纺织物理__第二章_纤维的吸湿性

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1、第二章纤维的吸湿性Chapter2.hygroscopicpropertyoffiber概述纤维结构是纤维的固有特性，决定纤维性能。纤维结构不同，吸收水分的能力有所差异。天然纤维（棉、麻、丝、毛等）以及再生纤维（再生纤维素、再生蛋白质等），具有较高的吸湿能力，称为亲水性纤维；大多数合纤（聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯等），吸湿能力低，称为疏水性纤维。通常纤维的吸湿性可细分为：纤维吸收气相水的能力（吸湿性）和吸收液相水的能力（吸水性）。对纤维吸湿性的研究，对研究纤维性能、纺织工艺加工及穿着舒适性等提供理论依据；同时对纤维吸湿机理的研究，也为开发功能性合成纤维（特别是亲水性

2、合纤）提供理论依据；此外，吸湿性也与纤维重量有密切关系，这与纤维贸易中重量的计算标准有直接的联系。第一节纤维的吸湿平衡一、纤维吸湿和时间的关系纤维制品在一定大气条件下，会吸、放空气中水分，随时间推移会达到动态吸、放湿平衡，即单位时间吸收水分=放出水分。图2-1为某干燥纤维制品在一定相对湿度条件下吸、放湿平衡过程，纤维从大气中吸收水分，总是大于放出的水分，最终达到吸湿平衡过程。平衡时间吸湿量绝对湿度和相对湿度两者均反映大气中的水分含量。绝对湿度(AbsoluteHumidity)：单位体积大气中含水质量。相对湿度(RelativeHumidity%)：RH=(h/

3、hs)x100%；其中h表示绝对湿度；hs表示相同条件下水蒸气饱和具有的绝对湿度。标准大气条件：T=20℃，RH=65%二、纤维吸湿指标和测试方法1、吸湿指标（1）回潮率与含水率回潮率W：含水量占纤维干重(G0)的百分比；W=(G-G0)/G0×100%含水率M：含水量占纤维湿重(G)的百分比。M=(G-G0)/G×100%W与M的换算W=100M/(100-M)；M=100W/(100+W)标准回潮率：纤维在统一的标准大气条件下，一段时间后回潮率达到一个稳定值。公定回潮率：贸易和成本计算时，对回潮率做的统一规定。天然纤维公定回潮率：原棉8.5%；苎麻16.28

4、%；桑蚕丝11%；羊毛16%。化学纤维（亲水性）：粘胶13%；维纶5%；锦纶4.5%；腈纶2%；化学纤维（疏水性）：涤纶0.4%；丙纶0；氯纶0.混合原料的公定回潮率为各原料混比的加权平均：N种混合原料公定回潮率=,其中Pi，Wi分别表示第i种原料所占的干重百分比和公定回潮率。2、吸湿指标的测试（1）直接测试法:先称取一定湿重的纺织材料，驱除水分后得到干重，计算得到回潮率。烘箱法：电阻丝恒温加热，温度设定以水分可蒸发而材料不分解为原则。棉（105±3）℃，毛及大部分化纤（105-110）℃。吸湿性的主要测试手段。红外线干燥法：红外线灯泡（可加涂辐射远红外线的物质

5、）照射去除试样水分，省时、省电。高频加热干燥法：高频交变电场中，纤维内部极性分子和水分子极化，产生内摩擦发热（分子间及分子内，由极化现象产生的介电损耗），去除试样水分子。频率分为，电容加热1-100MHz；微波加热800-3000MHz。由于水的介电损耗较纤维约大20倍，即水分可吸收的能量很大，产生高热，使水分蒸发。真空干燥法：在密闭容器内抽真空并加热烘干，由于低压下水的沸点降低，在60-70℃下，即可短时间内使试样水分散失，适合不耐高温的合纤。吸湿剂干燥法：密闭容器中吸湿剂（五氧化二磷粉末）吸收空气中水分使相对湿度达0%，利于纤维散失水分。常用于精密试验研究。

6、（2）间接测试法利用含水量和纤维某些性能的关系来检测回潮率。电阻测湿法：当纤维材料数量、松紧度、温度和电压等一定时，通过的电流与回潮率存在一定的相关关系，即纤维回潮率不同电阻值不同。电容测湿法：将一定质量纤维放在一定容量的电容器中，利用水分与干燥纤维介电常数（反映材料在电场中被极化的程度，介电常数大材料贮电能力强，极化程度高）不同，电容量变化，来测定回潮率。微波吸收法：在微波范围（频率300MHz-300GHz的电磁波，波长1mm-1m之间)材料吸收微波的强弱由介质损耗因数决定。微波加热就随材料损耗因数具有选择性，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数4

7、0-80，损耗角正切0.15-1.2，其介质损耗因数大，对微波具有强吸收能力。纤维材料介电常数2-5，损耗角正切0.001-0.05。利用水和纤维对微波的吸收和衰减程度不同，可测定其回潮率。红外光谱法：水对不同波长的红外线有不同的吸收率，吸收量和材料中水分的比例有关，根据红外线吸收图谱，可推测纤维回潮率。三、纤维回潮率与相对湿度的关系1、吸湿滞后性纤维在相同的大气温湿度条件下，从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种平衡回潮率不等，且前者大于后者，称吸湿滞后性。吸湿滞后性的原因：水分子进入或离开纤维会引起纤维干、湿结构的变化，在纤维非晶区或晶区界面间，大分子链的亲水

8、基团（-OH）相互形成横