纺织物理 第二章 纤维吸湿性.ppt

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。 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。 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。 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% 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。 M= (G-G0)/G×100% W与M的换算 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。 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： N种混合原料公定回潮率= , 其中Pi，Wi分别表示第i种原料所占的干重百分比和公定回潮率。 2、吸湿指标的测试 （1）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。 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。 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。 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。 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。 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，