紡織材料纖維的吸濕性

關(guān)于紡織材料纖維的吸濕性第一節(jié)吸濕表征及吸濕機理一、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。

式中：Ga紡織材料濕重；G0

紡織材料干重。

目前基本上采用回潮率。

第2頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

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。

第3頁,共77頁，2024年2月25日，星期天國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的為：

大氣壓力：1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即101.3kPa

（760mmHg柱）

溫、濕度的波動范圍：

一級標(biāo)準(zhǔn)：T20±2℃，RH65±2%；

二級標(biāo)準(zhǔn)：T20±2℃，RH65±3%；

三級標(biāo)準(zhǔn)：T20±2℃，RH65±5%。

（2）標(biāo)準(zhǔn)回潮率

——紡織材料在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，從吸濕達到平

衡時測得的平衡回潮率。

通常在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕24h以上，合成纖維調(diào)濕4h以上。

第4頁,共77頁，2024年2月25日，星期天（3）公定回潮率(Wk)——貿(mào)易上為了計重和核價的需要，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。混紡紗的公定回潮率其中：

Wi（%）——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第5頁,共77頁，2024年2月25日，星期天常用纖維的標(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7~811.1苧麻（脫膠）7~812亞麻8~-1112黃麻12~16(生麻），9~13(熟麻）14細羊毛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第6頁,共77頁，2024年2月25日，星期天常用紗線的公定回潮率第7頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

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。

第8頁,共77頁，2024年2月25日，星期天（4）標(biāo)準(zhǔn)重量

——紡織材料在公定回潮率時的重量。第9頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

二、纖維的吸濕機理

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)；

第10頁,共77頁，2024年2月25日，星期天直接吸收水：由于纖維中親水基團的作用而吸著的水

分子。

如:-0H,-COOH

,-CONH-

,-NH2

結(jié)合力較強，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。第11頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共77頁，2024年2月25日，星期天(2)粘著水（表面吸附水）

——纖維因表面能而吸附的水分子。

毛細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。

(3)毛細水

——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)

微毛細水：存在于纖維內(nèi)部微小間隙之中的水分；

大毛細水：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）。第13頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

（4）纖維中的伴生物和雜質(zhì)如：棉纖維中果膠吸濕脫脂棉吸濕>未脫脂棉第14頁,共77頁，2024年2月25日，星期天2．吸濕過程

水分子先吸附至纖維表面，水蒸氣向纖維內(nèi)部擴散，與纖維內(nèi)大分子上的親水性基團結(jié)合，水分子進入纖維的縫隙孔洞，形成毛細水。

第15頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)

大氣條件與纖維吸濕一、吸濕平衡與平衡回潮率

纖維吸、放濕是一個動態(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。

第16頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

平衡回潮率：將具有一定回潮率的纖維，放到一個新的大氣條件下，它將立刻放濕或吸濕，經(jīng)過一定時間后，它的回潮率逐漸趨向于一個穩(wěn)定的值，稱為平衡回潮率。第17頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共77頁，2024年2月25日，星期天特點：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間<放濕平衡所需時間；

4.吸濕平衡W不等于放濕平衡W。第19頁,共77頁，2024年2月25日，星期天二、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，纖維材料因放濕達到的平衡回潮率與大氣相對濕度的關(guān)系曲線。

第20頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

2.常用纖維的吸濕等溫線

第21頁,共77頁，2024年2月25日，星期天特點：1.曲線都呈反S形，吸濕機理基本一致。

2.RH=0%～15%時，曲線的斜率比較大；

RH=15%～70%時，曲線的斜率比較??；

RH>70%時，曲線斜率又明顯地增大。

3.纖維種類不同，曲線的高低不同，吸濕能力強的在上方，如羊毛、粘膠；吸濕能力差的在下方，如腈綸、滌綸等。第22頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

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，也會有很大的不同。

第23頁,共77頁，2024年2月25日，星期天三、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，這種現(xiàn)象稱之。

2.產(chǎn)生原因：

a.

勢能梯度及大分子鏈的排列結(jié)構(gòu)。

b.

動力滯后等。

第24頁,共77頁，2024年2月25日，星期天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。第25頁,共77頁，2024年2月25日，星期天吸濕滯后圈圖第26頁,共77頁，2024年2月25日，星期天3.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，故實驗前，需要將試樣統(tǒng)一在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放置一定

時間，使達到平衡回潮率。

第27頁,共77頁，2024年2月25日，星期天預(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，使達到平衡回潮率。第28頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

b.車間溫濕度調(diào)節(jié)如：纖維處于放濕時，車間空氣的RH%<規(guī)定值；纖維處于吸濕時,車間空氣的RH%>規(guī)定值。第29頁,共77頁，2024年2月25日，星期天四、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，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。第30頁,共77頁，2024年2月25日，星期天返回羊毛和棉的吸濕等濕線第31頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第三節(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的數(shù)量和極性的強弱；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。第32頁,共77頁，2024年2月25日，星期天(一)纖維內(nèi)在因素

1．親水基團的作用纖維大分子中，親水基團的多少和極性強弱均能影響其吸濕能力的大小。數(shù)量越多，極性越強，纖維的吸濕能力越高。各種基團對纖維素纖維，蛋白質(zhì)纖維，合成纖維吸水性都有很大影響。第33頁,共77頁，2024年2月25日，星期天如：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）。第34頁,共77頁，2024年2月25日，星期天纖維素纖維：如棉、粘纖、銅氨等纖維，大分子中的每一葡萄糖?；?個-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，因此醋酯纖維的吸濕性較低。第35頁,共77頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(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，因此吸濕性很好，尤其是羊毛，側(cè)鏈中親水基團較蠶絲更多，故其吸濕性優(yōu)于蠶絲。第36頁,共77頁，2024年2月25日，星期天合成纖維：

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個碳原子上含有一個酰胺基（-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氰基（-CN），故吸濕能力小。

滌綸、丙綸——因缺少親水性基團，故吸濕能力極差，尤其是丙綸基本不吸濕。第37頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

2．纖維的結(jié)晶度纖維的結(jié)晶度越低，吸濕能力就越強。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。第38頁,共77頁，2024年2月25日，星期天如：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，每一個葡萄糖?；隙己?個一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。第39頁,共77頁，2024年2月25日，星期天纖維無定形區(qū)內(nèi)縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕能力越強。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大于合成纖維的原因之一。第40頁,共77頁，2024年2月25日，星期天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，吸附的水分子數(shù)也越多，吸濕性越好。細纖維的比表面積

大，比粗纖維的回潮率偏大些。第41頁,共77頁，2024年2月25日，星期天4．纖維內(nèi)的伴生物和雜質(zhì)

a.棉b.羊毛c.麻d.化學(xué)纖維表面的油劑

第42頁,共77頁，2024年2月25日，星期天（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，水分子到達纖維表面的機會越多，纖維的吸濕也就較多。第43頁,共77頁，2024年2月25日，星期天在溫度和濕度這兩個因素：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。第44頁,共77頁，2024年2月25日，星期天3.氣壓的影響4.纖維原來回潮率大小的影響

由吸濕滯后性我們可知，當(dāng)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。故纖維原來回潮率大小也有一定的影響。第45頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)吸濕對纖維性質(zhì)的影響

一、對重量的影響

Gk=Go*（100+Wk）/100

Gk=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。第46頁,共77頁，2024年2月25日，星期天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。第47頁,共77頁，2024年2月25日，星期天各種纖維在水中的膨脹性能表第48頁,共77頁，2024年2月25日，星期天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。第49頁,共77頁，2024年2月25日，星期天三、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%時密度最大。

W再增加，纖維密度逐漸變小，因為纖維體積顯著膨脹，而水的比重小于纖維。第50頁,共77頁，2024年2月25日，星期天幾種纖維密度隨回潮率變化圖第51頁,共77頁，2024年2月25日，星期天四、對機械性質(zhì)的影響

纖維吸濕后，其力學(xué)性質(zhì)如強力、伸長、彈性、剛度等隨之變化。對強力的影響：a.一般規(guī)律是W增加，其強力會下降；b.吸濕能力差的纖維，W增加，強力變化不太顯著合成纖維由于較弱，所以吸濕后強力的降低。c.棉、麻纖維，吸濕后強力反而增加；第52頁,共77頁，2024年2月25日，星期天常見纖維在潤濕狀態(tài)下強伸度變化表

第53頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

*對纖維伸長率的影響：

W增加，伸長率有所增加；

這是因為水分子進入纖維內(nèi)部后，減弱了大分子

間的結(jié)合力，使它在受外力作用時容易伸直和產(chǎn)生

相對滑移的緣故。

*對纖維的脆性、硬性有所減小，塑性變形增加，摩擦系數(shù)有所增加。

第54頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

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械性能發(fā)生變化引起的。第55頁,共77頁，2024年2月25日，星期天如回潮率太低，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

除同時易于相互糾纏成結(jié)或繞在機件上，影響加工

的正常進行。第56頁,共77頁，2024年2月25日，星期天.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。第57頁,共77頁，2024年2月25日，星期天五、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，分子的動能降低而轉(zhuǎn)換為熱能被釋放出來的緣故。2.指標(biāo)：第58頁,共77頁，2024年2月25日，星期天吸濕微分熱：纖維在給定回潮率時吸著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837.4～1256J。吸濕積分熱：在一定的溫度下，1g干燥纖維從某一回潮率吸濕到達完全潤濕，所放出的總熱量，單位為J/g（干纖維）。

吸濕能力強的纖維，其吸濕積分熱也大。第59頁,共77頁，2024年2月25日，星期天各種纖維的吸濕積分熱第60頁,共77頁，2024年2月25日，星期天3.應(yīng)用

（1）吸濕放熱與保暖性

（2）吸濕放熱與紡織材料儲存

（3）吸濕放熱與熱工計算

第61頁,共77頁，2024年2月25日，星期天六、對電學(xué)性質(zhì)的影響高聚物的特殊分子結(jié)構(gòu)，賦予纖維具有高的電絕緣性能。

纖維吸濕——絕緣性能下降，介電系數(shù)上升，介電損耗因素增大。使纖維的比電阻下降，減緩靜電現(xiàn)象。

應(yīng)用：電阻式和電容式電氣測濕儀。第62頁,共77頁，2024年2月25日，星期天七、對光學(xué)性質(zhì)的影響

當(dāng)纖維的回潮率升高時，纖維的光折射率下降。

是由于水分子進人纖維后，引起分子結(jié)構(gòu)作某

些改變造成的。第63頁,共77頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)

吸濕性的測試方法

吸濕性的測試方法：分為直接法與間接法兩大類。一.直接測定法

——稱得濕重Ga，去除水分后得干重G0，根據(jù)定義求得W。

第64頁,共77頁，2024年2月25日，星期天具體的測試方法有：1.烘箱法2.紅外線輻射法3.高頻加熱干燥法4.吸濕劑干燥法5.真空干燥法第65頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

烘箱法測試

1.原理

2.取樣

3.確定試驗參數(shù)

4．試驗步驟

優(yōu)點：檢驗歷史長，測得的結(jié)果比較穩(wěn)定；

缺點：耗電量大，時間長，并易損壞試樣；

纖維內(nèi)的一些油脂或其他物質(zhì)的揮

發(fā)，影響測定結(jié)果的真實性；

干重不是絕對的干重。第66頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

紅外線輻射法

利用紅外線燈泡發(fā)出來的紅外線照射試樣，能量高，穿透力強，使材料內(nèi)部在短時間內(nèi)達到很高的溫度，將水分去除。

一般情況下只要5～20min即可烘干。

優(yōu)點：烘干迅速、耗電量省、設(shè)備簡單；

缺點：試驗結(jié)果不穩(wěn)定

（溫度無法控制，能量分布也不均勻，

局部過熱而使材料烘焦變質(zhì)）

第67頁,共77頁，2024年2月25日，星期天高頻加熱干燥法

——利用高頻電磁波在物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生熱量以去除水。

高頻介質(zhì)加熱法或電容加熱法（頻率范圍為1～

100MHZ）；

微波加熱法（頻率范圍是800～3000MHZ）。

優(yōu)點：從材料內(nèi)部產(chǎn)生高熱，一次烘燥量也比較大，迅速而均勻；加熱設(shè)備直接作用于被烘燥的物體上，熱損失??；

缺點：設(shè)備費用高，投資多、耗電量大，運轉(zhuǎn)和維

修費用較高，水汽蒸發(fā)過快，常引起纖維曝裂；

微波對人體有害，必須很好加以屏蔽。

第68頁,共77頁，2024年2月25日，星期天

吸濕劑干燥法

將紡織材料和強烈的吸濕劑放在同一個密閉的容器

內(nèi)，利用吸濕劑吸收空氣中的水分，使容器內(nèi)空氣

的相對濕度達到0%。

吸濕劑：干燥的五氧化二磷粉末（效果最好）；

干燥氯化鈣顆粒狀（最常用）。

優(yōu)點：比較準(zhǔn)確

缺點：適用于小量試樣，否則吸不干，成本高，費時長（一般在室溫下達到真正吸干約需4～6周的時間）。

第69頁,共77頁，2024年2月25日，星期天真空干燥法

將試樣放在密閉的容器中抽取真空，在一定的真空

度下，再對容器用電阻絲加熱，加熱的溫度可以自動控制。一定時間后由于水汽被出除，真空度變小用差壓法即可推算水分的含量。

優(yōu)點：不需要稱取干重，工作簡便，試樣用量很少；

可在較低溫度（60～70°C）下將試樣中的

水分去除,烘干時間減少