纤维的吸湿性和拉伸指标.ppt
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1、第四章第四章 纤维的吸湿性纤维的吸湿性 及拉伸指标及拉伸指标n吸湿性:是指纺织材料从吸湿性:是指纺织材料从气态环境气态环境中吸着水分的中吸着水分的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出气态水的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出气态水的能力。能力。n润湿性:是指纺织材料从润湿性:是指纺织材料从水溶液水溶液中吸着水分的能中吸着水分的能力。力。n吸湿状态与多少影响到:吸湿状态与多少影响到:纤维性能;纺织工艺;纤维性能;纺织工艺;织物舒适性;计重核价。织物舒适性;计重核价。第一节第一节 吸湿表征及吸湿机理吸湿表征及吸湿机理一、纤维的吸湿指标一、纤维的吸湿指标n1回潮率与含水率回潮率与含水率回潮率回潮率W:
2、纺织材料中所含水分重量对纺织材料:纺织材料中所含水分重量对纺织材料干重的百分比。干重的百分比。含水率含水率M:纺织材料中所含水分重量对纺织材料:纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿重的百分比。湿重的百分比。式中:式中:Ga纺织材料湿重;纺织材料湿重;G0纺织材料干重。纺织材料干重。目前基本上采用回潮率。目前基本上采用回潮率。n2标准回潮率标准回潮率纺织材料在标准大气条件下,从吸湿达到纺织材料在标准大气条件下,从吸湿达到平衡时的回潮率。平衡时的回潮率。n标准大气条件:(中国)标准大气条件:(中国)气压:气压:1个大气压;个大气压;温度:温度:20;相对湿度:相对湿度:65%n允许误差:各国略有不同
3、。允许误差:各国略有不同。通常在标准大气条件下调湿通常在标准大气条件下调湿24h以上,合成纤维调湿以上,合成纤维调湿4h以上。以上。n3.公定回潮率公定回潮率(Wk)贸易上为了贸易上为了计重和核价计重和核价的需要,由国家统一的需要,由国家统一规定的各种纺织材料的回潮率。规定的各种纺织材料的回潮率。以标准回潮率为依据设立,但不等于标准回以标准回潮率为依据设立,但不等于标准回潮率。潮率。n混纺纱的公定回潮率混纺纱的公定回潮率其中:其中:Wi(%)混纺材料中第混纺材料中第i种纤维的公定回潮率;种纤维的公定回潮率;Pi(%)混纺材料中第混纺材料中第i种纤维的干重混纺比。种纤维的干重混纺比。n4.公定(
4、标准)重量公定(标准)重量纺织材料在公定(标准)回潮率时的重量。纺织材料在公定(标准)回潮率时的重量。n干混比换算成投料比的计算。干混比换算成投料比的计算。n5.平衡回潮率平衡回潮率纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作用达到平衡时的回潮率。用达到平衡时的回潮率。n有吸、放湿平衡回潮率之分,但常用吸湿平衡回有吸、放湿平衡回潮率之分,但常用吸湿平衡回潮率。潮率。n平衡时间:平衡时间:单纤维或单纤维或3mg以下的纤维束,以下的纤维束,6s基本平衡;基本平衡;50g块体需块体需1h或更多时间达到平衡;或更多时间达到平衡;100kg的棉包,达到平衡约要的棉包,达到平衡
5、约要4-12个月。个月。n二、纤维的吸湿机理二、纤维的吸湿机理水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。n(一)水分子在纤维内部存在形式(一)水分子在纤维内部存在形式n1.直接水:纺织材料内部的极性基团吸水。直接水:纺织材料内部的极性基团吸水。极性基团有:极性基团有:羊毛、蚕丝:羊毛、蚕丝:-COOH,-NH2,-OH棉:每个环上含有三个棉:每个环上含有三个-OH粘胶:粘胶:-OH;维纶:维纶:-OH腈纶:腈纶:-CN强极性;锦纶:强极性;锦纶:-CONH-结合力较强,主要是氢键力,放出热量较多。结合力较强,主要是氢键力,放出热量较多。n2.间接水:直接水本身具有
6、极性再吸水。间接水:直接水本身具有极性再吸水。结合力较弱,主要是范德华力,放出热量较少。结合力较弱,主要是范德华力,放出热量较少。n3.毛细水毛细水n存在于纤维内部的间隙中的水分子。存在于纤维内部的间隙中的水分子。n结合力:氢键、范德华力、表面张力等,结合力结合力:氢键、范德华力、表面张力等,结合力小。小。n(二)内部结构(二)内部结构n1.结晶度增大,吸湿性减小;结晶度增大,吸湿性减小;n2.聚合度增大,游离基团减小,吸湿性减小;聚合度增大,游离基团减小,吸湿性减小;n3.取向度对材料的吸湿性几乎无影响。取向度对材料的吸湿性几乎无影响。n棉的结晶度:棉的结晶度:70%左右,聚合度:左右,聚合
7、度:10000左右左右,回潮率:,回潮率:8.5%;n粘胶结晶度:粘胶结晶度:30%左右,聚合度:左右,聚合度:500左右,回潮率:左右,回潮率:13%。n粘胶吸湿性好于棉粘胶吸湿性好于棉。n(三)(三)表面吸附表面吸附 n材料表面的分子比内部分子有多余的能量,具有材料表面的分子比内部分子有多余的能量,具有吸附作用,能吸收大气中的水分子。吸附作用,能吸收大气中的水分子。n毛细水和表面吸附水属于毛细水和表面吸附水属于物理吸着物理吸着,是范德华力,是范德华力,没有明显的热反应,没有明显的热反应,吸附也比较快。吸附也比较快。2吸湿过程吸湿过程n水分子先吸附至水分子先吸附至纤维表面纤维表面,水蒸气向纤
8、维内部扩,水蒸气向纤维内部扩散,与纤维内大分子上的散,与纤维内大分子上的亲水性基团结合亲水性基团结合,水分,水分子进入纤维的缝隙孔洞,形成子进入纤维的缝隙孔洞,形成毛细水毛细水。第二节第二节 大气条件与纤维吸湿大气条件与纤维吸湿n一、吸湿平衡一、吸湿平衡n吸湿平衡吸湿平衡:纤维在单位时间内吸收的水分和放出:纤维在单位时间内吸收的水分和放出水分在数量上接近相等,这种现象称之。水分在数量上接近相等,这种现象称之。n纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。n特点特点:1.都是对数曲线都是对数曲线;2.起始段快,以后减慢直至平衡起始段快,以后减慢直至平衡;3.吸湿平衡所需要
9、的时间小于放湿平衡吸湿平衡所需要的时间小于放湿平衡所需时间;所需时间;4.吸湿平衡吸湿平衡W不等于放湿平衡不等于放湿平衡W。二、吸放湿等温线二、吸放湿等温线(T一定,一定,W-RH%的关系的关系)1.定义:定义:n吸湿等温线吸湿等温线:在一定的大气压力和温度条件下,:在一定的大气压力和温度条件下,纤维材料因吸湿达到的平衡回潮率与大气相对湿纤维材料因吸湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线;度的关系曲线;n放湿等温线放湿等温线:在一定的大气压力和温度条件下,:在一定的大气压力和温度条件下,纤维材料因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿纤维材料因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。度的关
10、系曲线。2.常用纤维的吸湿等温线常用纤维的吸湿等温线特点特点:1.曲线都呈反曲线都呈反S形,吸湿机理基本一致。形,吸湿机理基本一致。2.RH=0%15%时,曲线的斜率比较大;时,曲线的斜率比较大;RH=15%70%时,曲线的斜率比较小;时,曲线的斜率比较小;RH70%时,曲线斜率又明显地增大。时,曲线斜率又明显地增大。3.纤维种类不同,曲线的高低不同,吸湿能纤维种类不同,曲线的高低不同,吸湿能力强的在上方,如羊毛、粘胶;吸湿能力力强的在上方,如羊毛、粘胶;吸湿能力差的在下方,如腈纶、涤纶等。差的在下方,如腈纶、涤纶等。n吸湿等温线与温度有密切的依赖性,所以一般吸湿等温线与温度有密切的依赖性,所
11、以一般都是在都是在标准温度标准温度下试验所得。如果温度过高过下试验所得。如果温度过高过低,即使同一纤维,吸湿等温线的形状,也会低,即使同一纤维,吸湿等温线的形状,也会有很大的不同。有很大的不同。三、吸湿滞后性(吸湿保守现象)三、吸湿滞后性(吸湿保守现象)n1.定义:定义:同样的纤维在一定的大气温湿度条件同样的纤维在一定的大气温湿度条件下,从放湿达到的平衡回潮率总是大于从吸湿下,从放湿达到的平衡回潮率总是大于从吸湿达到的平衡回潮率的现象。达到的平衡回潮率的现象。2.产生原因产生原因:a.能量获得概率的差异;能量获得概率的差异;b.水分子进出的差异;水分子进出的差异;c.纤维结构的差异;纤维结构的
12、差异;d.水分子分布的差异;水分子分布的差异;e.热能作用的差异等。热能作用的差异等。n同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合,同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合,而形成吸湿滞后圈。而形成吸湿滞后圈。n吸湿滞后值(即差值)与纤维的吸湿能力和相对吸湿滞后值(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。纤维,差值比较大。n据资料表明,在标准状态下,差值为:据资料表明,在标准状态下,差值为:羊毛羊毛2.0%,粘纤粘纤1.8%2.0%,蚕丝蚕丝1.2%,棉棉0.9%,锦纶锦纶0.25%,涤纶等涤纶等吸湿
13、等温线和放温等温线则基本重合。吸湿等温线和放温等温线则基本重合。吸湿滞后圈图吸湿滞后圈图3.应用应用a.调湿和预调湿调湿和预调湿:调湿调湿:将纺织材料在标准状态下平衡:将纺织材料在标准状态下平衡24小时,以小时,以减少由吸湿滞后性造成的测试误差。减少由吸湿滞后性造成的测试误差。预调湿:将纺织材料在低温下烘干,使其回潮率预调湿:将纺织材料在低温下烘干,使其回潮率大大低于要达到的回潮率。大大低于要达到的回潮率。b.车间温湿度调节车间温湿度调节如:纤维处于放湿时,车间空气的如:纤维处于放湿时,车间空气的RH%规定值。规定值。四、吸湿等湿线四、吸湿等湿线(RH%一定,一定,W-T的关系曲线的关系曲线)
14、1.定定义义:纤纤维维在在一一定定的的大大气气压压力力下下,相相对对湿湿度度一一定定时时,平平衡衡回回潮潮率率随随温温度度而而变变化化的的曲曲线线,称称为为吸吸湿湿等湿线。等湿线。2.曲线:曲线:一一般般规规律律:温温度度愈愈高高,平平衡衡回回潮潮率率愈愈低低。但但在在高高温温高高湿湿的的条条件件下下,由由于于纤纤维维的的热热膨膨胀胀等等原原因因,平平衡衡回潮率略有增加。回潮率略有增加。返回返回羊毛和棉的吸湿等湿线羊毛和棉的吸湿等湿线第三节第三节 影响纤维吸湿的因素影响纤维吸湿的因素 影响纤维回潮率的因素有影响纤维回潮率的因素有内因内因和和外因外因两个方面。两个方面。内在因素内在因素包括包括:
15、n化学结构化学结构-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱;纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱;n聚集态结构聚集态结构-纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少;纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少;n形形态态结结构构-纤纤维维比比表表面面积积的的大大小小,截截面面形形状状、粗粗细细及及表表面面粗糙程度;纤维伴生物的性质和含量。粗糙程度;纤维伴生物的性质和含量。外在条件外在条件包括包括:温湿度;气压;原来回潮率的大小。:温湿度;气压;原来回潮率的大小。(一一)纤维内在因素纤维内在因素1亲水基团的作用亲水基团的作用n纤纤维维大大分分子子中中,亲亲水水基基团团的的多多少少和和极极性性强强弱弱均均能能影
16、影响响其其吸吸湿湿能能力力的的大大小小。数数量量越越多多,极极性性越越强,纤维的吸湿能力越高。强,纤维的吸湿能力越高。n各各种种基基团团对对纤纤维维素素纤纤维维,蛋蛋白白质质纤纤维维,合合成成纤纤维吸水性都有很大影响。维吸水性都有很大影响。n如如:羟羟基基(OH)、酰酰胺胺基基(NHCO)、羧羧基基(COOH)、氨基)、氨基(NH2)等。等。与与水水分分子子的的亲亲和和力力很很大大,能能与与水水分分子子形形成成化化学学结结合水(吸收水)。合水(吸收水)。n纤维素纤维:纤维素纤维:n如如棉棉、粘粘纤纤、铜铜氨氨等等纤纤维维,大大分分子子中中的的每每一一葡葡萄萄糖糖剩剩基基含含有有3个个OH,在在
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