第九章纺织材料的吸湿性.ppt

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1、第九章第九章 纺织材料的吸湿性纺织材料的吸湿性P43P432021/9/211第一节第一节 吸湿平衡与吸湿指标吸湿平衡与吸湿指标 纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为吸湿性。吸湿性。一、吸湿平衡一、吸湿平衡 大气条件变化，纤维含湿量变化，一定时间后趋大气条件变化，纤维含湿量变化，一定时间后趋于稳定，这时进入纤维中的水分子数量等于从纤维于稳定，这时进入纤维中的水分子数量等于从纤维内逸出的水分子数，这种现象称为吸湿平衡，其是内逸出的水分子数，这种现象称为吸湿平衡，其是一种动态平衡。一种动态平衡。l吸湿：进入纤维中的水分大于放出的水分。吸湿：进入纤维中

2、的水分大于放出的水分。l放湿：放湿：小于小于。2021/9/212二、吸湿指标二、吸湿指标1.回潮率与含水率回潮率与含水率（1）回潮率回潮率:（2）含水率含水率:G 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。2021/9/2132.2.平衡回潮率平衡回潮率 纤维材料在一定的大气条件下纤维材料在一定的大气条件下,吸、放湿作用达吸、放湿作用达到平衡稳定的回潮率，称。到平衡稳定的回潮率，称。3.3.标准回潮率标准回潮率 纺织材料在纺织材料在标准大气条件下标准大气条件下放置一段时间后所达放置一段时间后所达到的平衡回潮率。材料测试必须在此回潮率下进行。到的平衡回潮率。材料测试必须在此回

3、潮率下进行。标准大气条件标准大气条件:温度温度20 1；相对湿度相对湿度65%2%2021/9/214l混合材料或混纺纱的公定回潮率：混合材料或混纺纱的公定回潮率：4.公定回潮率公定回潮率(W(Wk k)贸易上为了计重和核价的需要，由国家统一贸易上为了计重和核价的需要，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。（纯粹是为工作方便而（纯粹是为工作方便而选定的，接近但不是标准回潮率）选定的，接近但不是标准回潮率）。2021/9/2155.5.标准重量标准重量G Gk k(公定重量公定重量)纺织材料在公定回潮率时的重量叫纺织材料在公定回潮率时的重量叫标标准重准重量量，也叫也叫

4、公公定重定重量量。2021/9/216 通常所说的，如通常所说的，如65/35的涤棉混纺纱，是干重混纺的涤棉混纺纱，是干重混纺比，即各种纤维的干重占两种纤维总干重的比例。比，即各种纤维的干重占两种纤维总干重的比例。而两种纤维的实际回潮率不同，混纺纱吸湿后各纤而两种纤维的实际回潮率不同，混纺纱吸湿后各纤维的湿重不同，故各湿重占混纺纱总湿重的比例不维的湿重不同，故各湿重占混纺纱总湿重的比例不同。同。混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比：混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比：纤维纤维1：回潮率：回潮率1，湿重混比，湿重混比g1，干重混比，干重混比g0 纤维纤维2:回潮率回潮率2，湿重混比，湿重混比100-g

5、1，干重混比，干重混比100-g0计算公式计算公式2021/9/217例：实际回潮率例：实际回潮率0.30.3，粘胶实际回潮率，粘胶实际回潮率1212，为使二，为使二者干重混纺比为者干重混纺比为65/3565/35，求涤粘的湿重混纺比。，求涤粘的湿重混纺比。2021/9/218例：实际回潮率例：实际回潮率0.30.3，粘胶实际回潮率，粘胶实际回潮率1212，为使，为使二者干重混纺比为二者干重混纺比为65/3565/35，求涤粘的湿重混纺比。，求涤粘的湿重混纺比。2021/9/219一、吸湿机理 所谓吸湿机理，是指水分与纤维的作用及其附着所谓吸湿机理，是指水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。与脱

6、离过程。PeircePeirce理论认为，水分子在纤维中的存在形式有：理论认为，水分子在纤维中的存在形式有：（1）直接水：亲水性基团直接吸着的水）直接水：亲水性基团直接吸着的水（2）间接水：直接水本身因具有极性而再吸着的水）间接水：直接水本身因具有极性而再吸着的水 第二节第二节 吸湿机理与影响吸湿的吸湿机理与影响吸湿的内部因素内部因素2021/9/2110 间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙中成为微毛细水，当湿度很高时，间接吸收的水分中成为微毛细水，当湿度很高时，间接吸收的水分子可以填充到纤维内部较大的间隙中，成为大毛细子可以填充到纤维内部较大的间

7、隙中，成为大毛细水，大毛细水的结合力除氢键引力以外包括范德华水，大毛细水的结合力除氢键引力以外包括范德华力、表面张力等，所以结合力小。力、表面张力等，所以结合力小。2021/9/2111 1.亲水基团的作用亲水基团的作用 亲水基团的作用是影响吸湿性的最本质因素。亲亲水基团的作用是影响吸湿性的最本质因素。亲水基团的数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。水基团的数量越多，极性越强，纤维的吸湿能力越高。亲水基团：亲水基团：-COOH-,-NH2,-OH,-CONH（酰胺基）（酰胺基）l羊毛：羊毛：-CONH；-COOH,-NH2,-OHl蚕丝：蚕丝：-CONH；少；少-COOH,NH2,-OHl棉

8、棉:每个葡萄糖剩基含三个每个葡萄糖剩基含三个OH；粘胶：；粘胶：-OH；l维纶：维纶：-OH；腈纶：腈纶：-CN 强极性；锦纶：强极性；锦纶：-CONHl涤纶：涤纶：含含-COO-、-CH2-，其吸水性弱，其吸水性弱二、影响吸湿的内部因素2021/9/21122.结晶度和聚合度的影响结晶度和聚合度的影响 化学组成相同的纤维，吸湿性不一定相同，因内化学组成相同的纤维，吸湿性不一定相同，因内部结构不同。部结构不同。（1 1）结晶度增大，吸湿性减小）结晶度增大，吸湿性减小（吸湿主要发生在无定形区）（吸湿主要发生在无定形区）如棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿性增加如棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿性增

9、加（2 2）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，吸湿性减小如，如，棉棉:结晶度结晶度70%70%左右，聚合度左右，聚合度10000,10000,回潮率回潮率8.5%8.5%粘胶粘胶:结晶度结晶度30%30%左右，聚合度左右，聚合度500500左右左右,回潮率回潮率13%13%粘胶吸湿性好于棉。粘胶吸湿性好于棉。2021/9/21133.3.纤维的比表面积和内部空隙纤维的比表面积和内部空隙（1）比表面积）比表面积 单位体积的纤维所具有的表面积。单位体积的纤维所具有的表面积。纤维的表面具有吸附作用。纤维的比表面积越纤维的表面具有吸附作用。纤维的比表面积越大表面能越高，表

10、面吸附的水分子数则越多，吸湿大表面能越高，表面吸附的水分子数则越多，吸湿性越好。细纤维的比表面积大，故比粗纤维的吸湿性越好。细纤维的比表面积大，故比粗纤维的吸湿性好些。成熟度差的棉吸湿较高。性好些。成熟度差的棉吸湿较高。（2）纤维内部孔隙）纤维内部孔隙 内部孔隙越多越大，水分子越易进入，纤维的内部孔隙越多越大，水分子越易进入，纤维的吸湿能力越强。吸湿能力越强。2021/9/21144.4.纤维内的伴生物和杂质纤维内的伴生物和杂质 纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。la.a.棉纤维中有含氮物质、果胶、棉蜡、脂肪等；棉纤维中有含氮物质、果胶、棉蜡、

11、脂肪等；lb.b.羊毛表面的油脂羊毛表面的油脂（拒水）（拒水）；lc.c.麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶；麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶；ld.d.化学纤维表面的油剂；化学纤维表面的油剂；2021/9/2115一、相对湿度与平衡回潮率一、相对湿度与平衡回潮率 （温度恒定，大气湿度对回潮率的影响）（温度恒定，大气湿度对回潮率的影响）1.1.吸湿等温线和放湿等温线吸湿等温线和放湿等温线 吸湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，吸湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，干燥的纤维在不同的大气相对湿度下因吸湿而达到干燥的纤维在不同的大气相对湿度下因吸湿而达到的的平衡回潮率平衡回潮率与与大气相对湿度大气相对湿

12、度的相关曲线。的相关曲线。放湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下，放湿等温线：在大气压力和温度不变的条件下，平衡回潮率最大的纤维（大气相对湿度平衡回潮率最大的纤维（大气相对湿度100%100%下平衡下平衡后）因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关后）因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。系曲线。第三节第三节 大气条件与纤维吸湿大气条件与纤维吸湿2021/9/2116 2.2.吸湿等温线的特点：吸湿等温线的特点：（1 1）曲线呈上升趋势。）曲线呈上升趋势。表明随着相对湿表明随着相对湿度的增大，回潮率增大。度的增大，回潮率增大。（2 2）曲线都呈反）曲线都呈反S S形。形。表明吸湿机

13、理基表明吸湿机理基本一致。本一致。0-15%斜率大，吸湿速率快，极性基团斜率大，吸湿速率快，极性基团吸水。吸水。15%-70%斜率小，吸湿速率慢，间接斜率小，吸湿速率慢，间接吸附水。吸附水。70%-100%斜率大，吸湿速率快，吸湿斜率大，吸湿速率快，吸湿膨胀，空隙增加。膨胀，空隙增加。（3 3）纤维种类不同，曲线的高低不）纤维种类不同，曲线的高低不同。同。表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同的。度条件下是不同的。2021/9/2117 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，所以一般是在是在标准温度标准温度下试验所得

14、。不同温度时的吸湿等温下试验所得。不同温度时的吸湿等温线以棉为例，如下图所示。线以棉为例，如下图所示。2021/9/2118二、吸湿滞后性二、吸湿滞后性（纤维原有的湿度对平衡回潮率的影响）（纤维原有的湿度对平衡回潮率的影响）1.定义定义 同种纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达同种纤维在一定的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率，这到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率，这一性能称为纤维的吸湿滞后性，也称一性能称为纤维的吸湿滞后性，也称“吸湿保守现吸湿保守现象象”。如下图所示：如下图所示：纤维吸、放湿与时间的关系纤维吸、放湿与时间的关系2021/9/2119

15、2.吸湿滞后性曲线吸湿滞后性曲线 纤维的吸湿滞后现象纤维的吸湿滞后现象 同一纤维的吸湿等温线同一纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，而与放湿等温线并不重合，而形成吸湿滞后圈。形成吸湿滞后圈。湿滞的差值湿滞的差值（吸湿滞后性造成（吸湿滞后性造成的差值）的差值）与纤维的吸湿性有关，与纤维的吸湿性有关，吸湿性好，差值大。吸湿性好，差值大。湿滞差值的大小还与纤湿滞差值的大小还与纤维原有的回潮率有关。如图维原有的回潮率有关。如图中中ab（由吸湿状态重新放湿），（由吸湿状态重新放湿），cd（由放湿状态重新吸湿）（由放湿状态重新吸湿）。大气相对湿度（）大气相对湿度（）2021/9/2120 a-b，c-d

16、都处于吸湿等温都处于吸湿等温线和放湿等温线之间。线和放湿等温线之间。纤维的实际平衡回潮率处纤维的实际平衡回潮率处于两条线之间的某一值，通于两条线之间的某一值，通常讲的平衡回潮率是指理论常讲的平衡回潮率是指理论平衡回潮率，即两曲线的中平衡回潮率，即两曲线的中间值。间值。纤维的吸湿滞后现象纤维的吸湿滞后现象2021/9/21213.吸湿滞后产生的原因吸湿滞后产生的原因 一般认为，吸湿时大分子间的连接点被迫拆一般认为，吸湿时大分子间的连接点被迫拆开，而与水分子形成氢健结合；放湿时，由于大开，而与水分子形成氢健结合；放湿时，由于大分子上较多的极性基团对水分子的吸引，阻止水分子上较多的极性基团对水分子的

17、吸引，阻止水分子的离去，造成放湿时的平衡回潮率大。分子的离去，造成放湿时的平衡回潮率大。2021/9/21224.4.吸湿滞后对实际工作的指导意义吸湿滞后对实际工作的指导意义 （1 1）预调湿）预调湿 实验前将试样在标准状态下放置一定时间，使达到平实验前将试样在标准状态下放置一定时间，使达到平衡回潮率以减小回潮率对纤维性质的影响。衡回潮率以减小回潮率对纤维性质的影响。预调湿：预先将材料在较低的温度烘燥（预调湿：预先将材料在较低的温度烘燥（40405050，0.51h），使纤维的回潮率远低于测试所），使纤维的回潮率远低于测试所要求的回潮率。然后再在标准状态下，使达到平要求的回潮率。然后再在标准状

18、态下，使达到平衡回潮率。衡回潮率。（2 2）车间温湿度调节）车间温湿度调节 l纤维处于放湿时：纤维处于放湿时：l纤维处于吸湿时：纤维处于吸湿时：车间的湿度车间的湿度 规定值规定值2021/9/2123三、大气温度与平衡回潮率三、大气温度与平衡回潮率（大气湿度恒定）（大气湿度恒定）1.吸湿等湿线吸湿等湿线 纤维在一定的大气压力下，相对湿度一定时，纤维在一定的大气压力下，相对湿度一定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线称为。平衡回潮率随温度而变化的曲线称为。羊毛和棉的吸湿等湿线羊毛和棉的吸湿等湿线 2021/9/21242.2.曲线特点曲线特点 温度愈高，平衡回潮率愈低。温度愈高，平衡回潮率愈低。但在

19、高温高湿但在高温高湿的条件下，平衡回潮率略有增加。的条件下，平衡回潮率略有增加。羊毛和棉的吸湿等湿线羊毛和棉的吸湿等湿线 2021/9/2125四、影响回潮率的外因（总结）四、影响回潮率的外因（总结）1.1.温度温度温度升高，平衡回潮率下降。温度升高，平衡回潮率下降。2.2.相对湿度相对湿度 温度一定，相对湿度越高，纤维的吸湿也越高。温度一定，相对湿度越高，纤维的吸湿也越高。亲水性纤维，相对湿度的影响是主要的，疏水亲水性纤维，相对湿度的影响是主要的，疏水性纤维，温度的影响明显。性纤维，温度的影响明显。2021/9/2126 3.3.原来回潮率的大小原来回潮率的大小 从放湿达到平衡时的回潮率要高

20、于从吸湿从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达到的回潮率。达到的回潮率。4.4.空气流速的影响空气流速的影响 当空气流速快时，纤维的平衡回潮率降低。当空气流速快时，纤维的平衡回潮率降低。2021/9/2127第四节第四节 吸湿性对纺织材料的影响吸湿性对纺织材料的影响一、对重量的影响一、对重量的影响 纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成比例纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成比例地增加。地增加。二、对长度和横截面积的影响二、对长度和横截面积的影响 吸湿后纤维体积膨胀，且即横向膨胀远远大于吸湿后纤维体积膨胀，且即横向膨胀远远大于纵向膨胀。纵向膨胀。原因：大分子沿轴向排列，吸湿后分子间距增原因：大分

21、子沿轴向排列，吸湿后分子间距增大，而大分子的长度不会增长。大，而大分子的长度不会增长。2021/9/2128织物吸湿前后织物结构的变化织物吸湿前后织物结构的变化 纤维吸湿膨胀的各向异性，会导致织物变厚、纤维吸湿膨胀的各向异性，会导致织物变厚、变硬并产生收缩。变硬并产生收缩。缩水的利弊？缩水的利弊？2021/9/2129三、对密度和体积的影响三、对密度和体积的影响 开始密度随着回潮率开始密度随着回潮率的增大而增大，以后随着的增大而增大，以后随着回潮率的增大而减小。回潮率的增大而减小。纤维密度随回潮率的变化纤维密度随回潮率的变化2021/9/2130四、对机械性质的影响四、对机械性质的影响 1.1

22、.对强力的影响对强力的影响 一般纺织材料强力一般纺织材料强力随吸湿增大而减小（棉、麻随吸湿增大而减小（棉、麻除外），粘胶湿强下降非常显著除外），粘胶湿强下降非常显著。水分子进入之后拆开了大分子之间的交联，分水分子进入之后拆开了大分子之间的交联，分子间力减小，大分子易滑脱，故强力降低。子间力减小，大分子易滑脱，故强力降低。2.2.对断裂伸长的影响对断裂伸长的影响 W W增加，伸长有所增加。增加，伸长有所增加。解释同上。解释同上。3.3.对摩擦系数的影响对摩擦系数的影响 随吸湿的增大，摩擦系数增大。随吸湿的增大，摩擦系数增大。2021/9/2131五、对热学性质的影响五、对热学性质的影响1.吸湿放

23、热吸湿放热 纤维在吸湿时会放出热量，这是由于运动中的纤维在吸湿时会放出热量，这是由于运动中的水分子被纤维大分子吸附时，水分子会将动能转化水分子被纤维大分子吸附时，水分子会将动能转化成热能而释放。成热能而释放。2.2.应用应用（1 1）吸湿放热与保暖性）吸湿放热与保暖性 有助于延缓衣料温度的变化。有助于延缓衣料温度的变化。（2 2）吸湿放热与纺织材料储存）吸湿放热与纺织材料储存 仓库潮湿、通风不良可引起发热发霉，甚至仓库潮湿、通风不良可引起发热发霉，甚至自燃。自燃。2021/9/2132六、对电学性质的影响六、对电学性质的影响 回潮率增大，质量比电阻下降，减缓静电现象。回潮率增大，质量比电阻下降

24、，减缓静电现象。七、对光学性质的影响七、对光学性质的影响 回潮率升高时，纤维的光折射率下降。回潮率升高时，纤维的光折射率下降。2021/9/2133第四节第四节 吸湿性的测试方法吸湿性的测试方法 一、直接测试方法一、直接测试方法 直接测试水分的含量，如烘箱法、红外线辐射直接测试水分的含量，如烘箱法、红外线辐射法、高频加热干燥法、吸湿剂干燥法等。法、高频加热干燥法、吸湿剂干燥法等。二、间接测试方法二、间接测试方法 不驱除水分，通过其它测试方法进行测试，如不驱除水分，通过其它测试方法进行测试，如电学测定法（电阻、电容）、微波吸收法和红外测电学测定法（电阻、电容）、微波吸收法和红外测试法。试法。2021/9/2134思考题及难点：思考题及难点：1.1.吸湿机理吸湿机理2.2.吸湿滞后性吸湿滞后性3.3.公定回潮率公定回潮率4.4.吸湿对纺织材料性能的影响吸湿对纺织材料性能的影响2021/9/2135