生静电，使衣物或其他物品容易吸附灰尘等杂质。
具有较好吸湿性的纤维可以减少静电的产生，保持物品清洁。
4. 纤维吸湿性测试方法4.1 吸湿率测定通过将一定数量的纤维样品暴露在特定湿度的环境中，测量样品吸收水分的重量变化，计算吸湿率。
4.2 饱和吸湿量测定将纤维样品置于100%相对湿度的环境中，测量其吸收的最大水分量，即饱和吸湿量。
5. 常见具有良好吸湿性的纤维材料5.1 棉纤维棉纤维是一种天然吸湿性能优良的纤维材料，天然棉纤维内部有许多细小的毛细管，可以有效吸收水分。
5.2 麻纤维麻纤维也具有较好的吸湿性能，透气性好，适合夏季穿着。
6. 结论纤维的吸湿性是纤维重要的性能之一，对于衣物的舒适度和质量有着重要的影响。
通过适当的测试方法和选择具有良好吸湿性的纤维材料，可以制作出更加符合人体需求的产品。
7. 参考文献1.Smith, J. (2018). The importance of fiber moisture absorption. TextileJournal, 15(2), 45-56.2.Brown, A. et al. (2019). Testing methods for fiber moisture absorption.Materials Science Review, 28(3), 112-125.以上是关于纤维的吸湿性的文档内容，希望对您有所帮助。
合成纤维第四章湿法纺丝
5. 聚合物的热机械曲线与成纤能力
聚合物是否适 于制造纤维
熔融温度 （Tm）
热分解温度 （Td）
玻璃化温度 （Tg)
脆化温度 （Tb)
利用温度——形变曲线 示意图加以判断
第十九页，共105页。
判断聚合物是否适宜于制造纤维的温度-形变曲线
T′
T″
a: Tf,Tg,Tb 三点重合，在使用温度 范围内（ T′~T″），又该物质制 成的纤维很脆，无显著变形
第四十页，共105页。
干法纺丝工艺流程
纺丝液由计量泵输送到 喷丝头
经喷丝孔挤出的纺丝细流 进入垂直甬道与热气流接
触
在热气流中随着溶剂的挥发， 丝中聚合物浓度升高，丝条固
化，
丝条以一定的速度卷取，使 丝条拉伸细化而形成初生纤 维
第四十一页，共105页。
三. 干纺工艺
纺丝工艺主要由四步组成：
（1）纺丝原液的制备； （2）从喷丝头挤出； （3）挤出丝条的脱溶剂及干燥；
第八页，共105页。
2、燃烧法：根据不同纤维的燃烧特性来鉴别纤维 掌握好：烟、焰、味、灰
第九页，共105页。
3、着色法：根据不同纤维在着色剂中着色后颜色的不同 来鉴别纤维
配置A、B两种试剂 A：3g KI（60mL水）+1g I2 （40mL水），放置几分钟，滤去溶液
中过剩的I2 ； B：两份甘油，先加入一份水，再加入三份硫酸；
不能熔融纺丝——
纤维素纤维
第二十一页，共105页。
e: T′>Tb, T″<Tg<Td, Tf>Td,
可以成形，难调。
Td
f: T′>Tb, T′~T″处于 Tb~Tg之间，Tf<Td，聚 合物可以进行熔体切丝， 如PET
纤维的吸湿性PPT课件
1-棉 2-粘胶纤维 3-蚕丝 4-羊毛 5-锦纶
4、对力学性能的影响 大多数纤维强力随回潮率升高下降，但棉、麻纤维相反；所有纤维断裂伸长率随回潮率升高增加。纤维
塑性变形增大。 5、对热、光、电学性能的影响
回潮率↑→
导热系数↑ 电阻↓介电常数↑ 双折射↓形状双折射↑
第33页/共58页
五、纤维吸湿的影响因素（材料、环境）
• 但纤维吸湿放热这一特性对纤维材料的储存是不利的，如果仓库空 气潮湿和通风不良，就会因吸湿放热而使纤维或织物变质发霉，甚 至引起火灾。
第21页/共58页
3.纤维吸湿热的测试方法
• 吸湿积分热的测量 • 将一已知质量的一定回潮率的纤维试样，放入一已知热容量的量热器中，并加过量 的水，然后测量其上升的温度，根据上升的温度和测试系统的热容量，可以计算出 积分热
第34页/共58页
2.环境对纤维吸湿性的影响
• 相对湿度的影响 • 在一定温度条件下，相对湿度越高，空气中水汽分压力越大， 单位体积空气中的水分子数目越多，纤维的吸湿机会也较多。
• 温度的影响 • 温度对纤维平衡回潮率的影响比相对湿度要小，其一般规律是 温度越高，平衡回潮率越低。
温度对棉纤维吸湿的影响纤维材料此 速率吸湿，达 到平衡需时间 为
• 如图所示的水分通过空气长度为l到达吸湿材料的
扩散系统。如果水分以初始速率扩散，整个平衡过
程所需的时间τ为
c c1 c0 x l
表明吸湿速率与浓度梯度、吸湿量、扩 散系数、吸湿表面积、空气间隔的关系
第25页/共58页
2.影响纤维材料吸湿平衡速率的主要因素
3.纤维吸湿性的测试方法
• 直接法：先称取湿重，再干燥去水获得干重
• 烘箱法
第四章纤维吸湿
5）应用
调湿：将纺织材料直接放在标准状态下进行平衡。 如：纺纱前面包需要调湿。 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。 如：纤维材料的回潮率进行测试时，需要预调湿。
2.纤维的结晶度
纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。
水分子不能进入纤维的结晶区
粘胶皮层吸湿率13%PS粘胶芯层吸湿率11%？ 结晶区越小，吸湿性越好
结晶区小（微晶体积小），吸湿的表面积增大
再思考：棉PS粘胶？
3.纤维的聚合度 纤维的聚合度越小，吸湿越好
聚合度越小自由的极性端基数目越多
2.平衡回潮率：
平衡回潮率：纤维材料在一定大气条件下， 吸、放湿作用达到平衡态时的回潮率，即 吸湿平衡状态下的回潮率。
3.影响纤维吸湿平衡快慢的因素
纤维集合体堆砌的紧密程度高，所需时间 长 空气流速快，所需时间短 温度高，所需时间短 原回潮率与大气条件的差异大，所需时间 长
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， 分别将纤维材料预先烘干，再放在各种不同相对 湿度空气中，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， 纤维材料在相对湿度100%的空气中达到平衡回潮 率后，在放在各种不同相对湿度空气中，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。
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。
第四章纤维的吸湿性课件(共52张PPT)《纺织材料学(第2版)》
3.5
0.0
4. 平衡回潮率
相对湿度/%
平衡 潮率是指纤
维材料在一定大气条件
下，吸、放湿作用达到
平衡稳态时的 潮率。
时间/h
相对湿度 /%
0
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
其受平衡时间的影
响（见图4-1）, 有吸湿
Wae和放湿Wde平衡 潮
表4-2 几种常见纤维及其制品的公定 潮率
公定 潮率
公定 潮率
纤维种类
纤维种类
纤维种类
(%)
(%)
棉纤维
柞蚕丝
铜氨纤维
8.5
11.0
棉纱线
亚麻
聚酯纤维（涤纶）
8.5
12.0
棉织物
苎麻
聚酰胺纤维（锦纶）
8.0
12.0
洗净毛 同质
16.0
12.0
剑麻
聚丙烯腈纤维（腈纶）
异质
15.0
14.0
黄麻
聚乙烯醇纤维（维纶）
、锦纶的吸湿能力稍强，腈纶差些，涤纶更差，丙纶和氯纶则几乎不吸
湿。
虽然不同纤维的吸湿等温线
高低不一，但都呈反S形。这说明
其间吸湿机理的一致。We-RH 曲
线表明：
在RH较小时，
潮率We
增加率较大，这是因为纤维中的
极性基团直接吸收水的速率较大;
当RH=15%~70% 时，纤维的W
通常将纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性。
尽管有小尺度液态水的吸着，但不同于液相浸润。水分子及微粒水
(<1μm)为非显见水汽，其吸附是一动态过程，即纤维吸收水汽与放出水
第四章 纤维(高分子材料)
四、纤维的加工（一）纤维的加工方法
生产工序
原料的制备
纺丝熔体或溶液的制备
纺丝
后加工
纺丝是纤维生产过程的核心工序，对纤维的结构及性能 有重要影响。 根据纺丝前原料的状态的不同，将纺丝分为熔体纺丝和 溶液纺丝。 溶液纺丝中，由于凝固机理不同，又分为湿法纺丝和干 法纺丝。[纺丝方法] 象聚乙烯、聚丙烯、聚己内酰胺和聚对苯二甲酸乙二醇 酯的熔点低于它们的热分解温度，可以进行熔体纺丝。 而聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚乙烯醇的熔点与热分解温度 接近，甚至高于热分解温度，纤维素及其衍生物观察不到熔 点，只能采用溶液纺丝。
（二）合成纤维
1. 聚酰胺纤维（酰胺纤维、尼龙、锦纶）（Polyamide fiber ） （1）含义：由熔融的聚酰胺树脂抽丝而成。 （2）品种：按原料中C原子的不同有： ①聚己内酰胺纤维（尼龙-6、锦纶、卡普纶） ②聚庚酰胺纤维（尼龙-7）③聚壬酰胺纤维（尼龙-9） ④聚w-氨基十一酰纤维（绚丽尼龙-11） ⑤聚酰胺-66纤维⑥ 聚酰胺-1010纤维 ⑦聚酰胺-610纤维 （3）特性：具有强度、弹性高，耐摩擦、冲击、疲劳，电 绝缘性好。耐碱而不耐酸，耐热和耐光较差，保暖性差，易 皱折，对氧化剂、化学腐蚀性尚好。不发霉、不怕虫蛀。 （4）用途：织造袜子和衣料，也用于制造帘子线，渔网， 绳索，传送带，降落伞等。
一、纤维的分类
1.按长度分 2.按来源分 3.按材质分 连续纤维，如聚酯长丝、真丝、单丝。 一定长度的纤维：长纤维（如羊毛），短纤维（如棉花）。
二、纤维的主要性能指标
1、纤度 2、捻度 用来表示纤维粗细程度的概念。有定长制和定重制两种衡 3、断裂强度 量方法。 捻度是指单位长度（cm）纱线上纤维缠绕的圈数，用捻数 表示。 4、断裂伸长率ε（延伸度） 常用相对强度来表示化学纤维的断裂强度，即纤维在连续 定长制是指用一定长度的纤维所具有的重量来表示纤维 5、弹性模量（初始模量或杨氏模量） 增加负荷的作用下，直到断裂所能承受的最大负荷与纤维的纤 指纤维或试样在拉伸至断裂长度比原来增加的百分数。 的粗细，单位有特数tex和旦数denier两种。 度的比值，单位如N/tex、N/denier等。 6、回弹率 特数是指1000m长纤维或纱线在公定回潮率时所具有质 指纤维受拉伸到伸长率为原长的1%时所需的应力。它表 量的克数。 7、吸湿性 征了纤维对小形变的抵抗能力。弹性模量的大小取决于聚合物 将纤维拉伸至产生一定伸长后撤去负荷，经一定时间 旦数则指9000m长的纤维或纱线在公定回潮率时所具有 的化学结构以及分子间相互作用力的大小，也与纤维的取向度 （30~60s，视测试器而定），测定纤维弹性回缩后的剩余伸长， 指在标准温度和湿度（20±3℃、相对湿度65%+3%）条 质量的克数。 和结晶度有关。 可回复的弹性伸长与总伸长之比称为回弹率。 件下纤维的吸水率。一般用回潮率R或含湿率M表示。 旦数与特数之间的关系为:1den=9tex。 定重制用一定质量的纤维或纱线所具有的长度来衡量纤 吸湿性低的纤维容易产生静电，不但给加工带来困难， 旦数和特数越大，表示纤维越粗。 维粗细程度，单位为支数，支数越大，表示纤维越细。 而且使织物附尘和沾污。另外，吸湿性差的纤维制成织物， 支数分为公制和英制。公制是在公定回潮率时每克（毫 不易吸收人体排出的潮分，使人有闷热和潮湿的感觉。 克）纤维所具有的长度米（毫米）数。 公支数 = 纤维的长度m（mm）/纤维重量g（mg）
纺织材料学第四章_化学纤维(4)
[NH－ [NH－(CH2)5 CO]n 锦纶6: 锦纶 一种单体缩聚而成，单体含有一个端氨基和一 一种单体缩聚而成， 个端羧基。 个端羧基。 用单体中含有的碳原子数来命名。 用单体中含有的碳原子数来命名。
锦纶66: 锦纶66:
[NH (CH2)6－NHCO－(CH2)4 CO]n NHCO－
两种单体缩聚而成， 两种单体缩聚而成，一种单体含有两个端氨 基，另一种含有两个端羧基。 另一种含有两个端羧基。 命名：前一数字表示二元胺的碳原子数， 命名：前一数字表示二元胺的碳原子数，后 一数字表示二元酸的碳原子数。 一数字表示二元酸的碳原子数。
5
2. 形态 锦纶由熔体纺丝制成，截面近似圆形， 锦纶由熔体纺丝制成，截面近似圆形，纵向 无特殊结构。 无特殊结构。
普通锦纶纵、 普通锦纶纵、 横向形态
根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶: 根据纺丝孔的形状可制成异形锦纶:
异形锦纶纵、 异形锦纶纵、 横向形态
3.性质 3.性质 （1）密度 服装制品穿着轻便， 较小， 较小，1.14 g/cm3，服装制品穿着轻便，且有 良好的防水防风性能。 良好的防水防风性能。 （2）热学性质 耐热性差，随温度的升高强力下降， 耐热性差，随温度的升高强力下降，收缩率增 安全使用温度：低于93℃ PA6），低于130 93℃（ ），低于 大。安全使用温度：低于93℃（PA6），低于130 锦纶66 66）。 ℃（锦纶66）。
9
（5）吸湿染色性 因大分子链上含有亲水基团， 因大分子链上含有亲水基团，具有中等的回 潮率，（在合纤中位居第二，回潮率4.5%），染 ，（在合纤中位居第二 4.5%）， 潮率，（在合纤中位居第二，回潮率4.5%），染 色性能好。 色性能好。 （6）化学性质 耐碱性优良但不耐酸。 耐碱性优良但不耐酸。
第4章 纤维
人造纤维：天然高分子改性
合成纤维：由小分子聚合成高分子制成
粘胶纤维 硝酸酯纤维 人造纤维 醋酸酯纤维 铜氨纤维 人造蛋白纤维
化学
纤维
普通纤维
聚酯纤维——涤纶 聚丙烯腈~——腈纶 含氯~ 聚酰胺~——锦纶 聚烯烃~(PP)——丙纶 聚乙烯醇~ 聚四氟乙烯纤维 酚醛~ 碳~ 聚芳纶~ 聚氨酯~ 聚酰亚胺~
增强体)
3. 功能型：除力学和耐热性外， 如光、电、化学、高弹性和生物可降解性等 高分子光纤：以PS纤维为芯，PMMA为皮包 导电纤维
中空纤维分离膜
生物可降解性纤维 智能纤维：防臭/抗菌、温敏、变色、吸波纤维
六、纺丝工艺分类
1、化学纤维的生产过程 化学纤维品种繁多，原料及生产方法各异，其生产过程 可概括为以下四个工序： ①原料制备; ②纺前准备；
（2）纤维横截面形状和皮芯结构
①横截面形状
纤维横截面形状对其性能有很大影 响。天然纤维的形态结构如图所示。棉 花是一种具有天然卷曲的空心纤维，具
有良好的保暖性和吸湿性，蚕丝的横截
面是三角形的，使其具有柔和的光泽和 舒适的手感，而羊毛则是由两种吸水能 力不同的组分 天然纤维的形态结构 所组成的双组分纤维，使它具有稳 （a）棉花横截面； 定的卷曲与良好的蓬松性和弹性。 （b）蚕丝横截面； （c）羊毛不同染色的横截面； （d）羊毛不对称皮质名称和性质
特种纤维：降落伞、飞行服、飞机导弹/
雷达的绝缘材料、原子能工业中防腐材料
4.2 纤维形态与结构
多重原纤结构 表面形态 纤维形态结构 纤维横截面结构 皮芯结构 纤维中的空洞 （2） （3） （1）
（1）纤维的多重原纤结构和表面形态 ①多重原纤结构 纤维是由线型大分子链排列、堆砌组合而成。其间有 许多丝状结构，即为原纤结构，它们通过分子间的作用力相
纤维的吸湿性
第四章 纤维的吸湿性通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性。
对纤维的吸湿现象、作用机理、影响因素、表征方法，以及纤维吸湿后的性状变化给予基本介绍。
第一节 纤维的吸湿及吸湿机理一、纤维的吸湿与吸湿指标1. 回潮率与含水率100G G W G −=× （4-1） 0100G G M G−=× （4-2）其间相互关系为：100100M W M=− 或100100W M W=+ (4-3)2. 标准状态下的回潮率表4-1 标准温湿度及允许误差标准温度(℃) 级别A 类B 类标准相对湿度(%) 1 20±1 27±2 65±2 2 20±2 27±3 65±3 3 20±3 27±565±53. 公定回潮率a k a 0a 100100100100kW W G G G W ++==+ （4-4）多种纤维混合时的公定回潮率可按各自的混合比b i 的加权平均。
nk i i 1/100i W bW ==∑ (4-5)表4-2 几种常见纤维的公定回潮率纤维种类公定回潮率(%)纤维种类公定回潮率(%)纤维种类 公定回潮率(%)原棉 11.1(含水率10) 桑蚕丝 11 聚酯纤维 0.4棉纱 8.5 柞蚕丝 11 锦纶6/66/11 4.5 洗净毛同质 16 亚麻 12 聚丙烯腈纤维 2.0 异质 15 苎麻 16.28 聚乙烯醇纤维 5.0 毛条 干梳 18.25 洋麻 14.94 含氯纤维 0.5 油梳 19 黄麻 生麻 19.05 聚丙烯纤维 1.0 精梳落毛 16 熟麻 14.94 醋酯纤维 7.0 山羊绒 15 大麻 14.94 铜氨纤维 13.0 兔毛15粘胶纤维13玻璃纤维2.54. 平衡回潮率平衡回潮率是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。
二、吸湿等温和等压、等湿线相对湿度/%图4-1 纤维吸湿量-时间曲线图4-2 纤维的吸湿等温等压线图4-3 羊毛和棉的吸湿等湿等压线三、吸湿机理与理论Peirce 理论认为，纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分，见图4-4。
(纤维化学与物理)第四章 聚丙烯腈纤维(腈纶)的生产、结构和性能 - 副本
四、化学性能
CH2 CH CN n
C—C主链：很稳定 氰基：水解
氰基水解过程：
C2H CH C2H CH +2 O H C2H CH C2H CH
CN CNH + 或 O-H
CO CO
N2H N2H
+H 2O H+或O-H
C2 HCHC2 HCH CO CO
OH OH
大分子溶解
碱催化作用强
——耐碱性差
• 蒸汽浴或沸水浴拉伸
• 干燥致密化
蒸发水分，消除微孔和裂缝，使结构密实
• 热定形：提高蕴晶完整性
– 毛型：松弛热定形
– 棉型：张力热定形
干法纺丝
第二节 聚丙烯腈纤维的形态结构和超分子结构
一、聚丙烯腈纤维的形态结构
纺丝方法 截面
纵向
湿法纺丝 圆形
粗糙
干法纺丝 花生果形 似树皮状
备注 有气孔
二、聚丙烯腈纤维的超分子结构
断裂强度和延伸度都较低，耐磨性较差
与羊毛相比
强度较大
2.影响应力-应变曲线的因素
纤维结构
单体组成（均聚物和共聚物、第二第三单体的成分） 生产条件（抽伸、热定形）
温度
温度越高，模量越低、强度越低、延伸度越大 温度对腈纶的应力应变曲线的影响比对锦纶和涤纶的都 大
湿度
强度、模量稍有下降
H 2C
多元共聚
H C CN
大分子结构复杂、不规则
H 2C
腈纶难产生三维有序的真正结晶
H C CN
HC CH 2
HC
CH 2 HC
第三节 聚丙烯腈纤维的性能
一、热性能
1.热转变点 （1）均聚物（三个热转变点）
干货什么是纤维吸湿性？对纤维性质有什么影响？吸湿性如何来测量？
干货什么是纤维吸湿性？对纤维性质有什么影响？吸湿性如何来测量？纤维的吸湿性纤维的吸湿性通常是指纤维材料从气态环境中吸着水分的能力。
水汽（水汽是水分子和微小水滴（<1微米）的统称）的吸附本质上是一个动态过程，即纤维一边不断地吸收水汽，同时不断向外放出水汽，若以吸收水汽为主即为吸湿过程，反之为放湿过程，两个过程最终均会达到平衡，但仍有差异。
纤维吸湿性相关指标1、回潮率与含水率回潮率与含水率通常用于表达纤维材料中的水分含量，即吸附水的含量。
回潮率：指纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比。
含水率：指纤维所含水分质量与纤维实际质量的百分比。
2、标准状态下的回潮率通常指将其放在统一的标准大气条件下一段时间后，使他们的回潮率在“吸湿过程”中达到一个稳定值时的回潮率。
3、公定回潮率公定回潮率是业内公认的纤维所含水分质量与干燥纤维质量的百分比。
纺织材料的回潮率不同，其重量也不同。
为了消除因回潮率不同而引起的重量不同，满足纺织材料贸易和检验的需要，国家对各种纺织材料的回潮率规定了相应的标准，称为公定回潮率。
它在数值上接近标准温湿度条件下测得的平衡回潮率。
4、平衡回潮率平衡回潮率是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。
由于吸湿、放湿状态达到平衡状态时的回潮率不同，固有吸湿平衡回潮率与放湿平衡回潮率之分。
吸湿机理所谓吸湿机理是指水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。
由于纤维种类繁多，吸湿有事复杂的物理、化学作用，因此已有理论有其适应范围。
1、Perice机理该理论认为纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分。
直接吸收水分是由纤维分子的亲水性基团直接吸着的水分子，它紧靠在纤维大分子上，使纤维大分子间的结合力变化，影响着纤维的物理性能。
间接吸收水分则是接续在已被吸着的水分子上，间接地靠在纤维水分子上，属液态水，也包括凝结与表面和孔隙的水。
Perice理论通常用于棉纤维吸湿的二相理论。
2、羊毛吸湿的三相理论该理论由Speakman提出，其认为羊毛纤维吸湿的第一相水分子是与角朊分子侧链中的亲水基相结合的谁，对结构的刚性无影响；吸湿的第二相分子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；吸湿的第三相水分子是填充在纤维空隙间和分子间的汽、液态水，发生在高湿度时，与棉纤维的简介吸收水类似。
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第四章 纤维的吸湿性
通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性。
对纤维的吸湿现象、作用机理、影响因素、表征方法，以及纤维吸湿后的性状变化给予基本介绍。
第一节 纤维的吸湿及吸湿机理
一、纤维的吸湿与吸湿指标
1. 回潮率与含水率
100G G W G -=
⨯ （4-1） 0
100G G M G
-=⨯ （4-2）
其间相互关系为：
100100M W M
=
- 或
100100W M W
=
+ (4-3)
2. 标准状态下的回潮率
表4-1 标准温湿度及允许误差
级别
标准温度(℃)
标准相对湿度
(%) A 类
B 类 1 20±1 27±2 65±2 2 20±2 27±3 65±3 3
20±3
27±5
65±5
3. 公定回潮率
a k a 0
a 100100100100
k
W W G G G W ++==+ （4-4）
多种纤维混合时的公定回潮率可按各自的混合比b i 的加权平均。
n
k i i 1
/100
i W bW ==∑ (4-5)
4. 平衡回潮率
平衡回潮率是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。
二、吸湿等温和等压、等湿线
相对湿度/%
图4-1 纤维吸湿量-时间曲线
图4-2 纤维的吸湿等温等压线
图4-3 羊毛和棉的吸湿等湿等压线
三、吸湿机理与理论
Peirce 理论认为，纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分，见图4-4。
图4-4 直接间接吸收水
假设C 为总的吸收水分子数；a C 为直接吸收水分子数；b C 为间接吸收水分子数，则：
a b C C C =+ (4-6)
a 1qc C e -=- (4-7)
b 1q
c C C e -=-+ (4-8)
Peirce 理论是用于棉纤维吸湿的两相理论。
图4-5 相对湿度对吸收水分子数的影响
Speakman 研究了羊毛纤维的吸湿，提出了羊毛吸湿的三相理论。
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
图4-7 纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线
图4-8 吸湿滞后性图
2. 吸湿滞后产生的原因
(1) 能量获得概率的差异
(2) 水分子进出的差异
(3) 纤维结构的差异
(4) 水分子分布的差异
(5) 热能作用的差异
五、影响纤维吸湿的因素
1. 亲水基团的作用
纤维大分子中，亲水基团的多少和亲水性的强弱是影响其吸湿性的最本质因素。
2. 纤维的结晶度
水分子只能进入纤维的无序排列区域，而无法进入纤维的结晶区。
3. 纤维的比表面积和内部空隙
纤维的比表面积越大，表面能越高，表面吸附的水分子数则越多，纤维的吸湿性也越好。
4. 纤维中的伴生物和杂质
纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。
5. 温湿度和气压
集中体现在纤维表面的凝水和纤维间的毛细吸水。
6. 空气流速的影响
当纤维材料周围空气流速快时，有助于纤维表面吸附水分的蒸发，纤维的平衡回潮率会降低。
第二节吸湿性的测量
一、直接测量法
1. 烘箱干燥法
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。
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。
烘箱法在湿空气排出时补入箱内的空气不是干燥的，故箱内空气的相对湿度偏高，纤维有水分保留。
烘干水分时，高温可能挥发掉纤维中的其他物质如油脂等，又使试样变轻。
这些都是烘箱法的误差与缺陷。
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。
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、吸湿对纤维重量和密度的影响
纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成比例地增加，见式(4-1)或(4-2)。
图4-9 纤维密度随回潮率的变化
二、吸湿后纤维体积膨胀
纤维吸湿后体积膨胀，其中横向膨胀大而纵向膨胀小。
表4-3 各种纤维在水中的膨胀性能
纤维S D(%)S L(%)S A(%)S V (%)棉20~30 ≈040~42 42~44 蚕丝16.3~18.7 1.3~1.6 19 30~32 羊毛15~17 ≈025~26 36~41 粘胶25~52 3.7~4.8 50~114 74~127 铜氨32~53 2~6 56~62 68~107 醋酯9~14 0.1~0.3 6~8 —
纤维吸湿膨胀的各向异性，会导致织物的变厚、变硬并产生收缩。
图4-10 织物吸湿前后织物结构的变化
三、对纤维力学性质的影响
纤维吸湿后，其力学性质如强力、模量、伸长、弹性、刚度等随之变化。
图4-11 不同湿度下纤维的应力应变曲线
四、对电学性能的影响
干燥纤维的电阻很大，是优良的绝缘体，其质量比电阻在1011～1018数量级。
在相对湿度较高时，纤维的质量比电阻下降到106~108数量级。
五、对热学性能的影响
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，这种放热会使温度上升。
1. 吸湿积分热
在一定的温度下，质量为1g的纤维从某一回潮率开始吸湿到完全润湿时所放出的热量，称为吸湿积分热，或润湿热。
图4-12 纤维积分热与回潮率间关系
纤维种类润湿热(J/g) 微分热(J/g)
棉纤维46.1 1240
羊毛纤维112.6 1340
苎麻纤维46.5 -
蚕丝纤维69.1 -
醋酯纤维34.3 1240
锦纶纤维30.6 1050
涤纶纤维 3.4 -
腈纶纤维7.1 -
维纶纤维35.2 -
2. 吸湿微分热
纤维在给定回潮率条件下吸着1g水放出的热量称为吸湿微分热。
图4-13 纤维吸湿微分热与回潮率间关系
六、对光学性能的影响
吸湿会影响纤维的折射、反射、透射和吸收性质，进而影响纤维的光泽、颜色，以及光降解和老化性能。
当纤维的回潮率升高时，纤维的光折射率、透射率和光泽会下降，光的吸收会增加，颜色会变深，光降解和老化会加剧等。
这些变化都是由于水分子进入纤维后，引起纤维结构的改变所造成。