纤维的吸湿性纺织材料学优秀PPT.ppt

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1、吸湿性：纤维材料从气态环境中吸着水分的实力。吸湿性：纤维材料从气态环境中吸着水分的实力。（水分子和微小水滴（水分子和微小水滴（1um70%RH70%RH70%RH70%时，曲线斜率又明显地增大。时，曲线斜率又明显地增大。时，曲线斜率又明显地增大。时，曲线斜率又明显地增大。（2 2 2 2）纤维种类不同，曲线的凹凸不同。）纤维种类不同，曲线的凹凸不同。）纤维种类不同，曲线的凹凸不同。）纤维种类不同，曲线的凹凸不同。吸湿实力强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿实力差的吸湿实力强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿实力差的吸湿实力强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿实力差的吸湿实力强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿实力差的

2、 在下方，如腈纶、涤纶等。在下方，如腈纶、涤纶等。在下方，如腈纶、涤纶等。在下方，如腈纶、涤纶等。三、纤维的吸湿机理与理论三、纤维的吸湿机理与理论 1.1.吸湿机理吸湿机理吸湿机理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。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。2.2.吸湿理论吸湿理论吸湿理论吸湿理论图图4-4 4-4 干脆间接吸取水干脆间接吸取水（1 1）PeircePeirce的二相理论的二相理论图图4-5 4-5 相对湿度对吸取水分子数的影响相对湿度对吸取水分子数的影响纤维的吸湿包括干脆吸取水分和间接吸取水分，纤维的吸

3、湿包括干脆吸取水分和间接吸取水分，适用于棉纤维吸湿适用于棉纤维吸湿 干脆吸取水：干脆吸取水：由纤维分子中的亲水基团干脆吸着的水分子。由纤维分子中的亲水基团干脆吸着的水分子。如如:-0H,-COOH,-CONH-,-NH2 :-0H,-COOH,-CONH-,-NH2 结合力较强，主要是氢键力，放出热量结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。较多。间接吸取水：间接吸取水：接续在已被吸着的水分子上，间接地靠在纤维大分接续在已被吸着的水分子上，间接地靠在纤维大分子上，也包括凝合在表面和孔隙的水。子上，也包括凝合在表面和孔隙的水。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

4、出热量较少。图图4-6 4-6 相对湿度对回潮率的影响相对湿度对回潮率的影响（2 2）SpeakmanSpeakman的的三相理论三相理论适用于羊毛吸湿适用于羊毛吸湿第一相：与角朊分子侧链中的亲水基相结合的水；第一相：与角朊分子侧链中的亲水基相结合的水；其次相：被吸着在主链的各极性基团上，并取代分子链段间的其次相：被吸着在主链的各极性基团上，并取代分子链段间的 相互作用，由此对纤维的刚性有很大影响；相互作用，由此对纤维的刚性有很大影响；第三相：填充在纤维空隙间和分子间的汽、液态水，发生在高第三相：填充在纤维空隙间和分子间的汽、液态水，发生在高 湿度时。湿度时。四、吸湿滞后性四、吸湿滞后性四、吸

5、湿滞后性四、吸湿滞后性1.1.吸湿滞后现象吸湿滞后现象吸湿滞后现象吸湿滞后现象图图4-7 4-7 纤维吸湿、放湿的回潮率纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线时间曲线图图4-8 4-8 吸湿滞后性图吸湿滞后性图 从放湿得到的平衡回潮率高于从吸湿得到的平衡回从放湿得到的平衡回潮率高于从吸湿得到的平衡回潮率的现象潮率的现象。常见纤维的吸湿滞后值：常见纤维的吸湿滞后值：蚕丝：蚕丝：1.2%1.2%羊毛：羊毛：2.0%2.0%粘胶：粘胶：1.8%-2.0%1.8%-2.0%棉：棉：0.90.9锦纶：锦纶：0.25%0.25%（吸湿性大的纤维，吸湿滞后值比较大）吸湿性大的纤维，吸湿滞后值比较大）调湿和预调湿调

6、湿和预调湿调湿：将被测纤维干脆放在标准大气条件下进调湿：将被测纤维干脆放在标准大气条件下进行平衡。行平衡。预调湿：对纤维进行（预调湿：对纤维进行（452452）的预烘，以消的预烘，以消退纤维吸湿的退纤维吸湿的“记忆记忆”，达到由吸湿平衡获得的，达到由吸湿平衡获得的回潮率值。回潮率值。2.2.吸湿滞后产生的缘由吸湿滞后产生的缘由能量获得概率的差异能量获得概率的差异水分子进出的差异水分子进出的差异纤维结构的差异纤维结构的差异水分子分布的差异水分子分布的差异热能作用的差异热能作用的差异此外还有纤维表面能的变更、反复吸湿的作用、此外还有纤维表面能的变更、反复吸湿的作用、其它杂质的带入等。其它杂质的带入

7、等。五、五、五、五、影响纤维吸湿的因素影响纤维吸湿的因素影响纤维吸湿的因素影响纤维吸湿的因素 影影响响纤纤维维回回潮潮率率的的因因素素有有内内因因和和外外因因两两个个方方面。面。内因内因包括：包括：n n亲水基团的作用亲水基团的作用:亲水基团多少和极性强弱；亲水基团多少和极性强弱；n n纤纤维维的的结结晶晶度度：水水分分子子只只能能进进入入纤纤维维的的非非晶晶区；区；n n纤维比表面积和内部空隙：纤维比表面积和内部空隙：n n纤维的伴生物和杂质纤维的伴生物和杂质。外因外因包括：包括：温湿度、气压、空气流速温湿度、气压、空气流速1 1亲水基团的作用亲水基团的作用 纤纤维维大大分分子子中中，亲亲水

8、水基基团团的的多多少少和和极极性性强强弱弱是是影影响响纤纤维维吸吸湿湿性性的的最最本本质质因因素素，也也是是判定纤维能否吸湿及其强弱的依据。判定纤维能否吸湿及其强弱的依据。n n纤维素纤维：羟基（纤维素纤维：羟基（纤维素纤维：羟基（纤维素纤维：羟基（-OH-OH-OH-OH）；n n蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质纤纤纤纤维维维维：酰酰酰酰胺胺胺胺基基基基（-NHCO-)-NHCO-)-NHCO-)-NHCO-)、羟羟羟羟基基基基（-OH-OH-OH-OH）、羧羧羧羧基基基基-（COOHCOOHCOOHCOOH）、氨基）、氨基）、氨基）、氨基(-NH2)(-NH2)(-NH2)(-NH2)等；等；等；

9、等；n n合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。2 2纤维的结晶度纤维的结晶度 水分子只能进入纤维的非晶区，无法进入水分子只能进入纤维的非晶区，无法进入结晶区。结晶区。纤维的结晶度越低，吸湿实力就越强。纤维的结晶度越低，吸湿实力就越强。如：如：如：如：棉纤维和粘胶纤维；棉纤维和粘胶纤维；棉纤维和粘胶纤维；棉纤维和粘胶纤维；丝光棉丝光棉丝光棉丝光棉3 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 纤纤纤纤维维维维的的的的比比比比表表表表面面面面积积积积越越越越大大大大，表表表表面面面面

10、能能能能越越越越大大大大，吸吸吸吸附附附附的的的的水水水水分分分分子子子子数数数数也也也也越越越越多多多多，吸湿性越好。吸湿性越好。吸湿性越好。吸湿性越好。如：纤维越细，纤维内孔隙越多，纤维吸湿性能增加。如：纤维越细，纤维内孔隙越多，纤维吸湿性能增加。如：纤维越细，纤维内孔隙越多，纤维吸湿性能增加。如：纤维越细，纤维内孔隙越多，纤维吸湿性能增加。4 4纤维内的伴生物和杂质纤维内的伴生物和杂质 a.a.a.a.棉棉棉棉 b.b.b.b.羊毛羊毛羊毛羊毛 c.c.c.c.麻麻麻麻 d.d.d.d.丝丝丝丝 e.e.e.e.化学纤维表面的油剂化学纤维表面的油剂化学纤维表面的油剂化学纤维表面的油剂 5

11、 5温湿度和气压温湿度和气压 6 6空气流速的影响空气流速的影响 其次节其次节 吸湿性的测量吸湿性的测量一、干脆测量法一、干脆测量法1.1.烘箱干燥法（箱内热称、箱外热称、烘箱干燥法（箱内热称、箱外热称、箱外冷称）箱外冷称）2.2.红外线干燥法红外线干燥法3.3.高频加热干燥法高频加热干燥法4.4.真空干燥法真空干燥法5.5.吸湿剂干燥法吸湿剂干燥法二、间接测试法二、间接测试法1.1.电阻测湿法电阻测湿法2.2.电容式测湿法电容式测湿法3.3.微波吸取法微波吸取法4.4.红外光谱法红外光谱法第三节第三节 吸湿对纤维性质的影响吸湿对纤维性质的影响一、对纤维重量的影响一、对纤维重量的影响一、对纤维

12、重量的影响一、对纤维重量的影响 二、对体积的影响二、对体积的影响二、对体积的影响二、对体积的影响 纤纤纤纤维维维维吸吸吸吸湿湿湿湿后后后后体体体体积积积积膨膨膨膨胀胀胀胀，横横横横向向向向膨膨膨膨胀胀胀胀大大大大而而而而纵纵纵纵向向向向膨膨膨膨胀胀胀胀小小小小，表现出表现出表现出表现出明显的各向异性明显的各向异性明显的各向异性明显的各向异性。纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率表示纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率表示纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率表示纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率表示各种纤维在水中的膨胀性能表各种纤维在水中的膨胀性

13、能表各种纤维在水中的膨胀性能表各种纤维在水中的膨胀性能表 纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即 SdSl SdSl SdSl SdSl。同同同同一一一一纤纤纤纤维维维维，可可可可依依依依据据据据吸吸吸吸湿湿湿湿膨膨膨膨胀胀胀胀后后后后各各各各向向向向异异异异性性性性的的的的大大大大小小小小来来来来推推推推断断断断大大大大分分分分子子子子的的的的取向度。取向度。取向度。取向度。不利之处：使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的缘由之一。不利之处：使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的缘由之一。不利之处：使织

14、物变厚、变硬，是造成织物收缩的缘由之一。不利之处：使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的缘由之一。三、对密度的影响三、对密度的影响 W W增增加加，纤纤维维密密度度增增加加；大大多多数数纤纤维维在在W=4%W=4%6%6%时时密密度度最最大大。W W再再增增加加，纤纤维维密密度度渐渐渐渐变变小小，因因为为纤纤维维体体积积显显著著膨膨胀胀，而而水的比重小于纤维。水的比重小于纤维。几种纤维密度随回潮率变更图几种纤维密度随回潮率变更图几种纤维密度随回潮率变更图几种纤维密度随回潮率变更图四、对力学性质的影响四、对力学性质的影响纤纤维维吸吸湿湿后后，随随着着回回潮潮率率增增大大，纤纤维维强强力力、模量、模量

15、、弹性和刚度下降，伸长增加。弹性和刚度下降，伸长增加。对强力的影响：对强力的影响：a.a.一般规律是纤维回潮率增加，其强力下降；一般规律是纤维回潮率增加，其强力下降；b.b.吸吸湿湿实实力力差差的的纤纤维维，W W增增加加，强强力力变变更更不不太太显著显著c.c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；常见纤维在润湿状态下强伸度变更表常见纤维在润湿状态下强伸度变更表 对纤维伸长率的影响对纤维伸长率的影响对纤维伸长率的影响对纤维伸长率的影响 回潮率增加，伸长率有所增加；这是因为水分回潮率增加，伸长率有所增加；这是因为水分回潮率增加，伸长率有所增加；这是因为水分回潮率增加，

16、伸长率有所增加；这是因为水分子进入纤维内部后，减弱了大分子间的结合力，使子进入纤维内部后，减弱了大分子间的结合力，使子进入纤维内部后，减弱了大分子间的结合力，使子进入纤维内部后，减弱了大分子间的结合力，使它在受外力作用时简洁伸直和产生相对滑移的原因。它在受外力作用时简洁伸直和产生相对滑移的原因。它在受外力作用时简洁伸直和产生相对滑移的原因。它在受外力作用时简洁伸直和产生相对滑移的原因。五、对热学性质的影响五、对热学性质的影响纤维吸湿时会放出热量（吸湿放热现象）纤维吸湿时会放出热量（吸湿放热现象）缘缘由由：运运动动中中的的水水分分子子被被纤纤维维大大分分子子吸吸附附时时，水分子会将动能转换为热能

17、而释放。水分子会将动能转换为热能而释放。1.1.吸吸湿湿积积分分热热：在在确确定定的的温温度度下下，质质量量为为1g1g的的纤纤维维从从某一回潮率起先吸湿到完全润湿时所放出的热量。某一回潮率起先吸湿到完全润湿时所放出的热量。2.2.（完全吸湿积分热）（完全吸湿积分热）3.3.吸湿实力强的纤维，其吸湿积分热也大。吸湿实力强的纤维，其吸湿积分热也大。4.4.2.2.吸吸湿湿微微分分热热：纤纤维维在在给给定定回回潮潮率率条条件件下下吸吸着着1 1克克水放出的热量。水放出的热量。5.5.各各种种干干燥燥纤纤维维的的吸吸湿湿微微分分热热大大致致接接近近，约约为为115011501350J/g1350J/g。6.6.