4纤维的吸湿性解析

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,第四章 纤维（纺织材料）的吸湿性,纺织服装学院,纺织品设计与贸易系,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,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。,目前基本上采用回潮率。,式中：,G,a,纺织材料湿重；,G,0,纺织材料干重。,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。,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 201,，,RH 652%,；二级标准：,T 202,，,RH 653%,；三级标准：,T 203,，,RH 655%,。,（,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。,（,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：,W,i,（,%,）,混纺材料中第,i,种纤维的公定回潮率；,P,i,（,%,）,混纺材料中第,i,种纤维的干重混纺比,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。,常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率,纤维种类,标准回潮率（）,公定回潮率（）,原棉,78,8.5,苎麻（脱胶）,78,12,亚麻,8-11,12,黄麻,1216(,生麻），,913(,熟麻）,14,细羊毛,1517,-,洗净毛,-,15,山羊毛,-,15,干毛条,-,18.25,油毛条,-,19,桑蚕丝,89,11.0,粘胶纤维,1315,13,醋酯纤维,47,7,涤纶,0.40.5,0.4,锦纶,6,3.50.5,4.5,锦纶,66,4.24.5,4.5,腈纶,1.22.0,2.0,维纶,4.55.0,5,丙纶,0,0,氯纶,-,0,氨纶,-,1,常用纱线的公定回潮率,纱线类别,公定回潮率（,%,）,纱线类别,公定回潮率（,%,）,纯棉,8.5,涤,/,棉,65/35,3.2,纯涤纶,0.4,涤,/,棉,50/50,4.5,纯维纶,5.0,涤,/,粘,65/35,4.8,纯腈纶,2.0,涤,/,粘,50/50,6.7,纯锦纶,4.5,涤,/,腈,50/50,1.2,纯粘胶纤维,13.0,棉,/,维,50/50,6.8,纯富强纤维,13.0,棉,/,腈,50/50,5.3,纯醋酯纤维,7.0,棉,/,丙,50/50,4.3,涤,/,棉,/,锦,50/33/17,3.8,（,4,）标准重量,纺织材料在公定回潮率时的重量。,式中：,G,k,为纺织材料标准重量；,G,a,为纺织材料湿重；,G,0,为纺织材料干重；,W,k,为纺织材料公定回潮率；,W,a,为纺织材料实际回潮率。,原棉公定重量的计算,公量检验以批为单位，计算顺序如下：,（,1,）计算净重。净重,=,毛重,-,包装物重,（,2,）计算准重。准重,=,净重,（,100-,实际含杂率）,/,（,100-,标准含杂率）（,3,）计算公定重量。公定重量,=,准重,（,100+,标准回潮率）,/,（,100+,实际回潮率）,注意：代入上述公式中含杂率和回潮率的数值应是去掉百分号的数值，如标准含杂率,2.5%,、标准回潮率,8.5%,、实际含杂率,2%,、实际回潮率,8%,，则代入公式时的数值分别是,2.5,、,8.5,、,2,、,8,，而不是,2.5%,、,8.5%,、,2%,和,8%,。皮辊棉的标准含杂率为,3%,，锯齿棉的标准含杂率为,2.5%,。,例子,1,、某批,229,锯齿棉净重,40.372,吨，实测含杂,1.8%,，回潮率,7.5%,，计算公定重量，结果修约到,0.001,吨。,2,、有一批等级为,429,的皮辊棉，件数,500,件，毛重,43,吨，经检验测试，该批棉花的回潮率是,9.2%,，含杂率是,3.5%,，若包装物每件重,1,公斤，试计算该批棉花的公定重量。,3,、某企业有一批锯齿白棉，净重,25,吨，其中,129,的占,88,，实测含杂,1.5,，实测回潮率,7.8,；,229,的占,12,，实测含杂,1.7,，实测回潮率,7.9,。若,129,当时市价是,13000,元,/,吨，,229,当时市价是,12800,元,/,吨，试计算该批棉花的货值。,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；,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,:-OH,-COOH,-CONH-,-NH,2,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。,(2),粘着水（表面吸附水）,纤维因表面能而吸附的水分子。,(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）。,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,）纤维中的伴生物和杂质。棉纤维中果胶吸湿性强，使纤维吸湿性增加；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水分在数量上接近相等，这种现象称之为吸湿平衡。,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。,吸湿平衡曲线与放湿平衡曲线,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,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。,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，这种现象称之为吸湿滞后性。,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。,吸湿滞后圈图,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。,3.,吸湿保守现象的应用,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置一定时间，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。,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,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,。,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）。,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,NH,2,）、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。,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,-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。,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。,4,纤维内的伴生物和杂质,a.,棉：果胶质、棉蜡、棉籽表皮、棉籽壳,b.,羊毛：羊脂、羊汗、草刺,c.,麻：果胶、木质素、半纤维素,d.,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