第6章紡織材料的吸濕性

1、紡織材料的吸濕性紡織材料的吸濕性 宗亞寧授課內容吸濕指標及計算吸濕性測量方法吸濕機理吸濕影響因素吸濕滯后性吸濕性能對紡織材料物理機械性能的影響吸濕基本概念吸濕性纖維材料吸著氣態(tài)水分（水汽）的能力水汽：水分子和微小水滴（70% ，曲線斜率明顯增大，回潮率增速快水汽分壓大，水分進入纖維內部較大的間隙，纖維產生膨化，毛細水大量增加，表面吸附的能力也大大增強3.2 吸濕等濕線纖維在一定的大氣壓力下，相對濕度一定時，平衡回潮率隨溫度而變化的曲線。吸濕等濕線規(guī)律溫度的影響一般規(guī)律是，溫度愈高，平衡回潮率愈低，其原因是水分子的熱運動加劇，不易附著，而易脫離運動。但在高溫高濕的條件下，由于纖維的熱、濕膨脹，使

2、水分子的凝結可能和空間增大4. 吸濕滯后性4.1 吸濕滯后現象吸濕滯后現象同樣的纖維在一定的大氣溫濕度條件下，從放濕達到平衡和從吸濕達到平衡，兩種平衡回潮率不相等，前者大于后者。吸濕滯后圈吸濕滯后圈由于同一種纖維的吸濕等溫線與放濕等溫線不重合而形成的。 吸濕滯后值與纖維的吸濕能力和相對濕度有關。在同一相對濕度條件下，吸濕性大的纖維，差值比較大。羊毛 2.0%，蠶絲 1.2%粘纖 1.8%2.0%，棉 0.9%錦綸 0.25% 滌綸等吸濕等溫線和放溫等溫線則基本重合。 4.2 吸濕滯后性的應用（1）預調濕預調濕： 為避免纖維因吸濕滯后性所造成的誤差，需預先將材料在較低的溫度下烘燥（一般為4050

3、C下去濕0.5l h），使纖維的回潮率遠低于測試所要求的回潮率。然后再調濕。（2）車間溫濕度調節(jié) 纖維處于放濕時，車間空氣的RH%規(guī)定值4.3 吸濕滯后性的產生原因 (1) 能量獲得概率的差異 (2) 水分子進出的差異 (3) 纖維結構的差異 (4) 水分子分布的差異 (5) 熱能作用的差異第3節(jié) 影響紡織纖維回潮率的因素纖維內在因素親水基團結晶結構比表面積及內部空隙伴生物及雜質大氣條件相對濕度溫度空氣流速纖維吸濕滯后1. 纖維內在的因素1.1 親水基團的作用親水基團的作用影響吸濕能力的最本質因素親水基團的多少和極性強弱。羥基（-OH）、 酰胺基（-NHCO-)、羧基（-COOH）、氨基（-N

4、H2）等。數量越多，極性越強，纖維的吸濕能力越高。與水分子的親和力很大，能與水分子形成化學結合水。此類基團是判斷纖維能否吸濕及其強弱的依據1.1 親水基團的作用親水基團的作用CH3COOCH3COOCH2CHCHCHCHOCHOO*n CH3COCH3COOOHCH2CHCHCHCHOCHOO*n CH3CO棉 78%二醋酯 7%左右三醋酯 4%左右醋酯纖維無晶區(qū)結構1.1 親水基團的作用親水基團的作用羊毛 1517%蠶絲 89%1.1 親水基團的作用親水基團的作用合成纖維合成纖維疏水性疏水性COCOOCH2OCH2n N(CH2)6NOC(CH2)4COHHn NOCHn (CH2)5CH2

5、CH*CH2CNmCYXnPCH2CHOHnCH2CHCH3n 1.1 親水基團的作用親水基團的作用端基的影響（聚合度的影響）端基的影響（聚合度的影響）大分子聚合度低的纖維，如果大分子端基是親水性基團，其吸濕能力也較強。ViscoseFringed Micelle structureBoth fibres have good water absorbencyand good dyeability (pores open & close reversibly)Lyocellmore crystalline & orientedSchematic Microstructures55

6、1.2 纖維的晶態(tài)結構纖維的吸濕作用主要是發(fā)生在無定形區(qū)和內部空隙，還有晶體表面。 纖維吸收的水分一般不能進入結晶區(qū)在結晶區(qū)內，分子有規(guī)則地緊密排列，活性基在分子間形成了交鍵，如氫鍵、鹽式鍵、雙硫鍵等，所以水分子就不易滲入，若要產生吸濕作用就須打開這些交鍵，使活性基游離，顯然這是困難的。（1）纖維的結晶度越低，吸濕能力就越強。（2）在同樣的結晶度下，微晶體的大小對吸濕性也有影響。一般來說，晶體小的吸濕性較大。結晶度的影響棉、絲光棉、粘膠棉經絲光后，由于結晶度降低使吸濕量增加 棉和粘膠同屬纖維素纖維，每一個葡萄糖剩基上都含有3個-OH，但棉纖維的結晶度為70左右，而粘膠纖維僅30左右，W粘膠W棉

7、。水分無法進入纖維素I，水分可進入纖維素II黏膠纖維吸濕對比類型類型吸濕吸濕密度密度結晶度結晶度晶區(qū)尺寸晶區(qū)尺寸普通普通12.51.51245.24.3強力強力12.91.50942.93.9高強高強13.41.50942.93.1超強超強14.41.49632.52.5二超二超14.11.50841.52.0三超三超14.31.50239.02.0二超二超14.11.50841.52.0富纖富纖9111.52655.57.5縫隙孔洞的影響纖維縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕能力越強。粘膠纖維、棉、合成纖維粘膠纖維結構比棉纖維疏松，縫隙孔洞多，是其吸濕能力遠高于棉的原因之一；合成纖維結構一般比較致密

8、，而天然纖維組織中有微隙，這也是天然纖維的吸濕能力遠大于合成纖維的原因之一。1.3 纖維比表面積和纖維間空隙比表面積纖維單位面積所具有的表面積表面能纖維表面分子由于引力的不平衡，使它表層分子具有的多余能量，稱為表面能（1）纖維越細，比表面積越高，表面能越高，吸濕性越好超細滌綸（2）空隙增加，比表面積增大表面改性滌綸、多微孔滌綸1.4 纖維中的伴生物和雜質（1） 棉纖維含氮物質、棉蠟、果膠、脂肪等，其中含氮物質、果膠較其主要成分更能吸著水分，而蠟質、脂肪不易吸著水分 棉纖維脫脂程度越高，其吸濕能力越好 （2） 羊毛表面的油脂是拒水性物質，它的存在使吸濕能力減弱 （3） 麻纖維果膠有利于吸濕（4）

9、蠶絲絲膠有利于吸濕 （5） 化學纖維表面的油劑，其性質會引起吸濕能力的變化，當油劑表面活性劑的親水基團向著空氣定向排列時，纖維吸濕量變大 如何增加合成纖維的吸濕性能對纖維改造增添外來物質2. 大氣條件(1) 溫度的影響 在一般的情況下，隨著空氣和纖維材料溫度的提高，纖維的平衡回潮率將會下降。 (2) 相對濕度的影響 在一定溫度條件下，相對濕度越高，空氣中水蒸氣的壓力越大，也即是單位體積空氣內的水分子數目越多，水分子到達纖維表面的機會越多，纖維的吸濕也就較多。 2. 大氣條件在溫度和濕度這兩個因素： 親水性纖維，相對濕度對回潮率的影響是主要的疏水性纖維，溫度對回潮率的影響明顯 (3) 空氣流速的

10、影響流速快，有助于纖維表面吸附水分的蒸發(fā)，故纖維平衡回潮率會降低3. 吸濕滯后性的影響 由于吸濕滯后性，當纖維材料置于一新的大氣條件下時，其從放濕達到平衡時的回潮率要高于從吸濕達到的回潮率。第4節(jié) 吸濕對紡織材料性質的影響吸濕對紡織材料性質的影響1. 對重量和密度的影響2. 對形態(tài)的影響（重點）3.對機械性質的影響（重點）4.對熱學性質的影響（重點）5. 對電學性質的影響6.對光學性質的影響1. 對重量和密度的影響對重量和密度的影響重量隨吸著水分量的增加而成比例地增加纖維密度大多數纖維在 W=4%6% 時密度最大W再增加，纖維密度逐漸變小纖維體積顯著膨脹，而水的比重小于纖維 2. 對形態(tài)的影響

11、對形態(tài)的影響纖維形態(tài)變化纖維形態(tài)變化纖維吸濕后體積膨脹，橫向膨脹大而縱向膨脹小纖維SD(%)SL(%)SA(%)SV (%)棉2030040424244蠶絲16.318.71.31.6193032羊毛1517025263641粘膠25523.74.85011474127銅氨325326566268107醋酯9140.10.368形態(tài)變化原因吸濕主要是水分子進入無定形區(qū)，擠開分子間距，形成分子鏈的彎曲，使纖維形態(tài)變粗，而纖維的縱向增長作用不明顯，故長度變化很小同一纖維，可根據吸濕膨脹后各向異性的大小，來判斷大分子的取向度。為什么織物會縮水？纖維吸濕各向異性會導致織物變厚、變硬，并產生收縮縮水織物

12、變厚、變硬、變密，不便于洗滌；干燥后織物變厚，變疏松和有彈性，但尺寸變小、變短徑向尺寸增加軸向伸長3.對機械性質的影響3.1 對強力的影響一般規(guī)律是W增加，其強力會下降水分子進入纖維內部無定形區(qū)，減弱了大分子間的結合力，使分子間容易在外力作用下發(fā)生滑移之故強力下降的程度，視纖維內部結構和吸濕多少而定（1）粘膠纖維吸濕后強力下降非常顯著由于大分子聚合度較低，結晶度也較低，纖維斷裂主要表現為大分子的滑脫同時水分子進入后對大分子結合力的減弱也很顯著。對強力的影響（2）吸濕能力差的纖維，強力變化不顯著。合成纖維由于較差，吸濕后強力的降低不明顯。（3）棉、麻纖維，吸濕后強力反而增加；由于棉和麻纖維大分子

13、聚合度很高，結晶度也很高，纖維斷裂主要表現為大分子本身的斷裂水分子進入后對大分子間結合力的減弱不顯著，并主要表現為水分 子進入后可將一些大分子鏈上的纏結被拆開，分子鏈的舒展和同時受力的分子鏈增加，平均地負擔纖維上所受的外力。3.2 對纖維伸長的影響對纖維伸長的影響W增加，伸長有所增加。水分子進入纖維內部后，減弱了大分子間的結合力，使它在受外力作用時容易伸直和產生相對滑移的緣故。纖維的脆性、硬性有所減小，塑性變形增加，摩擦系數有所增加。吸濕前后強力、伸長性能比較纖維種類纖維種類濕干斷裂強度比（濕干斷裂強度比（%）濕干斷裂伸長比（濕干斷裂伸長比（%）棉棉110130106110麻麻11013012

14、2毛毛7694110140桑蠶絲桑蠶絲80145柞蠶絲柞蠶絲110172粘膠粘膠4060125135滌綸滌綸100100錦綸錦綸8090105110腈綸腈綸9095125維綸維綸85901151254.對熱學性質的影響纖維吸濕會放出熱量保護性阻尼動能轉化成熱能：運動中的水分子被纖維大分子吸附結合熱：水分子被纖維極性基團結合纖維吸濕增加導熱系數，降低材料保暖性纖維放濕會吸收熱量4.1 吸濕積分熱（吸濕積分熱（完全潤濕熱）完全潤濕熱）在一定的溫度下，干重為1g的纖維從某一回潮率開始吸濕到完全潤濕時所放出的熱量。 干燥纖維的吸濕微分熱大致接近，約為837.41256J。吸濕積分熱（吸濕積分熱（完全潤

15、濕熱）完全潤濕熱）纖維種類潤濕熱(J/g)微分熱(J/g)棉纖維46.11240羊毛纖維112.61340苧麻纖維46.5-蠶絲纖維69.1-醋酯纖維34.31240錦綸纖維30.61050滌綸纖維3.4-腈綸纖維7.1-維綸纖維35.2-4.2 吸濕微分熱吸濕微分熱纖維在給定回潮率條件下吸著1g水放出的熱量稱為吸濕微分熱。4.3 應用（1）吸濕放熱與保暖性保護性阻尼室內18，45RH室外5 ，95RH1.5kg羊毛服裝，回潮率10 27放熱450KJ左右，相當于人體1.5h產熱量涼爽羊毛（2）吸濕放熱與紡織材料儲存霉變、火災（3）吸濕放熱與熱工計算漿紗、染整典型應用發(fā)熱內衣材質：eks 纖維

16、（亞烯酸鹽系纖維），具有強吸水性吸濕放熱示意圖對服裝微氣候的影響5. 對電學性質的影響纖維具有高電絕緣性能：高聚物的特殊分子結構纖維吸濕（1）絕緣性能下降，介電系數上升，介電損耗增大（2）使纖維的比電阻下降，減緩靜電現象。 干燥纖維的電阻很大，是優(yōu)良的絕緣體，其質量比電阻在10111018數量級。在相對濕度較高時，纖維的質量比電阻下降到106108數量級。應用：電阻式和電容式電氣測濕儀6.對光學性質的影響吸濕會影響纖維的折射、反射、透射和吸收性質，進而影響纖維的光澤、顏色，以及光降解和老化性能。當纖維的回潮率升高時，纖維的光折射率、透射率和光澤會下降，光的吸收會增加，顏色會變深，光降解和老化會

17、加劇等。原因：由于水分子進入纖維后，引起纖維結構的改變所造成。88Hydrophobic fabric liner releases moisture stays dryBreathable PP Liners for Nappies (Diapers)Same concept as in PET/PA active-wearAbsorbing layerSkin moisture supply思考題1. 簡述紡織材料吸濕等溫線的變化規(guī)律，并解釋其形成機理？2. 影響紡織材料吸濕的因素有哪些？3. 對比棉纖維與粘膠纖維在吸濕性能上的差異。并簡述其原因。4. 對比合成纖維和天然纖維的吸濕性大小，簡述其原因。5. 纖維為什么要調濕？什么時候預調濕，為什么？6. 簡述吸濕對紡織材料性能的影響。7. 簡述紡織材料吸濕性能測試方法。8. 滌綸纖維的吸濕性能很差？請給出解決滌綸織物吸濕性能的改善辦法。計算題1. 一只粘膠絲餅的重量為1.180kg, 烘干后稱得干重為1.062kg,求粘