纤维的吸湿性纺织材料学.ppt

吸湿性：纤维材料从气态环境中吸着水分的能力。（水分子和微小水滴（70%时，曲线斜率又明显地增大。（2）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；吸湿能力差的在下方，如腈纶、涤纶等。,三、纤维的吸湿机理与理论1.吸湿机理水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。,2.吸湿理论,图4-4直接间接吸收水,（1）Peirce的二相理论,图4-5相对湿度对吸收水分子数的影响,纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分，适用于棉纤维吸湿,直接吸收水：由纤维分子中的亲水基团直接吸着的水分子。如:-0H,-COOH,-CONH-,-NH2结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。间接吸收水：接续在已被吸着的水分子上，间接地靠在纤维大分子上，也包括凝结在表面和孔隙的水。结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。,图4-6相对湿度对回潮率的影响,（2）Speakman的三相理论,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；第二相：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；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。,四、吸湿滞后性1.吸湿滞后现象,图4-7纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线,图4-8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潮率的现象。,常见纤维的吸湿滞后值：,蚕丝：1.2%羊毛：2.0%粘胶：1.8%-2.0%棉：0.9锦纶：0.25%（吸湿性大的纤维，吸湿滞后值比较大）,调湿和预调湿调湿：将被测纤维直接放在标准大气条件下进行平衡。预调湿：对纤维进行（452）的预烘，以消除纤维吸湿的“记忆”，达到由吸湿平衡获得的回潮率值。,2.吸湿滞后产生的原因,能量获得概率的差异水分子进出的差异纤维结构的差异水分子分布的差异热能作用的差异此外还有纤维表面能的变化、反复吸湿的作用、其它杂质的带入等。,五、影响纤维吸湿的因素,影响纤维回潮率的因素有内因和外因两个方面。内因包括：亲水基团的作用:亲水基团多少和极性强弱；纤维的结晶度：水分子只能进入纤维的非晶区；纤维比表面积和内部空隙：纤维的伴生物和杂质。外因包括：温湿度、气压、空气流速,1亲水基团的作用纤维大分子中，亲水基团的多少和极性强弱是影响纤维吸湿性的最本质因素，也是判定纤维能否吸湿及其强弱的依据。,纤维素纤维：羟基（-OH）；蛋白质纤维：酰胺基（-NHCO-)、羟基（-OH）、羧基-（COOH）、氨基(-NH2)等；合成纤维：亲水基团不多，吸湿性较差。,2纤维的结晶度水分子只能进入纤维的非晶区，无法进入结晶区。纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。,如：棉纤维和粘胶纤维；丝光棉,3纤维的比表面积和内部空隙纤维的比表面积越大，表面能越大，吸附的水分子数也越多，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。,4纤维内的伴生物和杂质a.棉b.羊毛c.麻d.丝e.化学纤维表面的油剂,5温湿度和气压6空气流速的影响,第二节吸湿性的测量,一、直接测量法1.烘箱干燥法（箱内热称、箱外热称、箱外冷称）2.红外线干燥法3.高频加热干燥法4.真空干燥法5.吸湿剂干燥法,二、间接测试法1.电阻测湿法2.电容式测湿法3.微波吸收法4.红外光谱法,第三节吸湿对纤维性质的影响,一、对纤维重量的影响二、对体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。,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,纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即SdSl。同一纤维，可根据吸湿膨胀后各向异性的大小来判断大分子的取向度。不利之处：使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的原因之一。,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。,几种纤维密度随回潮率变化图,四、对力学性质的影响纤维吸湿后，随着回潮率增大，纤维强力、模量、弹性和刚度下降，伸长增加。对强力的影响：a.一般规律是纤维回潮率增加，其强力下降；b.吸湿能力差的纤维，W增加，强力变化不太显著c.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化表,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。,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）原因：运动中的水分子被纤维大分子吸附时，水分子会将动能转换为热能而释放。,吸湿积分热：在一定的温度下，质量为1g的纤维从某一回潮率开始吸湿