第4章 纤维的吸湿性能

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，当纤维材料臵于 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。
在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等 原因，平衡回潮率略有增加。
羊毛和棉的吸湿等湿线
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第三节 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 。
(2)粘着水（表面吸附水） ——纤维因表面能而吸附的水分子。 毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的 热反应， 吸附也比较快。
(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； 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）。
b.车间温湿度调节 如：纤维处于放湿时，车间空气的RH%<规定值； 纤维处于吸湿时, 车间空气的RH%>规定值。
四、吸湿等湿线（RH%一定，W-T的关系曲线)
1.定义：纤维在一定的大气压力下，相对湿度一 定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线， 称为吸湿等湿线。
2.曲线： 一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但
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）。
2.RH= 0%～15% 时，曲线的斜率比较大； RH= 15%～70% 时，曲线的斜率比较小； RH>70% 时，曲线斜率又明显地增大。 3.纤维种类不同，曲线的高低不同，吸湿能力 强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿能力差的 在下方，如腈纶、涤纶等。
吸湿等温线与温度有密切的依赖性， 所以一般都是在标准温度下试验所得。 如果温度过高过低，即使同一纤维，吸 湿等温线的形状，也会有很大的不同。
（4）标准重量 ——纺织材料在公定回潮率时的重量。
(1 Wk %) Gk Go (1 Wk %) Ga (1 Wa %)
二、纤维的吸湿机理
1. 吸着水分的种类 根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种： （1）吸收水 ——由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。 吸收水是纤维吸湿的主要原因。 吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然 有放热反应；
水分在数量上接近相等，这种现象称之。
平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤维， 放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿 或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐 渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。
特点：
1.都是对数曲线 ； 2. 起始段快，以后减慢直至平衡 ； 3.吸湿平衡所需要的时间<放湿平衡所需时间； 4.吸湿平衡W不等于放湿平衡W。
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。
维体积显著膨胀，而水的比重小于纤维。
几种纤维密度随回潮率变化图
四、对机械性质的影响
纤维吸湿后，其力学性质如强力、伸长、弹性、
刚度等随之变化。 对强力的影响： a.一般规律是W增加，其强力会下降； b.吸湿能力差的纤维，W增加，强力变化不太显著 合成纤维由于较弱，所以吸湿后强力的降低。 c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；
三、吸湿滞后性（吸湿保守现象）
1.定义：同样的纤维在一定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 平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种 现象称之。 2.产生原因： a. 势能梯度及大分子链的排列结构。 b. 动力滞后等。
同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合， 而形成吸湿滞后圈。 吸湿滞后值（即差值）与纤维的吸湿能力和相对 湿度有关。在同一相对湿度条件下，吸湿性大的 纤维，差值比较大。 据资料表明，在标准状态下，差值为： 羊毛 2.0%， 粘纤 1.8%～2.0%， 蚕丝 1.2%， 棉 0.9%， 锦纶 0.25% ， 涤纶等 吸湿等温线和放温等温线则基本重合。
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
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。
吸湿滞后圈图
3.应用 a.调湿和预调湿： 调湿：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前， 需要将试样统一在标准状态下放臵一定 时间，使达到平衡回潮率。
预调湿： 为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差， 需预先将材料在较低的温度下烘燥（一 般为40～50 ℃去湿0.5～l h），使纤维 的回潮率远低于测试所要求的回潮率。 然后再在标准状态下，使达到平衡回潮 率。
通常在标准大气条件下调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上。
（3）公定回潮率(Wk)
——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。
混纺纱的公定回潮率
其中： Wi（%）——混纺材料中第i种纤维的公定回潮率； Pi（%）——混纺材料中第i种纤维的干重混纺比

纤维素纤维：
如棉、粘纤、铜氨等纤维，大分子中的每一 葡萄糖剩基含有3个-OH，在水分子和-OH之间 可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中 大部分羟基都被乙酸基（-COCH3）取代，而 乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维 的吸湿性较低。

蛋白质纤维：
主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一NH2）

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。
直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水 分子。 如: -0H, -COOH , -CONH- , -NH2
结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。 间接吸收水：其他被吸着的水分子。
a.由于水分子的极性再吸着的水分子 ；
b.纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。 结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。
4．纤维内的伴生物和杂质 a. b. c. d. 棉 羊毛 麻 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 的提高，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。
羧基（一COOH）等亲水性基团，因此吸湿 性很好，尤其是羊毛，侧链中亲水基团较 蚕丝更多，故其吸湿性优于蚕丝。

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。
第四章
纤维的吸湿性
吸湿性：是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力。 或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。 润湿性：是指纺织材料从水溶液中吸着水分的能力。 吸湿状态与多少影响到： 纤维的性能 纺织工艺 织物舒适性 纺织材料的计重核价
第一节
吸湿表征及吸湿机理
一、纤维的吸湿指标
1．回潮率与含水率
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。
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。

2.常用纤维的吸湿等温线
特点：1.曲线都呈反S形，吸湿机理基本一致。
国标准规定的为：
大气压力：1个标准大气压，即101.3kPa （760mmHg柱）
温、湿度的波动范围： 一级标准：T 20±2℃，RH 二级标准：T 20±2℃，RHH
（2）标准回潮率