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第五章：纺织纤维的吸湿性
二、间接测定法： 所谓间接法是利用某引起物理量，如电阻，介 电系数，外来辐射的吸收等和材料回潮率间的 关系间接测得回潮率。它以不必赶出材料中的 水分为其特征。以快速为其特点。下面以电阻 式测湿仪为例简介其原理。
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（二）结晶度（结晶区与非结晶区的比例） 实验证明：纤维的吸湿作用主要发生在非结 晶区，这是肯定的，水分能否进入结晶区，目前 尚有争议，但水分进入结晶区的量是很少的。 除结晶度影响纤维的吸湿性以外，在相同的结晶 度条件下，晶型和晶粒的大小对吸湿也有影响， 一般来说，晶粒小，吸湿性大。 （简单说明取向度、聚合度对吸湿性的影响）
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三、吸湿滞后性（湿历史）： 在同一空气条件下，纺织材料吸湿平衡回 潮率比放湿平衡回潮率小的现象叫吸湿滞后性 （或叫吸湿保守性，吸湿滞后现象）。（简单 解释其原因，用作图法解释滞后规律） 四、吸湿等湿线（温度的影响）： 相对湿度一定时，平衡回潮率随温度变化的 曲线。当纤维周围空气的温度较高时，水分子逸 出纤维的动能增加，容易离开纤维，纤维的平衡 回潮率较小，一般是温度越高，回潮率越小，但 在高温高湿时，由于纤维的热膨胀等原因，随温 度的增高纤维回潮率会略有增加。 2015-4-23 12 纺织与材料学院纺织工程系
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பைடு நூலகம்
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二、吸湿等温线（温度）： 在大气压力和温度一定且不变的条件下，材 料的吸湿平衡回潮率随相对湿度变化的曲线。具 体各纤维的吸湿等温线见教材第334页图6-3。 由图我们首先可以看出：讲顺序并讨论，各 种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同 的，这是材料本身的差异造成的。 不同的纤维具有不同的吸湿等温线，但我们 可以看到它们的曲线形状都呈反S形，反S形的明 显程度是有一些差异，但它们的吸湿机理应当说 在本质上基本一致的。
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下面我们以烘箱法为例测试的基本原理。 （一）烘箱法： 干燥：对于烘箱它叫烘干，由烘箱内的热空气提 供能量，使水分子获得得足够的汽化能，从而脱 离纤维，所以从温度上来讲应当高于水的沸点。 在此同时降低箱内相对湿度以提高烘干效率。由 于我们无法将相对湿度降到0%，即一点水分都没 有是办不到，所以材料只是在很低的相对湿度条 件下达到湿平衡。那么平常所说的干重并不是绝 对干重，是一个相对干重，是一个条件值。
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三、对密度和体积的影响 对密度的影响，大家看教材第293页图6-7， 纤维的密度是随回潮率的增加，先上升，然后 下降。 对含水纤维来讲，总质量是干纤维与水的 质量和，随水的进入，是线性增加的。 而体积由三部分组成：干纤维本身的体积， 内部空隙的体积，再加上进入的水的体积。 （简单解释，对于密度小于1的纤维又怎样呢？）
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第一节： 吸湿指标与吸湿机理 第二节： 影响吸湿的外界因素 第三节： 吸湿性对纺织材料的影响
第四节： 吸湿性的测试方式
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第一节 吸湿指标与吸湿机理 一、吸湿指标及常用术语 （一）回潮率、含水率及其换算关系 （通过前 面章节引入，进一步强化定义） （二）标准回潮率（注意它是范围值，并解释 标准大气，见教材第323~324页表6-1，6-2） （三）公定回潮率（为什么要制定公定回潮 率？） （四）实际回潮率（实测回潮率） （五）调湿与预调湿 （六）标准重量（公定重量）
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第四节 吸湿性的测试方式 测量方法很多，可分为直接法与间接法 一、直接法： 所谓直接法就是根据吸湿指标的定义，直 接测量出公式中的各个参数：G干，G湿，直接 法的关键在于：烘干和称重。 发展到现在使纤维干燥的方式方法已有很 多，如：吸干、抽取、烘燥、红外、高频、微 波等，效率各不相同。
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对于化学纤维，由于它的大分子亲水基团少， 结构紧密，使化学吸着水（直接吸数）和毛细吸 数水量都少，使反S形不明显。 吸湿等温线与温度有密切的关系，温度不同， 吸湿等温线的形状位置就会发生变化，这一点希 望大家能够注意，要比较材料的平衡回潮率，必 须在相同的条件下去做。
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影响因素： （1）试样的回潮率分布是否均匀。因为电阻将 以阻值最小处作为对外表现。即使只有一个湿润 点处在电极间也将明显影响测量结果。 （2）测量范围：即量程的读数范围，一般应在 满量程的20-75%范围内读数，尽量避免在起始端 和满刻度端使用，因为在这两处，测量结果不稳 定，可靠性下降。 （3）温度影响：温度对纤维的电阻有很大的影 响，所以结果要进行温度修正。
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（三）比表面积： 单位体积的纤维所具有的表面积。比表面 积越大，吸湿能力愈强。 （简单解释原理，举例） （四）伴生物的性质和含量：
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第二节 影响吸湿性的外界因素 一、吸湿平衡与平衡回潮率（时间）： （吸湿平衡是动态的，其稳定性很差，而且是 自动进行的，外界条件一变，平衡就立即遭到 破坏，而且要达到新的平衡需一定的时间。举 例说明纤维集合体状态、外界风速对平衡时间 的影响，使同学有一个数量的概念）
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解释这一规律可用前面讲过的吸湿过程来 说明。 在开始阶段，自由的极性基团较多，以化 学吸附为主，随着相对湿度的提高，化学吸着 水迅速增加而后趋于稳定。 毛细吸收水在开始阶段增加的缓慢，当相 对湿度较大时，毛细水迅速增加，这主要是水 分子进入较大的孔隙，加上纤维的膨化，水气 分压的增加，表面吸附能力的增加，使得毛细 水和表面凝结水大量增加，曲线快速上升。
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称重：对于上述烘得的相对干重能否称准呢？对 于试样来讲，烘前是冷而湿的，烘后是热而干的， 在此条件下是在烘箱内称重，还是在烘箱外称重 结果是不一样的。在烘箱内由于是热空气，所以 其密度小，对试样浮力小，所以称的重量偏重。 在箱外称，首先是冷空气密度大，浮力大，此时 的试样干而热，在箱外热冷空气对流也要产生浮 力，而且浮力在不停的变。试样很干，在空气中 一暴露，就马上进行强吸湿，所以在称量时，很 不稳定。
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四、对机械性质的影响 只讲一下总体的大致规律。 五、对热学性质的影响 保暖性、耐热性和吸湿放热，通过吸湿放热进一 步说明吸湿机理。介绍两个指标：吸湿积分热和 吸湿微分热，参见教材第296图 6-8和图6-9 六、对电学性质的影响 绝缘与静电。 七、对光学性质的影响 对折射率，耐光性，光泽，颜色等的影响。
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第三节 吸湿性对纺织材料性能的影响
一、对重量的影响 强调一下公定重量，及回潮率对工艺设计、 成本核算、贸易等的影响。
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二、对几何尺寸的影响 纺织纤维是由大分子组成的一个各向异性体， 吸湿后膨胀明显表现乃各向异性，具体讲就是： 长度方向和直径方向上的膨胀增加率不一样。 纤维膨胀和内部结构的关系是很密切的。结 构影响膨胀，而膨胀反映结构状况。 纤维的湿膨胀，使得由它织造的织物，同样 要发生一些变化，如织物、变厚、变硬、变短， 织物洗涤以后尺寸变短，就是我们常见的缩水， 这一点大家都有经验。
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如果把试样放冷以后再称可消除一部分不稳 定因素，但你能保证试样在冷却过程中一点也不 吸湿吗？即便可以达到忽略不计的程度，试验时 间无疑又被加长了。所以一般要采用箱内热称。 又是一个条件值。 由以上介绍可看出：无论是干燥还是称重都 是在一定条件下进行的，条件一旦改变，结果也 马上改变，从而最终结果是一个条件值，尽管该 试验方法有这样或那样的不足，但试验结果还是 稳定的，能满足贸易、工业加工中的要求，并作 为一种基础测试方法。
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二、吸湿机理（内在因素） （一）亲水基团及其作用： 纤维大分子上是否存在亲水性基团，是决 定纤维吸湿性能的决定性因素。极性基团的多 少、极性的强弱、结构状态等综合影响吸湿性， 适当举例说明。
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电阻式测湿仪： 顾名思义：利纤维的电阻与回潮率的关系， 测知纤维的电阻间接知晓回潮率是多少，当 然事先应对一定种类的纤维的回潮率和电阻 值作好标定，其数值可直接从纤维回潮率的 形式表示出来。 电阻测湿仪是接触式的。
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内容提要： 吸湿指标及计算；吸湿性随内外因变化的 一般规律；吸湿性对纤维性能的一般影响规律 ；烘箱法与电阻法测纤维回潮率的一般原理及 优缺点。 重点难点： 吸湿机理和测试方法，难点是吸湿滞后性 、吸湿平衡的概念和应用。 解决方法： 采用分层、独立因素分析法，在掌握概念 的基础上，引导学生应用。