纺织材料的吸湿性Word下载.docx
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式中:
——纺织材料湿重
——纺织材料干重
1.2标准回潮率
——纺织材料在标准大气条件下,从吸湿达到平衡时测得的平衡回潮率。
国际标准中的标准大气条件:
温度(T)为20℃(热带为27℃),相对湿度(RH)为65%,大气压力为86~106kPa,视各国地理环境而定。
我国的标准大气条件:
大气压力为1个标准大气压,即101.3kPa(760mmHg柱)
温、湿度的波动范围:
级别温度相对湿度
1
20±
1℃,27±
2℃
65±
2%;
2
2℃,27±
3℃
3%;
3
3℃,27±
5℃
5%;
调湿处理:
纺织材料在实验测试前需进行。
通常在标准大气条件下调湿24h以上即可,合成纤维调湿4h以上即可。
1.3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。
混纺纱的公定回潮率
其中:
Wi(%)—第i种纤维的公定回潮率;
Pi(%)—第i种纤维的干重混纺比。
标准重量Gk:
纺织材料在公定回潮率时的重量。
常用纤维标准回潮率和公定回潮率
纤维种类
标准回潮率(%)
公定回潮率(%)
原棉(棉纱)
7~8
8.5
苎麻(脱胶)
16.28
亚麻
8~11
12
黄麻
12~16(生麻)
9~13(熟麻)
14.94(熟麻)
19.05(生麻)
细羊毛
15~17
--
洗净毛
16(同质)
15(异质)
山羊绒
15
毛条
18.25(干梳)
19(油梳)
桑蚕丝
8~9
11
粘胶纤维
13~15
13
醋酯纤维
4~7
7
涤纶
0.4~0.5
0.4
锦纶6/66/11
3.5~0.5(锦纶6),
4.2~4.5(锦纶66)
4.5
腈纶
1.2~2.0
2.0
维纶
4.5~5.0
5
丙纶
1
氯纶
0.5
回潮率相关计算
(1)求混纺纱公定回潮率
(2)已知湿重、干重,求回潮率、材料公定重量
(3)已知湿重、干重,求回潮率、纱线的细度
(4)已知混纺比,求棉型织物的公定重量混纺比、某一实际回潮率下的混纺比
设甲种纤维的回潮率为W1,湿重混纺比百分数为g1,干重混纺百分数为g0,乙种纤维的回潮率为W2,湿重混纺比百分数为100-g1,干重混纺百分数为100-g0,则
1.4平衡回潮率
纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。
吸湿平衡:
纤维材料在单位时间内吸收的水分和放出水分在数量上接近相等。
吸湿平衡是动态平衡
平衡回潮率:
纤维材料在一定大气条件下达到吸湿平衡后的回潮率。
特点:
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(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。
故可分为从吸湿达到的平衡回潮率和从放湿达到的平衡回潮率。
达到平衡吸湿的时间
单纤维:
几秒到几十秒
松散纤维团:
几分钟至几十分钟
纱线和织物:
几十分钟到几小时(堆积密度)
棉包和毛包:
一年至几十年(堆积密度和体积)
2.吸湿等温、等压、等湿线
2.1吸湿(放湿)等温线
——在一定的大气压力和温度条件下,纤维材料因吸湿(放湿)达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线
吸湿等温线曲线分析
(1)总体描述:
曲线都呈反S形,吸湿机理基本一致。
具有多种吸湿机理
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
纤维结构不同,吸湿机理不同
(2)机理分析
RH=0%~15%时,曲线的斜率较大;
原因:
开始阶段纤维中游离的亲水基因比较多,容易吸湿。
RH=15%~70%时,曲线的斜率比较小;
主要靠间接吸收,水分子进入纤维内部的微小间隙中,形成毛细水;
同时纤维还有一个膨化过程,所以吸收的水分比开始阶段减少。
RH>
70%时,曲线斜率又明显地增大。
水汽分压大,水分进入纤维内部较大的间隙,纤维产生膨化,毛细水大量增加,表面吸附的能力,也大大增强,这就进一步增加了回潮率的上升速度。
2.2吸湿等湿线
——在一定的大气压力下,相对湿度一定时,纤维材料平衡回潮率随温度而变化的曲线。
吸湿等湿线规律
(1)一般规律是,温度愈高,平衡回潮率愈低,其原因是水分子的热运动加剧,不易附着,而易脱离运动。
(2)在高温高湿的条件下,由于纤维的热、湿膨胀,使水分子的凝结可能和空间增大,回潮率增大
3.纤维的吸湿机理
Peirce理论认为,纤维的吸湿包括直接吸收水分和间接吸收水分
一般认为纤维吸湿时,水分子先吸附至纤维表面,然后水蒸气向纤维内部扩散,与纤维内大分子上的亲水性基团结合,随后水分子进入纤维的缝隙孔洞,形成毛细水。
3.1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。
直接吸收水:
由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水分子。
特点:
水分子结合力较强,主要是氢键力,同时放出的热量也较多。
间接吸收水:
其他被吸着的水分子。
包括:
(1)由于水分子的极性再吸着的水分子。
(2)纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。
水分子的结合力较弱,主要是范德华力,同时放出的热量也较少。
3.2毛细水
——纤维由于毛细管的作用而吸收的水分。
微毛细水:
存在于纤维内部微小间隙之中的水分子;
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)。
3.3粘着水(表面吸附)
——纤维因表面能而吸附的水分子。
3.4吸附水分的区别
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;
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。
4.吸湿滞后性
4.1吸湿滞后现象
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。
吸湿滞后圈
由于同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合而形成的。
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。
如羊毛
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。
4.2吸湿滞后性的应用
(1)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°
C下去湿0.5~lh),使纤维的回潮率远低于测试所要求的回潮率。
然后再调湿。
(2)车间温湿度调节
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。
4.3吸湿滞后性的产生原因
(1)能量获得概率的差异
(2)水分子进出的差异
(3)纤维结构的差异
(4)水分子分布的差异
(5)热能作用的差异
5.影响吸湿性的因素
5.1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最本质因素。
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)。
此类基团是判断纤维能否吸湿及其强弱的依据
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)、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:
含有亲水基团不多,故吸湿性都较差。
维纶——大分子中含有羟基(一OH),经缩醛化后一分羟基被封闭,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。
吸水端基的影响
大分子聚合度低的纤维,如果大分子端基是亲水性基团,其吸湿能力也较强。
5.2纤维的晶态结构
纤维的吸湿作用主要是发生在无定形区和内部空隙,还有晶体表面。
纤维吸收的水分一般不能进入结晶区,在结晶区内,分子有规则地紧密排列,活性基在分子间形成了交键,如氢键、盐式键、双硫键等,所以水分子就不易渗入,若要产生吸湿作用就须打开这些交键,使活性基游离,显然这是困难的。
故:
(1)纤维的结晶度越低,吸湿能力就越强。
(2)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。
(3)纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大,纤维吸湿能力越强。
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。
5.3纤维比表面积和纤维间空隙
比表面积:
纤维单位面积所具有的表面积
纤维表面分子由于引力的不平衡,使它表层分子具有的多余能量,称为表面能
(1)纤维越细,比表面积越高,表面能越高,吸湿性越好
(2)空隙增加,比表面积增大
如超细涤纶、表面改性涤纶、多微孔涤纶
5.4纤维中的伴生物和杂质
(1)棉纤维中有含氮物质、棉蜡、果胶、脂肪等,其中含氮物质、果胶较其主要成分更能吸着水分,而蜡质、脂肪不易吸着水分。
因此棉纤维脱脂程度越高,其吸湿能力越好;
(2)羊毛表面的油脂是拒水性物质,它的存在使吸湿能力减弱;
(3)麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶有利于吸湿;
(4)化学纤维表面的油剂,其性质会引起吸湿能力的变化,当油剂表面活性剂的亲水基团向着空气定向排列时,纤维吸湿量变大。
5.5大气条件
(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
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- 纺织 材料 吸湿性
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