纺织材料的吸湿性PPT课件.ppt

吸湿性 是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力 润湿性 是指纺织材料从水溶液中吸着水分的能力 吸湿状态影响到 纤维性能 纺织工艺 织物舒适性 计重核价 1 第一节吸湿表征及吸湿机理 一 纤维的吸湿指标1 回潮率与含水率回潮率W 纺织材料中所含水分重量对纺织材料干重的百分比 含水率M 纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿重的百分比 式中 Ga纺织材料湿重 G0纺织材料干重 目前基本上采用回潮率 2 2 标准回潮率 纺织材料在标准大气条件下 从吸湿达到平衡时的回潮率 标准大气条件 中国 气压 1个大气压 温度 20 相对湿度 65 允许误差 各国略有不同 通常在标准大气条件下调湿24h以上 合成纤维调湿4h以上 3 3 公定回潮率 Wk 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 以标准回潮率为依据设立 但不等于标准回潮率 混纺纱的公定回潮率其中 Wi 混纺材料中第i种纤维的公定回潮率 Pi 混纺材料中第i种纤维的干重混纺比 4 4 平衡回潮率 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 有吸 放湿平衡回潮率之分 但常用吸湿平衡回潮率 平衡时间 单纤维或3mg以下的纤维束 6s基本平衡 50g块体需1h或更多时间达到平衡 100kg的棉包 达到平衡约要4 12个月 5 5 公定 标准 重量 纺织材料在公定 标准 回潮率时的重量 式中 Ga纺织材料湿重 G0纺织材料干重Wk公定回潮率 Wa实际回潮率 干混比换算成投料比的计算 6 练习1 一批腈纶重1000g 取50g试样烘干后称得其干重为49 2g 求该批腈纶的回潮率和标准重量 腈纶的公定回潮率为2 0 2 一批原棉重98kg 测得回潮率为9 2 求这批原棉的标准重量为多少 原棉的公定回潮率为11 1 3 计算干重比为55 45的棉 涤混纺纱的公定回潮率 7 通常所说的 如65 35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 混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比 纤维1 回潮率 1 湿重混比g1 干重混比g0纤维2 回潮率 2 湿重混比100 g1 干重混比100 g0计算公式 8 例 涤纶实际回潮率0 3 粘胶实际回潮率12 为使涤 粘干重混纺比为65 35 求涤粘的湿重混纺比 9 练习 涤纶实际回潮率0 3 粘胶实际回潮率12 为使涤 粘湿重混纺比为65 35 求涤粘的干重混纺比 10 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 一 水分子在纤维内部存在形式1 直接水 纺织材料内部的极性基团吸水 极性基团有 羊毛 蚕丝 COOH NH2 OH棉 每个环上含有三个 OH粘胶 OH 维纶 OH腈纶 CN强极性 锦纶 CONH 结合力较强 主要是氢键力 放出热量较多 11 2 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 12 3 毛细水存在于纤维内部的间隙中的水分子 结合力 氢键 范德华力 表面张力等 结合力小 13 4 吸湿过程水分子吸附至纤维表面水蒸气向纤维内部扩散 与纤维内大分子上的亲水性基团结合水分子进入纤维的缝隙孔洞 形成毛细水 14 第二节影响纤维吸湿的因素 为什么粘胶纤维的吸湿能力大于棉为什么合成纤维的吸湿能力低于天然纤维 15 一 纤维内在因素1 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 纤维大分子中 亲水基团的多少和极性强弱均能影响其吸湿能力的大小 数量越多 极性越强 纤维的吸湿能力越高 各种基团对纤维素纤维 蛋白质纤维 合成纤维吸水性都有很大影响 16 如 羟基 OH 酰胺基 NHCO 羧基 COOH 氨基 NH2 等 羊毛 CONH COOH NH2 OH蚕丝 CONH COOH NH2 OH棉 每个葡萄糖剩基含三个OH 粘胶 OH 维纶 OH 腈纶 CN强极性 锦纶 CONH涤纶 含 COO 酯基 CH2 其吸水性弱 17 纤维素纤维 如棉 粘纤 铜氨等纤维 大分子中的每一葡萄糖剩基含有3个 OH醋酯纤维中大部分羟基都被乙酰基 COCH3 取代 18 蛋白质纤维 主链上含有亲水性的酰胺基 氨基 NH2 羧基 COOH 等亲水性基团 19 合成纤维 维纶 大分子中含有羟基 OH 经缩醛化后一部分羟基被封闭 吸湿性减小锦纶6 锦纶66 大分子中 每6个碳原子上含有一个酰胺基 CONH 腈纶 大分子中虽有极性强的氰基 CN 但绝大部分形成规整排列涤纶 丙纶 缺少亲水性基团 20 2 纤维的结晶度和聚合度结晶度增大 吸湿性减小 聚合度增大 游离基团减小 吸湿性减小 取向度对材料的吸湿性几乎无影响 如 棉 结晶度70 左右 聚合度10000 回潮率8 5 粘胶 结晶度30 左右 聚合度500左右 回潮率13 21 如 棉经丝光后 由于结晶度降低使吸湿量增加 棉和粘胶 同属纤维素纤维 每一个葡萄糖剩基上都含有3个 OH 但棉纤维的结晶度为70 左右 而粘胶纤维仅30 左右 W粘胶 W棉 22 3 纤维的比表面积和内部空隙 1 比表面积 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 纤维的比表面积越大表面能越高 表面吸附的水分子数则越多 吸湿性越好 2 纤维内部孔隙内部孔隙越多 越大 水分子越易进入 纤维的吸湿能力越强 23 如 粘胶纤维结构比棉纤维疏松 缝隙孔洞多 是其吸湿能力远高于棉的原因之一 合成纤维结构一般比较致密 而天然纤维组织中有微隙 这也是天然纤维的吸湿能力远大于合成纤维的原因之一 24 4 纤维内的伴生物和杂质a 棉 含氮物质 果胶 棉蜡 脂肪等 b 羊毛 油脂等 c 麻 胶质 d 化学纤维表面的油剂 25 二 外界因素1 温度的影响在一般的情况下 随着空气和纤维材料温度的提高 纤维的平衡回潮率将会下降 2 相对湿度的影响在一定温度条件下 相对湿度越高 空气中水蒸气的压力越大 水分子到达纤维表面的机会越多 纤维的吸湿也就较多 26 在温度和湿度这两个因素 对亲水性纤维来说 相对湿度对回潮率的影响是主要的 对疏水性的合成纤维来说 温度对回潮率的影响明显 27 3 气压的影响4 纤维原来回潮率大小的影响由吸湿滞后性我们可知 当纤维材料置于一新的大气条件下时 其从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达到的回潮率 故纤维原来回潮率大小也有一定的影响 28 总结影响纤维回潮率的因素有内因和外因两个方面 内在因素包括 化学结构 纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱 聚集态结构 纤维的结晶度 纤维内孔隙的大小和多少 形态结构 纤维比表面积的大小 截面形状 粗细及表面粗糙程度 纤维伴生物的性质和含量 外在条件包括 温湿度 气压 原来回潮率的大小 29 回答 为什么粘胶纤维 麻纤维的吸湿能力大于棉为什么合成纤维的吸湿能力低于天然纤维 1 纤维内部的亲水基团2 结晶度 聚合度3 纤维的比表面积4 纤维表面伴生物含量及性质 30 第三节大气条件与纤维吸湿 一 吸湿平衡吸湿平衡 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 纤维吸 放湿是一个动态平衡的过程 31 32 二 吸放湿等温线 T一定 W RH 的关系 1 定义 吸湿等温线 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度的关系曲线 放湿等温线 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度的关系曲线 33 2 常用纤维的吸湿等温线 34 2020 1 8 35 吸湿等温线与温度有密切的依赖性 所以一般是在标准温度下试验所得 不同温度时的吸湿等温线以棉为例 如下图所示 36 三 吸湿等湿线 定义 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 称为吸湿等湿线 37 返回 羊毛和棉的吸湿等湿线 38 四 吸湿滞后性 吸湿保守现象 1 定义 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达到的平衡回潮率的现象 2 产生原因 a 能量获得概率的差异 b 水分子进出的差异 c 纤维结构的差异 d 水分子分布的差异 e 热能作用的差异等 39 大气相对湿度 纤维的吸湿滞后现象 2 吸湿滞后性曲线 40 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 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 吸湿性大的纤维 差值比较大 据资料表明 在标准状态下 差值为 羊毛2 0 粘纤1 8 2 0 蚕丝1 2 棉0 9 锦纶0 25 涤纶等吸湿等温线和放温等温线则基本重合 41 3 应用a 调湿和预调湿 调湿 将纺织材料在标准状态下平衡24小时 以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 使其回潮率大大低于要达到的回潮率 42 b 车间温湿度调节如 纤维处于放湿时 车间空气的RH 规定值 43 第四节吸湿对纺织材料性能的影响 一 对重量的影响Gk G0 1 Wk Gk Ga 1 Wk 1 Wa 二 对长度和横截面积的影响纤维吸湿后体积膨胀 横向膨胀大而纵向膨胀小 表现出明显的各向异性 不利之处 使织物变厚 变硬 是造成织物收缩的原因之一 44 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 变硬并产生收缩 织物缩水的原理 45 三 对密度的影响W增加 纤维密度增加 大多数纤维在W 4 6 时密度最大 W再增加 纤维密度逐渐变小 因为纤维体积显著膨胀 而水的比重小于纤维 46 几种纤维密度随回潮率变化图 47 四 对机械性质的影响纤维吸湿后 其力学性质如强力 伸长 弹性 刚度等随之变化 对强力的影响 a 一般规律是W增加 其强力会下降 b 吸湿能力差的纤维 W增加 强力变化不太显著合成纤维由于较弱 所以吸湿后强力降低 c 棉 麻纤维 吸湿后强力反而增加 48 对纤维伸长率的影响 W增加 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 使它在受外力作用时容易伸直和产生相对滑移的缘故 纤维的脆性 硬性有所减小 塑性变形增加 摩擦系数有所增加 49 温湿度对纺织加工的影响很大 主要就是由于纤维吸湿后机械性能发生变化引起的 如回潮率太低 则纤维或纱线的刚性变大 加工中易于断裂 回潮率太高 则纤维中的杂质难于清除同时易于相互纠缠成结或绕在机件上 影响加工的正常进行 纤维的刚性和弹性还影响到纤维的相互抱合 使纱线的结构和质量受到影响 吸湿性对纤维变形的影响 反映在加工成品如纱线和织物的长度或尺寸上的不稳定 50 五 对热学性质的影响 纤维吸湿放热1 原因 空气中水分子的动能转换为热能 2 指标 a 吸湿微分热 纤维在给定回潮率时吸着1克水放出的热量 单位为J g 水 b 吸湿积分热 在一定的温度下 1g干燥纤维从某一回潮率吸湿到达完全润湿 所放出的总热量 单位为J g 干纤维 吸湿能力强的纤维 其吸湿积分热也大 51 各种纤维的吸湿积分热 52 六 对电学性质的影响 高聚物的特殊分子结构 赋予纤维具有高的电绝缘性能 纤维吸湿 绝缘性能下降 介电系数上升 介电损耗因素增大 使纤维的比电阻下降 减缓静电现象 53 七 对光学性质的影响 当纤维的回潮率升高时 纤维的光折射率 透射率和光泽会下降 光的吸收会增加 颜色变深 光降解和老化会加剧等 是由于水分子进人纤维后 引起纤维结构改变造成的 54 第五节纤维润湿性 定义 纤维表面对液态水的粘着与吸附性能一 界面张力与接触角固体的润湿性用接触角表示 当液滴滴在固体表面时 润湿性不同可出现不同形状 液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角 接触角最小为0 最大为180 接触角越小 则固体的润湿性越好 55 0 液体完全润湿固体表面 液体在固体表面铺展 0 90 液体可润湿固体 且 越小 润湿性越好 90 180 液体不能润湿固体 180 完全不润湿 液体在固体表面凝聚成小球 56 二 润湿角与润湿力评价单根棒状纤维的润湿性润湿角 液面与纤维形成的界面锥角固液两相在接触地方 做液相的切线 其与固体壁面的夹角 当这个角为锐角时 液体浸润固体壁面 这时 液面是下凹的 当这个角为锐角时 液体不浸润固体壁面 这时 液面时上凸的 润湿力 当纤维浸入液体 从液体中拉出时所需要的力 57 第六节吸湿性的测试方法 吸湿性的测试方法 分为直接法与间