棉纤维的吸湿性能.doc

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1、(一)棉纤维的吸湿性能棉纤维是一种多孔性物质，由于纤维素大分子上存在很多的游离亲水性基团（羟基），所以能从潮湿空气中吸收水分和向干燥空气放出水分，这种现象称为棉纤维的吸湿性。棉纤维的吸湿性，对其他各项物理性能都有影响。如棉纤维吸湿后，重量增加，密度先增大后减小，强伸度增加，导电性能增强，纤维膨胀等。因此，在籽棉加工、农商交接、纤维性能测试以及纺织生产等过程中，都要规定并控制棉纤维的吸湿量。棉纤维的吸湿是比较复杂的物理化学现象。棉纤维含水的原因，主要有纤维本身结构以及大气温度和相对湿度等。1．影响棉纤

2、维吸湿的内部因素亲水基因：棉纤维的主要成分是纤维素。纤维素大分子上每个葡萄糖剩基上有3个羟基，它们属于亲水基因，对水分子有相当的亲和力，所以棉纤维分子结构中的自由羟基的数目越多，棉纤维的吸湿能力就越大。棉纤维内的纤维素大分子上除羟基直接吸附水分以外，已被吸附的水分子，由于它本身也具有极性，帮也可吸附其他水分子，使后来吸附的水分子积聚在上面，称为间接吸附的水分，这些水分子排列不定，结合力也比较弱，存在于纤维内部的微小间隙成为微毛细水；当温度很高时，这种间接吸收的水分可以填充到纤维内部较大的间隙中，成为

3、大毛细水。随着微毛细水和大毛细水的增加，棉纤维发生溶胀可以拆开分子间的一些联结点，使得更多的自由羟基与水分子结合。分子排列：棉纤维中纤维素分子链相互间排列不匀，存在着结晶区和非结晶区。在结晶区，纤维素分子链排列整齐，分子间距较大，仅在少数点联结，结合力弱，是一种松弛的网状结构，大多数自由羟基都向水分子开放，水分子很容易进入，所以棉纤维的吸湿主要发生在非结晶区。因此棉纤维的结晶度越低，吸湿能力越强。对单根棉纤维来说，初生层的非结晶区比次生层的多，不成熟的棉纤维非结晶区所占的比例比成熟棉纤维的大。因此，

4、不成熟的低级棉常含有较高的水分。除了结晶度影响纤维的吸湿性外，在同样的结晶度下，微晶体的大小对吸湿性也有影响。一般说来，晶体小的吸湿性较大。另外，大分子的取向度一般对吸湿性的影响较小，但聚合度有时对纤维的吸湿能力有一定的影响。表面吸附：棉纤维暴露在大气中，就会在纤维表面吸附一定量的水汽和其他气体，这一般称为物理吸附。表面吸附能力的大小与纤维比表面积有一定的关系。单位体积的棉纤维所具有的表面积，叫棉纤维的比表面积。棉纤维愈细，棉纤维中缝隙孔洞愈多，比表面积愈大，吸湿性也要大一些。所以棉纤维的比表面积的

5、大小，也是影响吸湿性的一个因素。例如，在同样条件下，成熟差的棉纤维比成熟好的棉纤维比表面积大，其吸湿性也较大。纤维素伴生物：棉纤维除主要成分是纤维素外，还有少量的果胶、蛋白质、多缩戊糖、脂肪和蜡质、以及某些无机盐类等伴生物。脂肪和蜡质是疏水物质，能保护棉纤维不易受潮。果胶、蛋白质、多缩戊糖，以及无机盐类中的氧化铁、氧化镁、氧化钙等是亲水物质，能使棉纤维的吸湿性增强。因此，棉纤维中纤维素伴生物的性质和含量，也影响棉纤维的吸湿程度。另外，棉纤维在采集和初加工过程中还保留一定数量的杂质，这些杂质往往具有较

6、高的吸湿能力。因此，棉纤维中含杂的多少，对棉纤维的吸湿性也有一定的影响。2．影响棉纤维吸湿的外部因素与棉纤维含水有关的外部因素有大气压力、温度和相对湿度。由于地球表面上大气压力的变化不大，这里主要讨论空气温度和相对湿度对棉纤维吸湿能力的影响。相对湿度：棉纤维含水大小与空气的相对湿度密切相关。在一定的大气压力和温度下，相对湿度愈高，空气中水蒸气分压愈大，即单位体积内的空气中水分子数目愈多，水分子进入棉纤维中的机会愈多，其吸湿时就愈大。反之，当空气中水蒸气分压和相对湿度降低时，棉纤维吸入的水分子又散发到

7、空气中，其含湿量降低。当空气温、湿度不变，棉纤维含湿量达到相对平衡时，这就是棉纤维在一定温度和湿度下的最大饱和含水值。温度：空气温度对棉纤维的吸湿能力较小。在一定的大气压力和相对湿度下，当空气和棉纤维的温度升高时，棉纤维中的水分子的热运动能和棉纤维分子的热振动能都随温度的升高而增大，使棉纤维内水蒸气的蒸发压升高，它比空气中已成为气体的蒸汽部分压力的上升快得多，因此水分子离开棉纤维表面的机会就会大于吸附于棉纤维表面的机会。此外，存在于棉纤维内部空隙中的液态水蒸发蒸汽压力也随着温度的上升而升高。由于这些

8、原因，在一般情况下，随着空气和棉纤维温度的升高，棉纤维水分含量略有下降。但在高温高湿的条件下，由于棉纤维的热膨胀等原因，棉纤维水分含量反而略有增大。3．平衡回潮率与吸湿滞后性棉纤维置于一个新的大气条件下，它将立刻吸湿或放湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋于一个稳定的值，这种现象称为吸湿平衡，所达到的回潮率称为平衡回潮率。达到吸湿平衡时，棉纤维对空气中的水汽交换并不牌静止状态，实际上是同一时间内棉纤维吸收的水分和放出的水分在数量上接近相等，水汽交换是处于动态平衡中。如