纺织材料-第五章.ppt

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1、第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单内容提要：内容提要：吸湿指标及计算；吸湿性随内外因变化的一般规律；吸湿性对纤维性能的一般影响规律；烘箱法与电阻法测纤维回潮率的一般原理及优缺点。重点难点：重点难点：吸湿机理和测试方法，难点是吸湿滞后性、吸湿平衡的概念和应用。解决方法：解决方法：采用分层、独立因素分析法，在掌握概念的基础上，引导学生应用。2023/3/91纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单第一节：第一节：吸湿指标与吸湿机理吸湿指标与吸湿机理第二节：第二节：影响吸湿的外界因素影响吸湿的外界因素第三节：第三节：吸湿性对纺织材料的

2、影响吸湿性对纺织材料的影响第四节：第四节：吸湿性的测试方式吸湿性的测试方式2023/3/92纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单第一节第一节 吸湿指标与吸湿机理吸湿指标与吸湿机理一、吸湿指标及常用术语（一）回潮率、含水率及其换算关系（通过前面章节引入，进一步强化定义）（二）标准回潮率（注意它是范围值，并解释标准大气，见教材第323324页表6-1，6-2）（三）公定回潮率（为什么要制定公定回潮率？）（四）实际回潮率（实测回潮率）（五）调湿与预调湿（六）标准重量（公定重量）2023/3/93纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织

3、纤维的吸湿性返回主菜单二、吸湿机理（内在因素）（一）亲水基团及其作用：纤维大分子上是否存在亲水性基团，是决定纤维吸湿性能的决定性因素。极性基团的多少、极性的强弱、结构状态等综合影响吸湿性，适当举例说明。2023/3/94纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单（二）结晶度（结晶区与非结晶区的比例）实验证明：纤维的吸湿作用主要发生在非结晶区，这是肯定的，水分能否进入结晶区，目前尚有争议，但水分进入结晶区的量是很少的。除结晶度影响纤维的吸湿性以外，在相同的结晶度条件下，晶型和晶粒的大小对吸湿也有影响，一般来说，晶粒小，吸湿性大。（简单说明取向度、聚合度对吸

4、湿性的影响）2023/3/95纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单（三）比表面积：单位体积的纤维所具有的表面积。比表面积越大，吸湿能力愈强。（简单解释原理，举例）（四）伴生物的性质和含量：2023/3/96纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单第二节第二节 影响吸湿性的外界因素影响吸湿性的外界因素一、吸湿平衡与平衡回潮率（时间）：（吸湿平衡是动态的，其稳定性很差，而且是自动进行的，外界条件一变，平衡就立即遭到破坏，而且要达到新的平衡需一定的时间。举例说明纤维集合体状态、外界风速对平衡时间的影响，使同学有一

5、个数量的概念）2023/3/97纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单二、吸湿等温线（温度）：在大气压力和温度一定且不变的条件下，材料的吸湿平衡回潮率随相对湿度变化的曲线。具体各纤维的吸湿等温线见教材第334页图6-3。由图我们首先可以看出：讲顺序并讨论，各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同的，这是材料本身的差异造成的。不同的纤维具有不同的吸湿等温线，但我们可以看到它们的曲线形状都呈反S形，反S形的明显程度是有一些差异，但它们的吸湿机理应当说在本质上基本一致的。2023/3/98纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维

6、的吸湿性返回主菜单 解释这一规律可用前面讲过的吸湿过程来说明。在开始阶段，自由的极性基团较多，以化学吸附为主，随着相对湿度的提高，化学吸着水迅速增加而后趋于稳定。毛细吸收水在开始阶段增加的缓慢，当相对湿度较大时，毛细水迅速增加，这主要是水分子进入较大的孔隙，加上纤维的膨化，水气分压的增加，表面吸附能力的增加，使得毛细水和表面凝结水大量增加，曲线快速上升。2023/3/99纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单 对于化学纤维，由于它的大分子亲水基团少，结构紧密，使化学吸着水（直接吸数）和毛细吸数水量都少，使反S形不明显。吸湿等温线与温度有密切的关系，温

7、度不同，吸湿等温线的形状位置就会发生变化，这一点希望大家能够注意，要比较材料的平衡回潮率，必须在相同的条件下去做。2023/3/910纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单三、吸湿滞后性（湿历史）：在同一空气条件下，纺织材料吸湿平衡回潮率比放湿平衡回潮率小的现象叫吸湿滞后性（或叫吸湿保守性，吸湿滞后现象）。（简单解释其原因，用作图法解释滞后规律）四、吸湿等湿线（温度的影响）：相对湿度一定时，平衡回潮率随温度变化的曲线。当纤维周围空气的温度较高时，水分子逸出纤维的动能增加，容易离开纤维，纤维的平衡回潮率较小，一般是温度越高，回潮率越小，但在高温高湿时，

8、由于纤维的热膨胀等原因，随温度的增高纤维回潮率会略有增加。2023/3/911纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单第三节第三节 吸湿性对纺织材料性能的影响吸湿性对纺织材料性能的影响一、对重量的影响 强调一下公定重量，及回潮率对工艺设计、成本核算、贸易等的影响。2023/3/912纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单二、对几何尺寸的影响 纺织纤维是由大分子组成的一个各向异性体，吸湿后膨胀明显表现乃各向异性，具体讲就是：长度方向和直径方向上的膨胀增加率不一样。纤维膨胀和内部结构的关系是很密切的。结构影响膨胀

9、，而膨胀反映结构状况。纤维的湿膨胀，使得由它织造的织物，同样要发生一些变化，如织物、变厚、变硬、变短，织物洗涤以后尺寸变短，就是我们常见的缩水，这一点大家都有经验。2023/3/913纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单三、对密度和体积的影响 对密度的影响，大家看教材第293页图6-7，纤维的密度是随回潮率的增加，先上升，然后下降。对含水纤维来讲，总质量是干纤维与水的质量和，随水的进入，是线性增加的。而体积由三部分组成：干纤维本身的体积，内部空隙的体积，再加上进入的水的体积。（简单解释，对于密度小于1的纤维又怎样呢？）2023/3/914纺织与材料

10、学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单四、对机械性质的影响只讲一下总体的大致规律。五、对热学性质的影响保暖性、耐热性和吸湿放热，通过吸湿放热进一步说明吸湿机理。介绍两个指标：吸湿积分热和吸湿微分热，参见教材第296图 6-8和图6-9 六、对电学性质的影响绝缘与静电。七、对光学性质的影响对折射率，耐光性，光泽，颜色等的影响。2023/3/915纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单第四节第四节 吸湿性的测试方式吸湿性的测试方式测量方法很多，可分为直接法与间接法一、直接法：所谓直接法就是根据吸湿指标的定义，直接测量出公

11、式中的各个参数：G干，G湿，直接法的关键在于：烘干和称重。发展到现在使纤维干燥的方式方法已有很多，如：吸干、抽取、烘燥、红外、高频、微波等，效率各不相同。2023/3/916纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单下面我们以烘箱法为例测试的基本原理。（一）烘箱法：干燥：对于烘箱它叫烘干，由烘箱内的热空气提供能量，使水分子获得得足够的汽化能，从而脱离纤维，所以从温度上来讲应当高于水的沸点。在此同时降低箱内相对湿度以提高烘干效率。由于我们无法将相对湿度降到0%，即一点水分都没有是办不到，所以材料只是在很低的相对湿度条件下达到湿平衡。那么平常所说的干重并不是

12、绝对干重，是一个相对干重，是一个条件值。2023/3/917纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单称重：对于上述烘得的相对干重能否称准呢？对于试样来讲，烘前是冷而湿的，烘后是热而干的，在此条件下是在烘箱内称重，还是在烘箱外称重结果是不一样的。在烘箱内由于是热空气，所以其密度小，对试样浮力小，所以称的重量偏重。在箱外称，首先是冷空气密度大，浮力大，此时的试样干而热，在箱外热冷空气对流也要产生浮力，而且浮力在不停的变。试样很干，在空气中一暴露，就马上进行强吸湿，所以在称量时，很不稳定。2023/3/918纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第

13、五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单 如果把试样放冷以后再称可消除一部分不稳定因素，但你能保证试样在冷却过程中一点也不吸湿吗？即便可以达到忽略不计的程度，试验时间无疑又被加长了。所以一般要采用箱内热称。又是一个条件值。由以上介绍可看出：无论是干燥还是称重都是在一定条件下进行的，条件一旦改变，结果也马上改变，从而最终结果是一个条件值，尽管该试验方法有这样或那样的不足，但试验结果还是稳定的，能满足贸易、工业加工中的要求，并作为一种基础测试方法。2023/3/919纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单二、间接测定法：所谓间接法是利用某引起物理量，如电阻，介电

14、系数，外来辐射的吸收等和材料回潮率间的关系间接测得回潮率。它以不必赶出材料中的水分为其特征。以快速为其特点。下面以电阻式测湿仪为例简介其原理。2023/3/920纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单电阻式测湿仪：顾名思义：利纤维的电阻与回潮率的关系，测知纤维的电阻间接知晓回潮率是多少，当然事先应对一定种类的纤维的回潮率和电阻值作好标定，其数值可直接从纤维回潮率的形式表示出来。电阻测湿仪是接触式的。2023/3/921纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单影响因素：（1）试样的回潮率分布是否均匀。因为电阻将

15、以阻值最小处作为对外表现。即使只有一个湿润点处在电极间也将明显影响测量结果。（2）测量范围：即量程的读数范围，一般应在满量程的20-75%范围内读数，尽量避免在起始端和满刻度端使用，因为在这两处，测量结果不稳定，可靠性下降。（3）温度影响：温度对纤维的电阻有很大的影响，所以结果要进行温度修正。2023/3/922纺织与材料学院纺织工程系第五章：纺织纤维的吸湿性第五章：纺织纤维的吸湿性返回主菜单（4）其它导电物的影响，除水以外，棉上的棉蜡，毛上的油脂，蚕丝上的丝胶，化纤上的油剂等这些都会使电阻降低。（5）纤维集合体的结构状态在仪器使用中，只要控制好上述影响因素，就能得到满足可靠的结果。这种仪器使用方便，测量快速目前已在一般性的试验中大量使用。2023/3/923纺织与材料学院纺织工程系