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纺织物理第二章纤维的吸湿性

• 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。
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(Absolute Humidity):单位体积大气中含水质量。 • 相对湿度(Relative Humidity %):RH=(h/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%
• 红外线干燥法:红外线灯泡(可加涂辐射远红外线的物质)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。
• 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40-80,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。
2、纤维的吸湿等温线 • 一定温度条件下,纤维材料平衡回潮率和大气相对湿度的关系曲线。 • 不同纤维吸湿性不同,同样的相对湿度,吸湿性:天然及再生>合纤。
• 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。
(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。
• 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,大分子链的亲水基团(-OH)相互形成横向结 合键-氢键。环境相对湿度大,水分子进入纤维需克服氢键作用,纤维从干 结构变成湿结构;环境相对湿度低,水分子克服阻力逸出纤维,纤维重新回 到干结构。
• 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。
• 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%;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:
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。
• W与M的换算
M= (G-G0)/G×100%
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。
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。
第二章 纤维的吸湿性
Chapter2. hygroscopic property of fiber
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。
N
• N种混合原料公定回潮率= PiWi , i 1
其中Pi,Wi分别表示第i种原料所占的干重百分直接测试法:
• 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。
较多横向结 合键的干结构
水分子进入 水分子逸出
较少横向结 合键的湿结构
• 由于结构具有保持不变的倾向,结合键打开和重建存在滞后,故纤维吸、放 湿存在滞后。
H2O
干结构
湿结构
• 对于干结构,分子间为横向结合键,湿结构中含有水分子,假设在相同
的大气环境,水分子进入干结构需克服横向结合键,而水分子一旦离开纤 维,由于原来的分子间距离很近,很容易重建结合键,因此,水分子进入 干结构较困难。 • 对于湿结构,水分子逃逸后,纤维分子间距离较大,重建分子间结合键 比水分子重新进入逃逸位置要困难,因此,湿结构纤维较干结构纤维具有 更高的回潮率,从而产生吸湿滞后性。
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