第四章纖維的吸濕性演示文稿

第四章纖維的吸濕性演示文稿當(dāng)前第1頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)（優(yōu)選）第四章纖維的吸濕性當(dāng)前第2頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)第一節(jié)吸濕表征及吸濕機(jī)理一、纖維的吸濕指標(biāo)

1．回潮率與含水率回潮率W：紡織材料中所含水分重量對紡織材料干重的百分比。含水率M：紡織材料中所含水分重量對紡織材料濕重的百分比。目前基本上采用回潮率。式中：Ga紡織材料濕重；G0紡織材料干重。當(dāng)前第3頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)2．標(biāo)準(zhǔn)回潮率（1）標(biāo)準(zhǔn)大氣條件國際標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定為：溫度（T）：20±3℃（熱帶為27℃），相對濕度（RH%）：65±3%，大氣壓力：86-106kPa。視各國地理環(huán)境而定。國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的為：大氣壓力：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即101.3kPa（760mmHg柱）溫、濕度的波動(dòng)范圍：一級標(biāo)準(zhǔn)：T20±1℃，RH65±2%；二級標(biāo)準(zhǔn)：T20±2℃，RH65±3%；三級標(biāo)準(zhǔn)：T20±3℃，RH65±5%。（2）標(biāo)準(zhǔn)回潮率——紡織材料在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，從吸濕達(dá)到平衡時(shí)測得的平衡回潮率。當(dāng)前第4頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)（3）公定回潮率(Wk)——貿(mào)易上為了計(jì)重和核價(jià)的需要，由國家統(tǒng)一規(guī)定的各種紡織材料的回潮率。以標(biāo)準(zhǔn)回潮率為依據(jù)，但不等于標(biāo)準(zhǔn)回潮率?；旒徏喌墓ɑ爻甭势渲校篧i（%）——混紡材料中第i種纖維的公定回潮率；

Pi（%）——混紡材料中第i種纖維的干重混紡比天然纖維由于有雜質(zhì)和伴生物，紗線的公定回潮率與纖維的公定回潮率不一致。當(dāng)前第5頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)常用纖維的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率和公定回潮率

纖維種類標(biāo)準(zhǔn)回潮率（％）公定回潮率（％）原棉7~88.5苧麻（脫膠）7~812亞麻8~-1112黃麻12~16(生麻），9~13(熟麻）14細(xì)羊毛15~17--洗凈毛--15山羊毛--15干毛條--18.25油毛條--19桑蠶絲8~911.0粘膠纖維13~1513醋酯纖維4~77滌綸0.4~0.50.4錦綸63.5~0.54.5錦綸664.2~4.54.5腈綸1.2~2.02.0維綸4.5~5.05丙綸00氯綸--0氨綸--1當(dāng)前第6頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)常用紗線的公定回潮率紗線類別公定回潮率（%）紗線類別公定回潮率（%）純棉8.5滌/棉65/353.2純滌綸0.4滌/棉50/504.5純維綸5.0滌/粘65/354.8純腈綸2.0滌/粘50/506.7純錦綸4.5滌/腈50/501.2純粘膠纖維13.0棉/維50/506.8純富強(qiáng)纖維13.0棉/腈50/505.3純醋酯纖維7.0棉/丙50/504.3滌/棉/錦50/33/173.8當(dāng)前第7頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)（4）標(biāo)準(zhǔn)重量——紡織材料在公定回潮率時(shí)的重量。式中：Gk為紡織材料標(biāo)準(zhǔn)重量；

Ga為紡織材料濕重；

G0為紡織材料干重；

Wk為紡織材料公定回潮率；

Wa為紡織材料實(shí)際回潮率。當(dāng)前第8頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)原棉公定重量的計(jì)算公量檢驗(yàn)以批為單位，計(jì)算順序如下：（1）計(jì)算凈重。凈重=毛重-包裝物重（2）計(jì)算準(zhǔn)重。準(zhǔn)重=凈重×（100-實(shí)際含雜率）/（100-標(biāo)準(zhǔn)含雜率）

（3）計(jì)算公定重量。公定重量=準(zhǔn)重×（100+標(biāo)準(zhǔn)回潮率）/（100+實(shí)際回潮率）注意：代入上述公式中含雜率和回潮率的數(shù)值應(yīng)是去掉百分號的數(shù)值，如標(biāo)準(zhǔn)含雜率2.5%、標(biāo)準(zhǔn)回潮率8.5%、實(shí)際含雜率2%、實(shí)際回潮率8%，則代入公式時(shí)的數(shù)值分別是2.5、8.5、2、8，而不是2.5%、8.5%、2%和8%。皮輥棉的標(biāo)準(zhǔn)含雜率為3%，鋸齒棉的標(biāo)準(zhǔn)含雜率為2.5%。當(dāng)前第9頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)例子1、某批229鋸齒棉凈重40.372噸，實(shí)測含雜1.8%，回潮率7.5%，計(jì)算公定重量，結(jié)果修約到0.001噸。2、有一批等級為429的皮輥棉，件數(shù)500件，毛重43噸，經(jīng)檢驗(yàn)測試，該批棉花的回潮率是9.2%，含雜率是3.5%，若包裝物每件重1公斤，試計(jì)算該批棉花的公定重量。3、某企業(yè)有一批鋸齒白棉，凈重25噸，其中129的占88％，實(shí)測含雜1.5％，實(shí)測回潮率7.8％；229的占12％，實(shí)測含雜1.7％，實(shí)測回潮率7.9％。若129當(dāng)時(shí)市價(jià)是13000元/噸，229當(dāng)時(shí)市價(jià)是12800元/噸，試計(jì)算該批棉花的貨值。當(dāng)前第10頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)

二、纖維的吸濕機(jī)理1.吸著水分的種類根據(jù)水分子在纖維中存在的方式不同，可分為三種：（1）吸收水——由于纖維中極性基團(tuán)的極化作用而吸著的水。吸收水是纖維吸濕的主要原因。吸收水屬于化學(xué)吸著，是一種化學(xué)鍵力，因此必然有放熱反應(yīng)；直接吸收水：由于纖維中親水基團(tuán)的作用而吸著的水分子。如:-OH,-COOH

,-CONH-

,-NH2結(jié)合力較強(qiáng)，主要是氫鍵力，放出熱量較多。間接吸收水：其他被吸著的水分子。a.由于水分子的極性再吸著的水分子；b.纖維中其他物質(zhì)的親水基團(tuán)所吸引的水分子。結(jié)合力較弱，主要是范德華力，放出熱量較少。當(dāng)前第11頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)(2)粘著水（表面吸附水）——纖維因表面能而吸附的水分子。

(3)毛細(xì)水——纖維無定形區(qū)或纖維集合體纖維間存在空隙，由于毛細(xì)管的作用而吸收的水分。與纖維結(jié)構(gòu)（結(jié)晶度）和纖維集合體的結(jié)構(gòu)有關(guān)。微毛細(xì)水：存在于纖維內(nèi)部微小間隙之中的水分；大毛細(xì)水：存在于纖維內(nèi)部較大間隙之中的水分子。（當(dāng)濕度較高時(shí)）。毛細(xì)水和粘著水屬于物理吸著，是范德華力，沒有明顯的熱反應(yīng)，吸附也比較快。（4）纖維中的伴生物和雜質(zhì)。棉纖維中果膠吸濕性強(qiáng)，使纖維吸濕性增加；脫脂棉吸濕>未脫脂棉2．吸濕過程水分子先吸附至纖維表面，水蒸氣向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，與纖維內(nèi)大分子上的親水性基團(tuán)結(jié)合，水分子進(jìn)入纖維的縫隙孔洞，形成毛細(xì)水。當(dāng)前第12頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)第二節(jié)

大氣條件與纖維吸濕一、吸濕平衡與平衡回潮率纖維吸、放濕是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。纖維材料的含濕量隨所處的大氣條件而變化。吸濕平衡：纖維在單位時(shí)間內(nèi)吸收的水分和放出水分在數(shù)量上接近相等，這種現(xiàn)象稱之為吸濕平衡。平衡回潮率：將具有一定回潮率的纖維，放到一個(gè)新的大氣條件下，它將立刻放濕或吸濕，經(jīng)過一定時(shí)間后，它的回潮率逐漸趨向于一個(gè)穩(wěn)定的值，稱為平衡回潮率。吸濕平衡曲線與放濕平衡曲線特點(diǎn)：1.都是對數(shù)曲線

；

2.

起始段快，以后減慢直至平衡

；

3.吸濕平衡所需要的時(shí)間<放濕平衡所需時(shí)間；

4.吸濕平衡W不等于放濕平衡W。當(dāng)前第13頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)二、吸、放濕等溫線(T一定，W-RH%的關(guān)系)1.定義：吸濕等溫線：在一定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因吸濕達(dá)到的平衡回潮率與大氣相對濕度的關(guān)系曲線；放濕等溫線：在一定的大氣壓力和溫度條件下，纖維材料因放濕達(dá)到的平衡回潮率與大氣相對濕度的關(guān)系曲線。常用纖維的吸濕等溫線當(dāng)前第14頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)特點(diǎn)：1.曲線都呈反S形，吸濕機(jī)理基本一致。2.RH=0%～15%時(shí)，曲線的斜率比較大；RH=15%～70%時(shí)，曲線的斜率比較?。籖H>70%時(shí)，曲線斜率又明顯地增大。3.纖維種類不同，曲線的高低不同，吸濕能力強(qiáng)的在上方，如羊毛、粘膠；吸濕能力差的在下方，如腈綸、滌綸等。吸濕等溫線與溫度有密切的依賴性，所以一般都是在標(biāo)準(zhǔn)溫度下試驗(yàn)所得。如果溫度過高過低，即使同一纖維，吸濕等溫線的形狀，也會(huì)有很大的不同。當(dāng)前第15頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)三、吸濕滯后性（吸濕保守現(xiàn)象）1.定義：同樣的纖維在一定的大氣溫濕度條件下，從放濕達(dá)到平衡和從吸濕達(dá)到平衡，兩種平衡回潮率不相等，前者大于后者，這種現(xiàn)象稱之為吸濕滯后性。2.產(chǎn)生原因：a.勢能梯度及大分子鏈的排列結(jié)構(gòu)。b.動(dòng)力滯后等。同一種纖維的吸濕等溫線與放濕等溫線并不重合，而形成吸濕滯后圈。吸濕滯后圈圖當(dāng)前第16頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)吸濕滯后值（即差值）與纖維的吸濕能力和相對濕度有關(guān)。在同一相對濕度條件下，吸濕性大的纖維，差值比較大。據(jù)資料表明，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，差值為：羊毛

2.0%，

粘纖

1.8%～2.0%，蠶絲

1.2%，

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。當(dāng)前第17頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)3.吸濕保守現(xiàn)象的應(yīng)用a.調(diào)濕和預(yù)調(diào)濕：調(diào)濕：紡織材料具有一定的吸濕性，故實(shí)驗(yàn)前，需要將試樣統(tǒng)一在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放置一定時(shí)間，使達(dá)到平衡回潮率。預(yù)調(diào)濕：為避免纖維因吸濕滯后性所造成的誤差，需預(yù)先將材料在較低的溫度下烘燥（一般為40～50℃去濕0.5～lh），使纖維的回潮率遠(yuǎn)低于測試所要求的回潮率。然后再在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，使達(dá)到平衡回潮率。b.車間溫濕度調(diào)節(jié)如：纖維處于放濕時(shí)，車間空氣的RH%<規(guī)定值；纖維處于吸濕時(shí),車間空氣的RH%>規(guī)定值。當(dāng)前第18頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)四、吸濕等濕線（RH%一定，W-T的關(guān)系曲線)1.定義：纖維在一定的大氣壓力下，相對濕度一定時(shí)，平衡回潮率隨溫度而變化的曲線，稱為吸濕等濕線。2.曲線：一般規(guī)律：溫度愈高，平衡回潮率愈低。但在高溫高濕的條件下，由于纖維的熱膨脹等原因，平衡回潮率略有增加。羊毛和棉的吸濕等濕線當(dāng)前第19頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)第三節(jié)

影響纖維吸濕的因素影響纖維回潮率的因素有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)在因素包括：化學(xué)結(jié)構(gòu)-纖維大分子親水基團(tuán)的數(shù)量和極性的強(qiáng)弱；聚集態(tài)結(jié)構(gòu)-纖維的結(jié)晶度、纖維內(nèi)孔隙的大小和多少；形態(tài)結(jié)構(gòu)-纖維比表面積的大小，截面形狀、粗細(xì)及表面粗糙程度；纖維伴生物的性質(zhì)和含量

。外在條件包括：溫濕度；氣壓；原來回潮率的大小。當(dāng)前第20頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)(一)纖維內(nèi)在因素1．親水基團(tuán)的作用纖維大分子中，親水基團(tuán)的多少和極性強(qiáng)弱均能影響其吸濕能力的大小。數(shù)量越多，極性越強(qiáng)，纖維的吸濕能力越高。各種基團(tuán)對纖維素纖維，蛋白質(zhì)纖維，合成纖維吸水性都有很大影響。如：羥基（-OH）、酰胺基（-NHCO-)、羧基（-COOH）、氨基(-NH2)等。與水分子的親和力很大，能與水分子形成化學(xué)結(jié)合水（吸收水）。纖維素纖維：如棉、粘纖、銅氨等纖維，大分子中的每一葡萄糖?；?個(gè)-OH，在水分子和-OH之間可形成氫鍵，所以吸濕性較大。醋酯纖維中大部分羥基都被乙酸基（-COCH3）取代，而乙酸基對水的吸引力又不強(qiáng)，因此醋酯纖維的吸濕性較低。當(dāng)前第21頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)蛋白質(zhì)纖維：主鏈上含有親水性的酰胺基、氨基（一NH2）、羧基（一COOH）等親水性基團(tuán)，因此吸濕性很好，尤其是羊毛，側(cè)鏈中親水基團(tuán)較蠶絲更多，故其吸濕性優(yōu)于蠶絲。合成纖維：維綸：大分子中含有羥基（一OH），經(jīng)縮醛化后一部分羥基被封閉，吸濕性減小，但在合纖中其吸濕能力最好。錦綸6、錦綸66：大分子中，每6個(gè)碳原子上含有一個(gè)酰胺基（-CONH-），所以也具有一定的吸濕能力。腈綸：大分子中只有親水性弱的極性基團(tuán)氰基（-CN），故吸濕能力小。滌綸、丙綸：因缺少親水性基團(tuán)，故吸濕能力極差，尤其是丙綸基本不吸濕。當(dāng)前第22頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)2．纖維的結(jié)晶度纖維的結(jié)晶度越低，吸濕能力就越強(qiáng)。在同樣的結(jié)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。如：棉經(jīng)絲光后，由于結(jié)晶度降低使吸濕量增加；棉和粘膠同屬纖維素纖維，每一個(gè)葡萄糖?；隙己?個(gè)-OH，但棉纖維的結(jié)晶度為70％左右，而粘膠纖維僅30％左右，W粘膠>W棉。纖維無定形區(qū)內(nèi)縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕能力越強(qiáng)。如：粘膠纖維結(jié)構(gòu)比棉纖維疏松，縫隙孔洞多，是其吸濕能力遠(yuǎn)高于棉的原因之一；合成纖維結(jié)構(gòu)一般比較致密，而天然纖維組織中有微隙，這也是天然纖維的吸濕能力遠(yuǎn)大于合成纖維的原因之一。當(dāng)前第23頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)3．纖維的比表面積纖維的比表面積越大，表面能也就越大，表面吸附能力越強(qiáng)，吸附的水分子數(shù)也越多，吸濕性越好。細(xì)纖維的比表面積大，比粗纖維的回潮率偏大些。4．纖維內(nèi)的伴生物和雜質(zhì)a.棉：果膠質(zhì)、棉蠟、棉籽表皮、棉籽殼b.羊毛：羊脂、羊汗、草刺c.麻：果膠、木質(zhì)素、半纖維素d.化學(xué)纖維表面的油劑當(dāng)前第24頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)（二）外界因素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(huì)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(nèi)的水分子數(shù)目越多，水分子到達(dá)纖維表面的機(jī)會(huì)越多，纖維的吸濕也就較多。在溫度和濕度這兩個(gè)因素：對親水性纖維來說，相對濕度對回潮率的影響是主要的，對疏水性的合成纖維來說，溫度對回潮率的影響明顯。3.氣壓的影響4.纖維原來回潮率大小的影響由吸濕滯后性可知，當(dāng)纖維材料置于一新的大氣條件下時(shí)，其從放濕達(dá)到平衡時(shí)的回潮率要高于從吸濕達(dá)到的回潮率。故纖維原來回潮率大小也有一定的影響。當(dāng)前第25頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)第四節(jié)吸濕對纖維性質(zhì)的影響一、對重量的影響Gk=G0×（100+Wk）/100Gk=Ga×（100+Wk）/（100+Wa）二、對長度和橫截面積的影響纖維吸濕后體積膨脹，橫向膨脹大而縱向膨脹小，表現(xiàn)出明顯的各向異性。纖維的膨脹值可用直徑、長度、截面積和體積的增大率如下式：Sd=⊿D/D；Sl=⊿L/L；Sa=⊿A/A；Sv=⊿V/V。式中：D、L、A、V—纖維原來的直徑、長度、截面積和體積；⊿D、⊿L、⊿A、⊿V—纖維膨脹后，其直徑、長度、截面積和體積的增加值。纖維吸濕膨脹具有明顯的各向異性，即Sd>Sl。同一纖維，可根據(jù)吸濕膨脹后各向異性的大小來判斷大分子的取向度。不利之處：使織物變厚、變硬，是造成織物收縮的原因之一。當(dāng)前第26頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)各種纖維在水中的膨脹性能表當(dāng)前第27頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)三、對密度的影響W增加，纖維密度增加；大多數(shù)纖維在W=4%～6%時(shí)密度最大。W再增加，纖維密度逐漸變小，因?yàn)槔w維體積顯著膨脹，而水的比重小于纖維。幾種纖維密度隨回潮率變化圖當(dāng)前第28頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)四、對機(jī)械性質(zhì)的影響

纖維吸濕后，其力學(xué)性質(zhì)如強(qiáng)力、伸長、彈性、剛度等隨之變化。對強(qiáng)力的影響：a.一般規(guī)律是W增加，其強(qiáng)力會(huì)下降；b.吸濕能力差的纖維，W增加，強(qiáng)力變化不太顯著，合成纖維由于吸濕較弱，所以吸濕后強(qiáng)力的降低不顯著。c.棉、麻纖維，吸濕后強(qiáng)力反而增加；對纖維伸長率的影響：W增加，伸長率有所增加；因?yàn)樗肿舆M(jìn)入纖維內(nèi)部后，減弱了大分子間的結(jié)合力，使它在受外力作用時(shí)容易伸直和產(chǎn)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(shù)有所增加。當(dāng)前第29頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)常見纖維在潤濕狀態(tài)下強(qiáng)伸度變化表

當(dāng)前第30頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)

溫濕度對紡織加工的影響很大，主要就是由于纖維吸濕后機(jī)械性能發(fā)生變化引起的。如回潮率太低，則纖維或紗線的剛性變大，加工中易于斷裂，如回潮率太高，則纖維中的雜質(zhì)難于清除同時(shí)易于相互糾纏成結(jié)或繞在機(jī)件上，影響加工的正常進(jìn)行。纖維的剛性和彈性還影響到纖維的相互抱合，使紗線的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量受到影響；吸濕性對纖維變形的影響，反映在加工成品如紗線和織物的長度或尺寸上的不穩(wěn)定。當(dāng)前第31頁\共有36頁\編于星期三\9點(diǎn)五、對熱學(xué)性質(zhì)的影響纖維吸濕放熱1.原因：由于空氣中的水分子被纖維大分子上的極性基因所吸引而與之結(jié)合，分子的動(dòng)能降低而轉(zhuǎn)換為熱能被釋放出來的緣故。2.指標(biāo)：吸濕微分熱：纖維在給定回潮率時(shí)吸著1克水放出的熱量。單位為J/g（水）

各種干燥纖維的吸濕微分熱大致接近，約為837.