1、第四章 紡織材料的吸濕性第一節 吸濕表征及吸濕機理第二節 大氣條件與纖維吸濕第三節 影響吸濕的因素第四節 吸濕對纖維的性能及紡紗工藝的影響第五節 吸濕性的測試方法The Property of Absorbing MoistureSorption propertiesTermsHydrophilic: water loving or likes water（親水性）Hydrophobic: water avoiding （憎水性）Hygroscopic: hydrophilic fibers that absorbs significant amount of water or moistur

2、e without feeling wet to touch.Oleophilic: how tenaciously fibers hold absorbed or adsorbed oil, not amount of oil absorbed.Oleophobic: does not have a strong affinity for oil, but readily releases oil in a detergent solution.The Property of Absorbing MoistureSorption propertiesVaporous water absorp

3、tion% Moisture regainThe Property of Absorbing MoistureSorption propertiesVaporous water absorption% Moisture contentThe Property of Absorbing MoistureSorption propertiesVaporous water absorptiondepends on temperature and relative humidity as well as atmospheric pressure.The Property of Absorbing Mo

4、istureSorption propertiesrelative humidity the amount of moisture (water vapor) being held in air divided by the maximum amount of water vapor can be held in air.let h = mass of water/unit volume of airand hs = mass of water when air is saturated at the same temperature and pressureThe Property of A

5、bsorbing MoistureSorption propertiesImportance of moisture regainweight of textile materialschange of mechanical propertiescomfort considerationsWhy a fibrous material absorbs more moisture?more polar groups or H-bonds in amorphous regions.Fiber Properties and Identification The Property of Absorbin

6、g MoistureSorption isothermRHMoisture regain0ABCThe Property of Absorbing MoistureSorption isothermSegment A: H2O attaches to polar groups in amorphous phase. Fast absorption due to availability of large number of polar groups. Segment B: H2O still attaches to polar groups only but less of them avai

7、lable slower absorption.Segment C: H2O attaches to polar groups as well as H2O being absorbed previously in the capillary pores of the fiber, also breaking up of H-bonds opens the space unavailable before faster absorption.The Property of Absorbing MoistureSorption isothermNote:Water absorption in a

8、morphous regions onlySignificant amount of moisture absorption with the existence of H-bond onlyProperties of a fiber change with its moisture content.Absorption-desorption curves are different: sorption hysteresis existsThe Property of Absorbing MoistureSorption isothermRelative HumidityMoisture re

9、gain0desorptionabsorptionThe Property of Absorbing MoistureAbsorption of liquid waterSwelling Upon absorption of water, fibers swell larger diameter and longer which direction swells more depends on molecular orientationThe Property of Absorbing MoistureAbsorption of liquid waterMechanical property

10、change due to water absorptionTenacityin general, with H-bonds, tenacity as moisture regainbut for cotton and flax or some other natural cellulose fibers, the opposite is true due to structural characteristics.No effect on fibers that do not absorb water.The Property of Absorbing MoistureAbsorption

11、of liquid waterMechanical property change due to water absorptionModulusin general, with H-bonds, modulus as moisture regain because water breaks H-bonds (works like a plasticizer).Nissans equation: E = E0exp(a-bM).Wet initial modulus: important for laundry, e.g. rayonNo effect on hydrophobic fibers

12、.Heat of wettingWetting of a fiber is an exothermal reaction: heat released when fibers absorb water.Expressed as calories per gram (cal/g) or Joules per gram of dry fiber.Amount of heat is proportional to # of H-bonds and nature of H-bonds.High for hygroscopic fibers; low for non-hygroscopic fibers

13、Heat of wettingInfluences comfortRH increases, absorb more water; increase temperature; feel warmer.RH decreases; release water; decrease temperature; feel cooler.第四章 纖維的吸濕性吸濕性：是指紡織材料從氣態環境中吸著水分的能力。或紡織材料在空氣中吸收或放出水蒸氣的能力。 潤濕性：是指紡織材料從水溶液中吸著水分的能力。 吸濕狀態與多少影響到： 纖維的性能 紡織工藝 織物舒適性 紡織材料的計重核價第一節 吸濕表征及吸濕機理第一節 吸濕

14、表征及吸濕機理一、纖維的吸濕指標 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。 2標準回潮率（1）標準大氣條件 國際標準中的規定為：溫度（T）：20 3（熱帶為27）相對濕度（RH%）：65 3%大氣壓力： 86106 kPa 視各國地理環境而定。 國標準規定的為：大氣壓力：1個標準大氣壓，即101.3kPa（760mmHg柱）溫、濕度的波動范圍：一級標準：T 202，RH 652%；二級標準：T 202，RH 653%；三級標準：T

15、 202，RH 655%。 （2）標準回潮率 紡織材料在標準大氣條件下，從吸濕達到平 衡時測得的平衡回潮率。 通常在標準大氣條件下調濕24h以上，合成纖維調濕4h以上。 （3）公定回潮率(Wk)貿易上為了計重和核價的需要，由國家統一規定的各種紡織材料的回潮率。 以標準回潮率為依據，但不等于標準回潮率。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 常用纖維的標準狀態下的回潮率和公定回潮率 纖維種類標準回潮率（）公定回潮率（）原棉7811.1苧麻（脫膠）7812亞麻8-1112黃麻1216(生麻），913(熟麻）14細羊毛15

16、17-洗凈毛-15山羊毛-15干毛條-18.25油毛條-19桑蠶絲8911.0粘膠纖維131513醋酯纖維477滌綸0.40.50.4錦綸63.50.54.5錦綸664.24.54.5腈綸1.22.02.0維綸4.55.05丙綸00氯綸-0氨綸-1常用紗線的公定回潮率 天然纖維由于有雜質和伴生物，紗線的公定回潮率與纖維的公定回潮率不一致。 （4）標準重量 紡織材料在公定回潮率時的重量。 二、纖維的吸濕機理 1. 吸著水分的種類 根據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。 吸收水屬于化學吸著，是一種化學鍵力

17、，因此必然 有放熱反應； 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.纖維中其他物質的親水基團所吸引的水分子。 結合力較弱，主要是范德華力，放出熱量較少。(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， 吸附也比較快。 (3)毛細水 纖維無定形區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 。與纖維結構（結晶度）和纖維集合體的結構

18、有關 微毛細水：存在于纖維內部微小間隙之中的水分； 大毛細水：存在于纖維內部較大間隙之中的水分子。 （當濕度較高時）。 （4） 纖維中的伴生物和雜質 如：棉纖維中果膠 吸濕 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，水蒸氣向纖維內部擴散，與纖維內大分子上的親水性基團結合，水分子進入纖維的縫隙孔洞，形成毛細水。第二節 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：纖維在單位時間內吸收的水分和放出 水分在數量上接近相等，這種現象稱之。 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

19、刻放濕 或吸濕，經過一定時間后，它的回潮率逐漸趨向于一個穩定的值，稱為平衡回潮率。 特點： 1.都是對數曲線； 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。 吸濕等溫線與溫度有密切的依賴性，所以一般都是在標準溫度下試驗所得。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。 三、吸濕滯后性（吸濕保守現象） 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

20、，這種 現象稱之。 2.產生原因： a. 勢能梯度及大分子鏈的排列結構。 b. 動力滯后等。 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。 吸濕滯后值（即差值）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。 據資料表明，在標準狀態下，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。 吸濕滯后圈圖3.應用 a.調濕和預調濕： 調濕：紡織材料具有一定的吸濕性，故實驗前， 需要將試樣統一在標準狀態下放置一定 時間，使達到平衡回潮率。 預調

21、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 去濕0.5l h），使纖維 的回潮率遠低于測試所要求的回潮率。 然后再在標準狀態下，使達到平衡回潮 率。 b.車間溫濕度調節 如：纖維處于放濕時，車間空氣的RH%規定值。四、吸濕等濕線（RH%一定，W-T的關系曲線)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。返回羊毛和棉的吸濕等濕線第三節 影響纖維吸濕的因素 影響纖維回潮率的因素

22、有內因和外因兩個方面。 內在因素包括：化學結構-纖維大分子親水基團的數量和極性的強弱；聚集態結構-纖維的結晶度、纖維內孔隙的大小和多少；形態結構-纖維比表面積的大小，截面形狀、粗細及表面粗糙程度；纖維伴生物的性質和含量。 外在條件包括：溫濕度；氣壓；原來回潮率的大小。(一)纖維內在因素(一)纖維內在因素 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

23、親和力很大，能與水分子形 成化學結合水（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剩基含有3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。 蛋白質纖維： 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，側鏈中親水基團較 蠶絲更多，故其吸濕性優于蠶絲。合成纖維： 維綸大分子中含有羥基（一OH），經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

24、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。 2纖維的結晶度 纖維的結晶度越低，吸濕能力就越強。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。 如： 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個一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。纖維無定形區內縫隙孔洞越多越大，纖維吸濕能力越強。如：粘膠纖維結構比棉纖維疏松，縫隙孔洞多， 是

25、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，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。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。4纖維內的伴生物和雜質 a. 棉 b. 羊毛 c. 麻 d. 化學纖維表面的油劑 （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的 水分子數目越多，水分

26、子到達纖維表面的機會 越多，纖維的吸濕也就較多。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。 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。第四節 吸濕對纖維性質的影響一、 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，表現出明顯的各向異性。纖維

27、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。各種纖維在水中的膨脹性能表 纖維吸濕膨脹具有明顯的各向異性，即 SdSl。 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。不利之處： 使織物變厚、變硬，是造成織物收縮的原因之一。三、對密度的影響 W增加，纖維密度增加；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，因為纖 維體積顯著膨脹，而水的比重小于纖維。幾種纖

28、維密度隨回潮率變化圖四、對機械性質的影響纖維吸濕后，其力學性質如強力、伸長、彈性、剛度等隨之變化。對強力的影響：a.一般規律是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；常見纖維在潤濕狀態下強伸度變化表 *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。*對纖維的脆性、硬性有所減小，塑性變形增加，摩擦系數有所增加。 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生變化引起的。如回潮率

29、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，則纖維中的雜質難于清除同時易于相互糾纏成結或繞在機件上，影響加工的正常進行。.纖維的剛性和彈性還影響到纖維的相互抱合，使紗線的結構和質量受到影響；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定。五、對熱學性質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合，分子 的動能降低而轉換為熱能被釋放出來 的緣故。2.指標：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837.41256J。吸濕積分熱：在一定的溫

30、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。各種纖維的吸濕積分熱 3.應用（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六、對電學性質的影響高聚物的特殊分子結構，賦予纖維具有高的電絕緣性能。 纖維吸濕絕緣性能下降，介電系數上升，介電損耗因素增大。使纖維的比電阻下降，減緩靜電現象。應用：電阻式和電容式電氣測濕儀。七、對光學性質的影響當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，引起分子結構作某些改變造成的。第五節 吸濕性的測試方法吸濕性的測試方法：分為直接法與間接

31、法兩大類。一.直接測定法 稱得濕重Ga，去除水分后得干重G0，根據定 義求得W。 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.真空干燥法烘箱法測試1.原理 2.取樣3.確定試驗參數4試驗步驟優點：檢驗歷史長，測得的結果比較穩定； 缺點：耗電量大，時間長，并易損壞試樣； 纖維內的一些油脂或其他物質的揮 發，影響測定結果的真實性； 干重不是絕對的干重。紅外線輻射法利用紅外線燈泡發出來的紅外線照射試樣，能量高，穿透力強，使材料內部在短時間內達到很高的溫度，將水分去除。一般情況下只要520min即可烘干。 優點：烘干迅速、耗電量省、設備簡單； 缺點：試驗結果不穩定 （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） 高頻加熱干燥法利用高頻電磁波在物質內部產生熱量以去除水。 高頻介質加熱法或電容加熱法（頻率范圍為1100MHZ）； 微波加熱法（頻率范圍是8003000MHZ）。 優點：從材料內部產生高熱，一次烘燥量也比較大，迅速而均勻；加熱設備直接作用于被烘燥的物體上，熱損失小； 缺點：設備費用高，