纺织材料的吸湿性.docx

1、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（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

2、，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

3、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

4、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。吸湿滞后圈 由于同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合而形成的。 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。如羊毛 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。 4.2 吸湿滞后性的应用（1）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4050C下去湿0.5l h），使纤维的回潮率远低于测试所要求的回潮率。然后再调湿。（2）车间温湿度调节 纤维处于放湿时，

5、车间空气的RH%规定值。4.3 吸湿滞后性的产生原因 (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5. 影响吸湿性的因素5.1 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最本质因素。数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。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）。此类基团是判断纤维能否吸湿及其强弱的依据纤维素纤维： 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

6、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。合成纤维： 含有亲水基团不多，故吸湿性都较差。维纶大分子中含有羟基（一OH），经缩醛化后一分羟基被封闭，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-

7、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。吸水端基的影响大分子聚合度低的纤维，如果大分子端基是亲水性基团，其吸湿能力也较强。5.2 纤维的晶态结构纤维的吸湿作用主要是发生在无定形区和内部空隙，还有晶体表面。 原因：纤维吸收的水分一般不能进入结晶区，在结晶区内，分子有规则地紧密排列，活性基在分子间形成了交键，如氢键、盐式键、双硫键等，所以水分子就不易渗入，若要产生吸湿作用就须打开这些交键，使活性基游离，显然这是困难的。故：（1）纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。（2）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

8、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。（3）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。5.3 纤维比表面积和纤维间空隙比表面积：纤维单位面积所具有的表面积纤维表面分子由于引力的不平衡，使它表层分子具有的多余能量，称为表面能（1）纤维越细，比表面积越高，表面能越高，吸湿性越好（2）空隙增加，比

9、表面积增大 如超细涤纶、表面改性涤纶、多微孔涤纶5.4 纤维中的伴生物和杂质（1） 棉纤维中有含氮物质、棉蜡、果胶、脂肪等，其中含氮物质、果胶较其主要成分更能吸着水分，而蜡质、脂肪不易吸着水分。 因此棉纤维脱脂程度越高，其吸湿能力越好；（2） 羊毛表面的油脂是拒水性物质，它的存在使吸湿能力减弱； （3） 麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶有利于吸湿； （4） 化学纤维表面的油剂，其性质会引起吸湿能力的变化，当油剂表面活性剂的亲水基团向着空气定向排列时，纤维吸湿量变大。 5.5 大气条件(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