纺织材料的吸湿性

第6章 纺织材料的吸湿性

教学内容：

（1）吸湿指标及计算 （2）吸湿机理 （3）吸湿影响因素 （4）吸湿滞后性 （5）吸湿性测量方法

（6）吸湿性能对纺织材料物理机械性能的影响

吸湿性：通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力。 水分子和微小水滴（<1μm ）统称为水汽

水汽的吸附本质上是一个动态过程，即同时存在吸湿和放湿过程 这一过程一般简称为“吸湿”

第1节 吸湿指标和吸湿机理

本节为重点节

主要包括：吸湿指标及计算、吸湿曲线、吸湿机理、吸湿影响因素、吸湿滞后性 1. 吸湿指标 1.1 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。

100(%)100(%)0

00

⨯-=

⨯-=a

a a G G G M G G G W

式中：a G ——纺织材料湿重

0G ——纺织材料干重

1.2 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。

国际标准中的标准大气条件：

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。 我国的标准大气条件：

大气压力为1个标准大气压，即101.3kPa （760mmHg 柱） 温、湿度的波动范围：

级别 温度 相对湿度 1 20±1℃， 27±2℃ 65±2%； 2 20±2℃， 27±3℃ 65±3%； 3 20±3℃， 27±5℃ 65±5%；

调湿处理：纺织材料在实验测试前需进行。通常在标准大气条件下调湿24h 以上即可，合成纤维调湿4h 以上即可。 1.3 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。 混纺纱的公定回潮率

i i P W W （％）＝混

其中：Wi （%）—第i 种纤维的公定回潮率； Pi （%）—第i 种纤维的干重混纺比。 标准重量 Gk ：纺织材料在公定回潮率时的重量。

常用纤维标准回潮率和公定回潮率

回潮率相关计算

（1）求混纺纱公定回潮率

（2）已知湿重、干重，求回潮率、材料公定重量 （3）已知湿重、干重，求回潮率、纱线的细度

（4）已知混纺比，求棉型织物的公定重量混纺比、某一实际回潮率下的混纺比 设甲种纤维的回潮率为W1，湿重混纺比百分数为g1，干重混纺百分数为g0，乙种纤维

的回潮率为W2，湿重混纺比百分数为100-g1，干重混纺百分数为100-g0，则

)

100/1)(100()100/1(100201011

W g W g g g +-+=

- 1.4 平衡回潮率

纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。

吸湿平衡：纤维材料在单位时间内吸收的水分和放出水分在数量上接近相等。 吸湿平衡是动态平衡

平衡回潮率：纤维材料在一定大气条件下达到吸湿平衡后的回潮率。

特点：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（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。

故可分为从吸湿达到的平衡回潮率和从放湿达到的平衡回潮率。 达到平衡吸湿的时间 单纤维：几秒到几十秒 松散纤维团：几分钟至几十分钟

纱线和织物：几十分钟到几小时（堆积密度） 棉包和毛包：一年至几十年（堆积密度和体积）

时间/h

相对湿度/%

2. 吸湿等温、等压、等湿线 2.1 吸湿（放湿）等温线

——在一定的大气压力和温度条件下，纤维材料因吸湿（放湿）达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线 吸湿等温线曲线分析 （1）总体描述：

曲线都呈反S 形，吸湿机理基本一致。 具有多种吸湿机理

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

纤维结构不同，吸湿机理不同

（2）机理分析

RH= 0%～15% 时，曲线的斜率较大；

原因：开始阶段纤维中游离的亲水基因比较多，容易吸湿。

RH= 15%～70% 时，曲线的斜率比较小；

原因：主要靠间接吸收，水分子进入纤维内部的微小间隙中，形成毛细水；同时纤维还有一个膨化过程，所以吸收的水分比开始阶段减少。

RH>70% 时，曲线斜率又明显地增大。

原因：水汽分压大，水分进入纤维内部较大的间隙，纤维产生膨化，毛细水大量增加，表面吸附的能力，也大大增强，这就进一步增加了回潮率的上升速度。

2.2 吸湿等湿线

——在一定的大气压力下，相对湿度一定时，纤维材料平衡回潮率随温度而变化的曲线。

吸湿等湿线规律

(1) 一般规律是，温度愈高，平衡回潮率愈低，其原因是水分子的热运动加剧，不易附着，而易脱离运动。

(2) 在高温高湿的条件下，由于纤维的热、湿膨胀，使水分子的凝结可能和空间增大，回潮率增大

3. 纤维的吸湿机理

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

一般认为纤维吸湿时，水分子先吸附至纤维表面，然后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，随后水分子进入纤维的缝隙孔洞，形成毛细水。

3.1 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。

直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水分子。

特点：水分子结合力较强，主要是氢键力，同时放出的热量也较多。

间接吸收水：其他被吸着的水分子。

包括：(1)由于水分子的极性再吸着的水分子。

(2)纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。

特点：水分子的结合力较弱，主要是范德华力，同时放出的热量也较少。

3.2 毛细水

——纤维由于毛细管的作用而吸收的水分。

微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分子；

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）。

3.3 粘着水（表面吸附）

——纤维因表面能而吸附的水分子。

3.4 吸附水分的区别

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；

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。

4. 吸湿滞后性

4.1 吸湿滞后现象

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。