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苏州大学纺织材料学课件第四章


15~17
----8~9 13~15 4~7 0.4~0.5 3.5~0.5 4.2~4.5 1.2~2.0 4.5~5.0 0 ---
-15 15 18.25 19 11.0 13 7 0.4 4.5 4.5 2.0 5 0 0 1
3. 公定回潮率 ——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。
表4-2
纤维种类 原棉 棉纱 洗净毛同质 异质 毛条 干梳 油梳 精梳落毛 山羊绒 兔毛 11.1(含水率 10) 8.5 16 15 18.25 19 16 15 15 大麻 粘胶纤维
几种常见纤维的公定回潮率
公定回潮率(%) 纤维种类 11 11 12 16.28 14.94 生麻 熟麻 19.05 14.94 14.94 13 聚酯纤维 锦纶6/66/11 聚丙烯腈纤维 聚乙烯醇纤维 含氯纤维 聚丙烯纤维 醋酯纤维 铜氨纤维 玻璃纤维 公定回潮率(%) 0.4 4.5 2.0 5.0 0.5 1.0 7.0 13.0 2.5

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。
(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子; 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)。
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。
第二节
一、直接测量法
吸湿性的测量
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。

的提高,
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。
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。

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。
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。
公定回潮率(%) 纤维种类 桑蚕丝 柞蚕丝 亚麻 苎麻 洋麻 黄麻
常用纱线的公定回潮率
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。
公定重量 ——纺织材料在公定回潮率时的重量。
(1 Wk %) Gk Go (1 Wk %) Ga (1 Wa %)

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。

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。
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 。

相对湿度/%
0
相对湿度 /%
时间/h 吸湿平衡回潮率 Wae
初始回潮 W0
放湿平衡回潮率 Wde 时间/h
0
图4-1 纤维吸湿量-时间曲线
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。
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。
Ga G0 回潮率W (%) 100 G0
Ga G0 含水率M (%) 100 Ga
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. 标准状态下的回潮率
3. 吸湿理论 (1) Peirce的二相理论 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
图4-4
直接间接吸收水
图4-5
相对湿度对吸收水分子数的影响
(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。

外在条件包括:温湿度;气压;原来回潮率的大小。
(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。

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)。
图4-6
相对湿度对回潮率的影响
四、吸湿滞后性 1. 吸湿滞后现象
吸湿滞后现象:从放湿得到的平衡回潮率总是高于从吸湿 得到的平衡回潮率的现象。纤维材料所具有的这种性质被称 为吸湿滞后性或吸湿保守性。
vd1< va1
回潮率/%
vd1
放湿 vd2
vd2> va2
Wde Wae va1 吸湿 va2 实际滞后值 δ 滞后值 δe

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。
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。 国标准规定的为: 大气压力:1个标准大气压,即101.3kPa(760mmHg柱)
表4-1 级别 1
2 3
标Байду номын сангаас温湿度及允许误差
标准温度(℃)
A类 20±1
20±2 20±3
B类 27±2
27±3 27±5
标准相对湿度 (%)
65±2
65±3 65±5
多种纤维混合时的公定回潮率:
Wi——混合纤维各自的公定回潮率; bi——混合比; n——混合纤维种数。
4. 平衡回潮率
指纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作 用达到平衡稳态时的回潮率。 吸湿平衡回潮率:纤维吸湿达到相对平衡状态时 的回潮率; 放湿平衡回潮率:纤维放湿达到相对平衡状态时 的回潮率。
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
(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 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。
通常在标准大气条件下天然纤维调湿24h以上,合成 纤维调湿4h以上。
常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率
纤维种类 原棉 标准回潮率(%) 7~8 公定回潮率(%) 11.1
苎麻(脱胶)
亚麻 黄麻
7~8
8~-11 12~16(生麻),9~13(熟麻)
12
12 14
细羊毛
洗净毛 山羊毛 干毛条 油毛条 桑蚕丝 粘胶纤维 醋酯纤维 涤纶 锦纶6 锦纶66 腈纶 维纶 丙纶 氯纶 氨纶
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 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。
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。
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