纺织物理第二章纤维的吸湿性
纺织材料与检测——纺织纤维的吸湿性
粘胶针织绒线（内销） 8
亚麻纱
12
粘胶针织绒线（外销） 13
经梳毛纱
16
粗梳毛纱
15
羊毛绒线（国内） 10
涤纶纱及长丝
0..4
锦纶纱及长丝
4.5
腈纶纱
2
羊毛绒线（外销） 15
羊毛针织绒线
15
绢纺蚕丝
11
维纶纱 涤棉纱（65/35）
5 3.2（英制3.7）
第二节 影响吸湿性的外界因素
大气压;温度;相对湿度 一定温度条件下，相对湿度愈高、空气中的水气分压力愈大， 单位体积空气中水分子数目愈多，
化的曲线。 各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下不同，表明
纤维吸湿的阶段性 不同的纤维具有不同的吸湿等温线，曲线形状呈反S形，反 S形的明显程度越突出，表明该纤维吸湿性越强。
• 特点：1.曲线都呈反S形，吸湿机 理基本一致。
• 2.RH= 0%～15% 时，曲线的斜率 比较大；原因：开始阶段纤维中 游离的亲水基因比较多，容易吸 湿。
纤维种类
标准回潮率（%） 公定回潮率 （%）
原棉
7~8
11．1
苎麻（脱胶） 7~8
12
亚麻
8~11
12
黄麻
12~16（生麻）， 14 9~13（熟麻）
第二章 纤维的吸湿性
五、影响纤维吸湿的因素
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。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）。 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。
（二）. 间接测定法
1.电阻测湿仪 利用纤维在不同的回潮率下具有不同的电阻值来进行测定。 多数纤维当RH=30%～90%，M和ρm的关系是：ρm· n =K M 式中：K——常数（与试样的数量、松紧程度、温度和电压等 有关）； n——常数（随试样种类而定的）。 2.电容式测湿仪 ——以一定量的纤维材料，放在一定容量的电容器中， 由于纺织材料和水的介电常数相差很大，随着材料中含水的 多少使电容量发生变化，即可推测含水率或回潮率的大小。
二、 吸湿性的测量
（一）、直接测定法 ——称得湿重Ga，去除水分后得干重G0，根据定义求得W。 具体的测试方法有： 1. 烘箱法 原理 烘箱是利用电热丝加热，当箱内温度升至规定值时，把试 样放入烘箱内，使纺织材料内的水分蒸发于热空气中，并 利用换气装置将湿空气排出箱外。由于纺织材料内水分不 断蒸发和散失，质量不断减少，当质量烘至恒量时，即为 纺织材料干重（烘燥过程中的全部质量损失都作为水分）， 最后算出回潮率指标。
三、吸湿机理
直接吸着水 ：由于纤维中亲水基团的作用而吸 着的水分子。它们之间的结合力较强，主要是 氢键力，同时放出的热量也较多。 间接吸着水 ：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。它们之间的 结合力较弱，主要是范德华力，同时放出的热 量也较少。 毛细水: 纤维有许多细孔，由于毛细管的作用 而吸收的水分称之~。
纺织材料的吸湿性PPT课件
湿重的百分比。
回潮率W (%) Ga G0 100% 含水率M (%) Ga G0 100%
G0
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．标准回潮率
——纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到 平衡时的回潮率。
标准大气条件：（中国）
气压：1个大气压； 温度：20℃； 相对湿度：65%
g1 g0 (1W1) 100 g1 (100 g0 )(1W2 )
练习： 涤纶实际回潮率0.3％，粘胶实际回潮率12
％，为使涤/粘湿重混纺比为65/35，求涤粘 的干重混纺比。
二、纤维的吸湿机理
——水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。
（一）水分子在纤维内部存在形式
1.直接水：纺织材料内部的极性基团吸水。
允许误差：各国略有不同。
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设立，但不等于标准回 潮率。
混纺纱的公定回潮率 Wk混 （%） Wi Pi
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。
(一)纤维内在因素
1．亲水基团的作用 亲水基团的作用是影响吸湿性的最本质因素。
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。
纺织材料的吸湿性
纺织材料的吸湿性1. 引言纺织材料的吸湿性是指纺织品在接触水蒸气时能够吸收和释放湿气的能力。
吸湿性在纺织品的舒适性和性能方面起着重要的作用。
本文将介绍纺织材料的吸湿性特性、吸湿性对纺织品性能的影响以及提高纺织材料吸湿性的方法。
2. 纺织材料的吸湿性特性纺织材料的吸湿性是由其纤维结构和化学成分决定的。
纺织品通常由天然纤维如棉、麻和羊毛，合成纤维如涤纶和尼龙，以及特殊纤维如竹纤维和牛奶纤维等制成。
不同的纤维在吸湿性方面表现出不同的特点。
普通纤维如棉和麻具有较好的吸湿性能，而合成纤维则相对较差。
吸湿性是纺织材料中的水分与外界湿度之间的平衡关系。
当环境湿度较高时，纺织材料中的纤维会吸收空气中的水分，使纺织品保持较高的湿度。
而当环境湿度较低时，纤维会释放水分，以保持与环境的湿度平衡。
这种平衡调节机制使纺织品保持一定的湿度，提高了纺织品的舒适性。
3. 吸湿性对纺织品性能的影响吸湿性对纺织品的性能有着重要影响。
首先，在舒适性方面，纺织品的吸湿性能决定了它与人体皮肤的接触感觉。
纺织品吸湿能力强时，能迅速吸收皮肤上的汗液，保持干爽，提高穿着舒适性。
其次，吸湿性还能影响纺织品的透气性能，影响着水蒸气的透过性和纺织品的透气度。
在运动服装和户外用品等领域，纺织品的吸湿性能对保持人体体温平衡至关重要。
当人体运动时，会产生大量汗液，如果纺织品吸湿性能差，汗液无法迅速排出，会导致衣物黏糊和不透气，进而影响舒适性和穿着体验。
此外，纺织品的吸湿性还与静电产生相关。
在干燥的环境中，纺织品吸湿性差，容易积累静电，给人体带来不适。
4. 提高纺织材料吸湿性的方法为了提高纺织材料的吸湿性能，可以采用以下方法：•天然纤维的选择：选用具有良好吸湿性的天然纤维制成纺织品，如棉和麻纤维。
这些纤维具有高度的亲水性，并能迅速吸收水分。
•纤维处理：通过化学和物理方法对纺织材料进行处理，改善其吸湿性能。
例如，采用纳米技术将亲水性材料纳米化，提高纺织品表面的亲水性，增强吸湿性能。
纺织物理第二章 思考题
第二章思考题
1.纤维吸湿滞后性产生的原因及解释。
2.从吸湿机理解释纤维平衡回潮率曲线为反“S”形。
纤维吸湿滞后性对反“S”曲线的影
响，实测中如何做到结果可比？
3.纤维吸湿测量方法中如何做到快速（实用仪器和方法举例）；如何做到准确（影响因
素与克服，实用方法举例）；如何两者兼备？并讨论纤维吸湿性的在线测量方法与可能性？如何实施？
4.试述纤维吸湿等温线的几种典型理论的同异性，并讨论这些吸湿作用的实用验证方
法。
5.纤维吸湿性的大小与其结构和外界条件的联系？其影响因素有哪些？
6.简述各种测湿方法，并比较其特点，对于有易挥发物质的纤维，要求快速测量的纤
维，一般采用哪些方法？
7.纺织厂控制温湿度的目的和原因？纤维试样为何必须预调湿和调湿？
8.你对改善纤维吸湿性有何设想？对合成纤维来说哪种方案较适合？目前生产和织造
中往往采用什么方法？
9.解释纤维吸湿膨胀各向异性？这种特性会使织物发生什么变化？
10.试证明混纺纱回潮率R为各混合纤维回潮率Ri的加权和，即R=sigma(ai*Ri)；ai为
各纤维的混合比（i=1、2、… 、k）；k为混和种数。
如已知k种纤维的混合比ai 和回潮率Ri,试求各纤维的实际混纺比bi。
纺织物理第二章纤维的吸湿性质（讲稿）
第二章纤维的吸湿性质五要素：纤维；条件；吸湿；变化；表征纺织纤维一般都具有较好的吸湿性质，尤其是天然纤维、人造纤维素纤维和部分差别化纤维。
纤维的吸湿性质取决于纤维的结构、组成和所处的环境条件，并会使纤维的吸湿性能存在很大的差异。
这不仅发生在不同纤维间，而且可能发生在同一纤维间。
然而，纤维吸湿后其形状和性质均会发生变化，影响纤维的加工和使用性质。
这种影响可以是积极有利的，亦可能是消极不利的。
因此，纤维吸湿性的认识、描述、表征是极为重要的。
本章我们着重介绍：纤维吸湿发生的机制与现象，定性和定量地描述纤维吸湿的理论与结果，纤维吸湿对纤维性质的影响，以及纤维吸湿放湿过程和含湿量（回潮率）的表征方法。
本章分五节对纤维吸湿特征进行讨论：§1. 纤维的吸湿机理与理论§2. 纤维吸湿与大气条件§3. 纤维吸放湿过程与滞后性§4. 纤维吸湿对其性质的影响§5. 纤维吸湿量的表示与测量第一节纤维吸湿机理与理论一、吸湿机理与条件1．定义：纺织用纤维的吸湿本质是水分子在纤维上的吸附、逗留或存留、固着和传递或流动。
纤维材料的结构和组成不同是导致纤维吸湿性不同的内在原因。
2．吸湿的分类：1）按可吸收水分量（回潮率）的大小大致可分为三类强吸湿性材料，如棉、毛、丝、麻、粘胶、维纶，以及一些高吸湿性的改性纤维。
弱吸湿性纤维材料，如醋酸、锦纶、腈纶等纤维。
不吸湿纤维，如丙纶、乙纶、涤纶等常用纤维。
这些不吸湿纤维最多只是在表面吸附一些附着水。
2）按纤维的吸湿形式可分为三类为何纤维的吸湿性质有如此大的差异？人们对纤维材料的吸湿特征和机制进行的研究，给出了纤维吸湿的内在原因。
这一研究可以追溯到上世纪初，至今已有近百年的历史了。
众多研究结果认为纤维的吸湿形式可以为几种：a)固相吸湿：其是指纤维中分子基团对水分子的化学吸附，水汽分子进入纤维体内，或称纤维分子间后，与纤维大分子上的活性官能团发生化学键接作用，而形成的稳定的侧基的吸附。
纤维的吸湿性
(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）、 酰胺键（―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）。
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 - 纤维大分子中处于自由状态的亲水基团的数量
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。
外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的大小。
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。
粘胶纤维比棉纤维吸湿能力的原因：
1.结晶度增大，吸湿性减小； 2.聚合度增大，游离基团减小，吸湿性减小； 3.取向度对材料的吸湿性几乎无影响。 4.纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力
羊毛吸湿的三相理论
第一相水分子是与角朊分子侧链中的亲水基团结 合的水，对结构的刚性无影响。 第二相水分子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，对纤维的刚性有很 大影响。 第三相水分子是填充在纤维空隙间和分子间的汽 、液态水。
纺织物理第二章纤维的吸湿性
•dW •dr
•0
•回潮率
•r
s
•W0：干燥纤维的吸湿积分热
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纺织物理第二章纤维的吸湿性
二、影响纤维吸湿热的因素
• 吸湿性好的纤维，积分热W高，如从回潮率为0，各类干燥纤维的积分热W数 据：棉46，亚麻55，羊毛113，丝69，粘胶106，锦纶31，涤纶5。
• RH对纤维吸湿热Q影响大，回潮率随RH增加而增加，积分热W随回潮率增加 而减少，回潮率达到饱和rs时积分热W接近0。微分热Q随回潮率增加而减少。
•6---锦纶 •7---腈纶
•6 •7
•8---涤纶
•8
•RH%
• 不同纤维吸湿等温线均反“S”形，表明其吸湿机理本质一致。RH小时，曲 线斜率大，纤维中极性基团直接吸水。当RH在15%-70%，曲线斜率较小， 纤维内表面被水分子覆盖，再进入的那部分水分子活动性大，动态平衡时， 吸着较困难，水分子进入纤维速度减慢。RH继续增大，水分子进入纤维内 部较大的空隙，形成毛细水，特别是纤维本身膨胀，空隙增大，故毛细水 大量增加，曲线斜率较大，回潮率增速加大。
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纺织物理第二章纤维的吸湿性
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。
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纺织物理第二章纤维的吸湿性
第二节 纤维的吸湿热
• 纤维吸水时，纤维分子和水分子间结合，水分子动能降低会产生热。
一、吸湿热指标 （1）吸湿微分热Q:一定回潮率下，1g质量水被质量无限大的纤维材料吸
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• 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。