第六章 纺织材料的吸湿性

第三节
大气条件与纤维吸湿
一、相对湿度与平衡回潮率
（温度恒定，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：在一定的大气压力和温度条件下，干燥的 纤维在不同的大气相对湿度下因吸湿而达到的平衡回潮率与 大气相对湿度的相关曲线。 放湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下，平衡回 潮率最大的纤维（大气相对湿度100%下平衡后）因放湿达到 的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。
4.5
2.0 5.0 0.5 0 7.0 13.0
洋麻
12
氨纶
1.3
混合材料或混纺纱的公定回潮率：
W混＝Wi Pi
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
5.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，也叫公定 重量。是交付结算的依据。
Ga G 0 W 100 (%) G0
Ga G 0 M 100 (%) Ga
Ga ——纤维材料称的的实际重量（湿重） G0 ——纤维材料烘干后的干燥重量（干重）
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～。
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3.标准回潮率 由于各种纤维的实际回潮率随温湿度条件而改变，为了 比较各种纺织材料的吸湿能力，在统一的标准大气条件下， 纤维材料放置一段时间后所达到的回潮率称为～ 。材料测 试必须在此回潮率下进行。
图4-2 各种纤维的吸湿等温等压线
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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二、吸湿滞后性（纤维原有的湿度对平衡回潮率的影响）
1. 定义 同种纤维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，这一性能称为纤维 的吸湿滞后性，也称“吸湿保守现象”。如下图所示：
达到一种平衡状态，其含湿量趋于一个平衡值，这时，单位时间
内纤维材料吸收大气中的水分等于从纤维内放出的水分，这种现 象称为吸湿平衡。

纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为吸湿
性。是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力。
3
2、吸湿平衡现象的实例： （1）雨后的晴天是否适合晒被子？为什么？ （2）夏天天气很热在地上洒水，为什么开始
4.公定回潮率(Wk) 贸易上为了计重和核价的要，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）。
各国对于纺织材料公定回潮率的规定并不一致，我国常 见的几种纤维的公定回潮率见表4-2。
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纤维种类
原棉 羊毛洗净毛（同质毛）
公定回潮率/%
8.5 16 15 18.25 19 16
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（1）多数初始吸收 水为直接吸收水。 （2）而在高湿时的 吸收水主要为间接 吸收水。 （3）直接吸收水取 决于纤维中的极性 基团。 （4）间接吸收水与 纤维中的空隙和无 序区有关。
Speakman,提出羊毛吸湿的三 相理论。 1、第一相：水分子是与角朊分 子侧链中的亲水基相结合的水。 2、第二相：水分子被吸着在主 链的各极性基团上，并取代分子 链段间的相互作用。 3、第三相：水分子是填充在纤 维空隙间和分子间的汽态水。
标准大气条件: 大气压力：1个标准大气压，即101.3kPa （760mmHg柱）
级别 1 2 3 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
在实际工作中可以根据要求，选择不同的标准级别：
一级用于仲裁检验； 二级用于常规检验； 三级用于要求不高的检验。
(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）。
二、 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 。 外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的 大小。
纤维吸湿、放湿是呈指数增长的过程，严格来说
达到平衡所经历的时间是很长的，纤维集合体体
积愈大，压缩愈紧密达到平衡的时间也愈长。
一般单纤维或3mg以下的小束，6秒钟将基本平衡；
50g的块体达到平衡约1小时或更多；
100kg的絮包达到平衡约要4个月到一年。
二.吸湿指标
1.回潮率与含水率 （1）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。 （2）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。
一段时间感觉比较凉爽，过一段时间后又会
感觉比较湿热？

需要指出的是，纺织材料的吸湿平衡是一种动态平衡。 如果大气中的水汽分压力增大，使进入纤维中的水分
子多于放出的水分子，则表现为吸湿，反之则表现为放湿。
纤维吸湿或放湿比较敏感，一旦大气条件变化， 其含湿量也立即变化，而纺织材料的性质与吸 湿有关，所以在进行物理力学性能测试时，试 样应趋于吸湿平衡状态。（调湿）
第六章 纺织材料的吸湿性
1
本章知识点： 1、纺织材料的吸湿平衡与吸湿指标（重点） 2、纺织材料的吸湿机理与影响因素（难点） 3、大气条件与纤维吸湿 4、吸湿对纤维性能的影响
第一节
一、吸湿平衡
吸湿平衡与吸湿指标
1、纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化，在一定的
大气条件下，纤维材料会吸收或放出水分，随着时间的推移逐渐
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） 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。
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（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。
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。
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。
g 65(1 0.003) 解： （ 1 ） 1 100 g1 (100 65)(1 0.12) g1 62.5 g 2 100 62.5 37.5 涤 / 粘的湿重混比（投料比）为 62.5 / 37.5。
纤维种类
黄麻 罗布麻 大麻 剑麻 粘胶纤维 涤纶
公定回潮率 /% 14
12 12 12 13 0.4
几 种 纤 维 的 公 定 回 潮 率
羊毛洗净毛（异质毛） 干毛条 油毛条 精梳落毛
山羊绒
兔毛 牦牛绒 桑蚕丝 柞蚕丝 亚麻 苎麻
17
15 15 11 11 12 12
锦纶6、锦纶66
腈纶 维纶 含氯纤维 丙纶 醋酯纤维 铜氨纤维
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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，间接吸附水。 70%-100%斜率大，吸湿 速率快，吸湿膨胀，空隙增加。
（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
1、Peirce理论认为，水分子在纤维中的存在形式有： （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。
思考题3：为什么粘胶纤维的吸湿能力大于棉， 合成纤维的吸湿能力低于天然纤维？
4.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、棉蜡、脂肪等； 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；
2. 结晶度的影响
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）结晶度增大，吸湿性减小（吸湿主要发生在无定形区） 如棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿性增加 如，棉: 结晶度70%左右，回潮率8.5%
粘胶:结晶度30%左右，回潮率13%
粘胶吸湿性好于棉。
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3.纤维的比表面积和内部空隙
（1）比表面积 单位体积的纤维所具有的表面积。 纤维的表面具有吸附作用。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，吸湿性越 好。细纤维的比表面积大，故比粗纤维的吸湿性好些。 （2）纤维内部孔隙 内部孔隙越多越大，水分子越易进入，纤维的吸 湿能力越强。