纺织材料纤维的吸湿性

关于纺织材料纤维的吸湿性第1页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五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。

第2页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

2．标准回潮率（1）标准大气条件国际标准中的规定为：温度（T）：20±3℃（热带为27℃）相对湿度（RH%）：65±3%大气压力：86~106kPa

视各国地理环境而定。

第3页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五国标准规定的为：

大气压力：1个标准大气压，即101.3kPa

（760mmHg柱）

温、湿度的波动范围：

一级标准：T20±2℃，RH65±2%；

二级标准：T20±2℃，RH65±3%；

三级标准：T20±2℃，RH65±5%。

（2）标准回潮率

——纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到平

衡时测得的平衡回潮率。

通常在标准大气条件下调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上。

第4页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五（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，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第5页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率

纤维种类标准回潮率（％）公定回潮率（％）原棉7~811.1苎麻（脱胶）7~812亚麻8~-1112黄麻12~16(生麻），9~13(熟麻）14细羊毛15~17--洗净毛--15山羊毛--15干毛条--18.25油毛条--19桑蚕丝8~911.0粘胶纤维13~1513醋酯纤维4~77涤纶0.4~0.50.4锦纶63.5~0.54.5锦纶664.2~4.54.5腈纶1.2~2.02.0维纶4.5~5.05丙纶00氯纶--0氨纶--1第6页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五常用纱线的公定回潮率第7页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

天然纤维由于有杂质和伴生物，纱线的公定回潮率与纤维的公定回潮率不一致。

第8页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五（4）标准重量

——纺织材料在公定回潮率时的重量。第9页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

二、纤维的吸湿机理

1.

吸着水分的种类

根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种：

（1）吸收水

——由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。

吸收水是纤维吸湿的主要原因。

吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然

有放热反应；

第10页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水

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：其他被吸着的水分子。

a.由于水分子的极性再吸着的水分子；

b.纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。

结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。第11页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第12页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五(2)粘着水（表面吸附水）

——纤维因表面能而吸附的水分子。

毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的热反应，吸附也比较快。

(3)毛细水

——纤维无定形区或纤维集合体纤维间存在空隙，由于毛细管的作用而吸收的水分。与纤维结构（结晶度）和纤维集合体的结构有关

微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分；

大毛细水：存在于纤维内部较大间隙之中的水分子。（当湿度较高时）。第13页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

（4）纤维中的伴生物和杂质如：棉纤维中果胶吸湿脱脂棉吸湿>未脱脂棉第14页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五2．吸湿过程

水分子先吸附至纤维表面，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。

第15页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第二节

大气条件与纤维吸湿一、吸湿平衡与平衡回潮率

纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。

纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。

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。

第16页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤维，放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。第17页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第18页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五特点：1.都是对数曲线

；

2.

起始段快，以后减慢直至平衡

；

3.吸湿平衡所需要的时间<放湿平衡所需时间；

4.吸湿平衡W不等于放湿平衡W。第19页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五二、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。

第20页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

2.常用纤维的吸湿等温线

第21页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五特点：1.曲线都呈反S形，吸湿机理基本一致。

2.RH=0%～15%时，曲线的斜率比较大；

RH=15%～70%时，曲线的斜率比较小；

RH>70%时，曲线斜率又明显地增大。

3.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。第22页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

吸湿等温线与温度有密切的依赖性，所以一般都是在标准温度下试验所得。如果温度过高过低，即使同一纤维，吸湿等温线的形状，也会有很大的不同。

第23页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五三、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，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种现象称之。

2.产生原因：

a.

势能梯度及大分子链的排列结构。

b.

动力滞后等。

第24页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五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。第25页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五吸湿滞后圈图第26页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五3.应用

a.调湿和预调湿：

调湿：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前，需要将试样统一在标准状态下放置一定

时间，使达到平衡回潮率。

第27页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五预调湿：为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差，需预先将材料在较低的温度下烘燥（一般为40～50℃去湿0.5～lh），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，使达到平衡回潮率。第28页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

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；纤维处于吸湿时,车间空气的RH%>规定值。第29页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五四、吸湿等湿线（RH%一定，W-T的关系曲线)1.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。2.曲线：一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等原因，平衡回潮率略有增加。第30页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五返回羊毛和棉的吸湿等湿线第31页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第三节

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。第32页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五(一)纤维内在因素

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。第33页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五如：羟基（-OH）、酰胺基（-NHCO-)、羧基（-COOH）、氨基(-NH2)等。与水分子的亲和力很大，能与水分子形成化学结合水（吸收水）。第34页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五纤维素纤维：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，在水分子和-OH之间可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中大部分羟基都被乙酸基（-COCH3）取代，而乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维的吸湿性较低。第35页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五蛋白质纤维：

主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一NH2）羧基（一COOH）等亲水性基团，因此吸湿性很好，尤其是羊毛，侧链中亲水基团较蚕丝更多，故其吸湿性优于蚕丝。第36页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五合成纤维：

维纶——大分子中含有羟基（一OH），经缩醛化后一部分羟基被封闭，吸湿性减小，但在合纤中其吸湿能力最好。

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-），所以也具有一定的吸湿能力。腈纶——大分子中只有亲水性弱的极性基团氰基（-CN），故吸湿能力小。

涤纶、丙纶——因缺少亲水性基团，故吸湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。第37页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

2．纤维的结晶度纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。在同样的结晶度下，微晶体的大小对吸湿性也有影响。一般来说，晶体小的吸湿性较大。第38页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五如：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个一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。第39页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力越强。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。第40页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五3．纤维的比表面积

纤维的比表面积越大，表面能也就越大，表面吸附能力越强，吸附的水分子数也越多，吸湿性越好。细纤维的比表面积

大，比粗纤维的回潮率偏大些。第41页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五4．纤维内的伴生物和杂质

a.棉b.羊毛c.麻d.化学纤维表面的油剂

第42页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五（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，也即是单位体积空气内的水分子数目越多，水分子到达纤维表面的机会越多，纤维的吸湿也就较多。第43页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五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。第44页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五3.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。第45页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第四节吸湿对纤维性质的影响

一、对重量的影响

Gk=Go*（100+Wk）/100

Gk=Ga*（100+Wk）/（100+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。第46页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和体积的增大率如下式：

Sd=⊿D/D；Sl=⊿L/L；Sa=⊿A/A；

Sv=⊿V/V

式中：D、L、A、V—纤维原来的直径、长度、截面积和体积；⊿D、⊿L、⊿A、⊿V—纤维膨胀后，其直径、长度、截面积和体积的增加值。第47页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五各种纤维在水中的膨胀性能表第48页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即Sd>Sl。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。第49页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五三、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。第50页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五几种纤维密度随回潮率变化图第51页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五四、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，所以吸湿后强力的降低。c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；第52页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五常见纤维在润湿状态下强伸度变化表

第53页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

*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。

*对纤维的脆性、硬性有所减小，塑性变形增加，摩擦系数有所增加。

第54页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

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。第55页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五如回潮率太低，则纤维或纱线的刚性变大，加工中

易于断裂，如回潮率太高，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。第56页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五.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。第57页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五五、对热学性质的影响

纤维吸湿放热1.原因：由于空气中的水分子被纤维大分子上的极性基因所吸引而与之结合，分子的动能降低而转换为热能被释放出来的缘故。2.指标：第58页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五吸湿微分热：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）

各种干燥纤维的吸湿微分热大致接近，约为837.4～1256J。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。第59页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五各种纤维的吸湿积分热第60页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五3.应用

（1）吸湿放热与保暖性

（2）吸湿放热与纺织材料储存

（3）吸湿放热与热工计算

第61页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五六、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。

应用：电阻式和电容式电气测湿仪。第62页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五七、对光学性质的影响

当纤维的回潮率升高时，纤维的光折射率下降。

是由于水分子进人纤维后，引起分子结构作某

些改变造成的。第63页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五第四节

吸湿性的测试方法

吸湿性的测试方法：分为直接法与间接法两大类。一.直接测定法

——称得湿重Ga，去除水分后得干重G0，根据定义求得W。

第64页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五具体的测试方法有：1.烘箱法2.红外线辐射法3.高频加热干燥法4.吸湿剂干燥法5.真空干燥法第65页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

烘箱法测试

1.原理

2.取样

3.确定试验参数

4．试验步骤

优点：检验历史长，测得的结果比较稳定；

缺点：耗电量大，时间长，并易损坏试样；

纤维内的一些油脂或其他物质的挥

发，影响测定结果的真实性；

干重不是绝对的干重。第66页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

红外线辐射法

利用红外线灯泡发出来的红外线照射试样，能量高，穿透力强，使材料内部在短时间内达到很高的温度，将水分去除。

一般情况下只要5～20min即可烘干。

优点：烘干迅速、耗电量省、设备简单；

缺点：试验结果不稳定

（温度无法控制，能量分布也不均匀，

局部过热而使材料烘焦变质）

第67页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五高频加热干燥法

——利用高频电磁波在物质内部产生热量以去除水。

高频介质加热法或电容加热法（频率范围为1～

100MHZ）；

微波加热法（频率范围是800～3000MHZ）。

优点：从材料内部产生高热，一次烘燥量也比较大，迅速而均匀；加热设备直接作用于被烘燥的物体上，热损失小；

缺点：设备费用高，投资多、耗电量大，运转和维

修费用较高，水汽蒸发过快，常引起纤维曝裂；

微波对人体有害，必须很好加以屏蔽。

第68页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五

吸湿剂干燥法

将纺织材料和强烈的吸湿剂放在同一个密闭的容器

内，利用吸湿剂吸收空气中的水分，使容器内空气

的相对湿度达到0%。

吸湿剂：干燥的五氧化二磷粉末（效果最好）；

干燥氯化钙颗粒状（最常用）。

优点：比较准确

缺点：适用于小量试样，否则吸不干，成本高，费时长（一般在室温下达到真正吸干约需4～6周的时间）。

第69页，共77页，2022年，5月20日，18点38分，星期五真空干燥法

将试样放在密闭的容器中抽取真空，在一定的真空

度下，再对容器用电阻丝加热，加热的温度可以自动控制。一定时间后由于水汽被出除，真空度变小用差压法即可推算水分的含量。

优点：不需要称取干重，工作简便，试样用量很少；

可在较低温度（60～70°C）下将试样中的

水分去除,烘干时