第四章纤维的吸湿性 通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性。对纤维的吸湿现象、作用机理 影响因素、表征方法,以及纤维吸湿后的性状变化给予基本介绍。 第一节纤维的吸湿及吸湿机理 纤维的吸湿与吸湿指标 1.回潮率与含水率 (4-1) G M 100 (4-2) 其间相互关系为: 100M 100W 100-A或M: 100+W(4-3) 2.标准状态下的回潮率 表41标准温湿度及允许误差 标准温度(℃C)标准相对湿度 级别 20±1 27±2 27±3 20±3 27±5 3.公定回潮率 100+W 100+W a100+W (4-4) 多种纤维混合时的公定回潮率可按各自的混合比b1的加权平均。 Wk=∑b100
第四章 纤维的吸湿性 通常把纤维材料从气态环境中吸着水分的能力称为吸湿性。对纤维的吸湿现象、作用机理、 影响因素、表征方法，以及纤维吸湿后的性状变化给予基本介绍。 第一节 纤维的吸湿及吸湿机理 一、纤维的吸湿与吸湿指标 1. 回潮率与含水率 0 0 100 G G W G − = （4-1） 0 100 G G M G − = （4-2） 其间相互关系为： 100 100 M W M = − 或 100 100 W M W = + (4-3) 2. 标准状态下的回潮率 表 4-1 标准温湿度及允许误差 级别 标准温度(℃) 标准相对湿度 A 类 B 类 (%) 1 20±1 27±2 65±2 2 20±2 27±3 65±3 3 20±3 27±5 65±5 3. 公定回潮率 a k a 0 a 100 100 100 100 W Wk G G G W + + = = + （4-4） 多种纤维混合时的公定回潮率可按各自的混合比 bi 的加权平均。 n k i i 1 /100 i W bW = = (4-5)
表4-2几种常见纤维的公定回潮率 纤维种类 公定回潮率(%)纤维种类 公定回潮率%)纤维种类 公定回潮率(%) 原棉 11(含水率10)桑蚕丝 聚酯纤维 0.4 棉纱 柞蚕丝 11 锦纶666/1 洗净毛同质 亚麻 12 聚丙烯腈纤维 2.0 异质 16.28 聚乙烯醇纤维 毛条干梳 18.25 洋麻 含氯纤维 油梳 黄麻生麻 19.05 聚丙烯纤维 1.0 精梳落毛 16 熟麻 醋酯纤维 7.0 山羊绒 大麻 铜氨纤维 13.0 兔毛 15 粘胶纤维 玻璃纤维 2.5 4.平衡回潮率 平衡回潮率是指纤维材料在一定大气条件下,吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率 、吸湿等温和等压、等湿线 时间h 吸湿平衡回潮率W 妥□初始回潮W 放湿平衡回潮率 时间h 图4-1纤维吸湿量-时间曲线 图4-2纤维的吸湿等温等压线
1 表 4-2 几种常见纤维的公定回潮率 纤维种类 公定回潮率(%) 纤维种类 公定回潮率(%) 纤维种类 公定回潮率(%) 原棉 11.1(含水率 10) 桑蚕丝 11 聚酯纤维 0.4 棉纱 8.5 柞蚕丝 11 锦纶 6/66/11 4.5 洗净毛 同质 16 亚麻 12 聚丙烯腈纤维 2.0 异质 15 苎麻 16.28 聚乙烯醇纤维 5.0 毛条 干梳 18.25 洋麻 14.94 含氯纤维 0.5 油梳 19 黄麻 生麻 19.05 聚丙烯纤维 1.0 精梳落毛 16 熟麻 14.94 醋酯纤维 7.0 山羊绒 15 大麻 14.94 铜氨纤维 13.0 兔毛 15 粘胶纤维 13 玻璃纤维 2.5 4. 平衡回潮率 平衡回潮率是指纤维材料在一定大气条件下，吸、放湿作用达到平衡稳态时的回潮率。 二、吸湿等温和等压、等湿线 相对湿度 /% 吸湿平衡回潮率 Wae 初始回潮 放湿平衡回潮率 Wde W0 0 时间/h 0 时间/h 相对湿度/% 图 4-1 纤维吸湿量-时间曲线 图 4-2 纤维的吸湿等温等压线
=10% p=90% =80% p=70% 9=15% (a)羊毛 [h)ila 度/℃ 图4-3羊毛和棉的吸湿等湿等压线 三、吸湿机理与理论 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,见图44 纤维大分子 H20 直接水分子 20 20 20 间接水分子 图4-4直接间接吸收水 假设C为总的吸收水分子数:C为直接吸收水分子数;Cb为间接吸收水分子数,则: C=l C=C-1+ (4-8) Peirce理论是用于棉纤维吸湿的两相理论。 2.25 相对湿度/% 图4-5相对湿度对吸收水分子数的影响
2 图 4-3 羊毛和棉的吸湿等湿等压线 三、吸湿机理与理论 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，见图 4-4。 图 4-4 直接间接吸收水 假设 C 为总的吸收水分子数； Ca 为直接吸收水分子数； Cb 为间接吸收水分子数，则： C C C = +a b (4-6) a 1 qc C e− = − (4-7) b 1 qc C C e− = − + (4-8) Peirce 理论是用于棉纤维吸湿的两相理论。 图 4-5 相对湿度对吸收水分子数的影响
Speakman研究了羊毛纤维的吸湿,提出了羊毛吸湿的三相理论 80 图4-6相对湿度对回潮率的影响 四、吸湿滞后性 1.吸湿滞后现象 哥回 放湿 de 滞后值δ -----L--------- 吸湿 实际滞后值δ 图4-7纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线 10 相对湿度/% 图4-8吸湿滞后性图
3 Speakman 研究了羊毛纤维的吸湿，提出了羊毛吸湿的三相理论。 图 4-6 相对湿度对回潮率的影响 四、吸湿滞后性 1. 吸湿滞后现象 回潮率/% Wde Wae vd1 va1 vd2 va2 放湿 吸湿 vd1< va1 vd2> va2 滞后值 δe 实际滞后值 δ t 图 4-7 纤维吸湿、放湿的回潮率-时间曲线 图 4-8 吸湿滞后性图
2.吸湿滞后产生的原因 (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 五、影响纤维吸湿的因素 1.亲水基团的作用 纤维大分子中,亲水基团的多少和亲水性的强弱是影响其吸湿性的最本质因素 2.纤维的结晶度 水分子只能进入纤维的无序排列区域,而无法进入纤维的结晶区 3.纤维的比表面积和内部空隙 纤维的比表面积越大,表面能越高,表面吸附的水分子数则越多,纤维的吸湿性也越好。 4.纤维中的伴生物和杂质 纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。 5.温湿度和气压 集中体现在纤维表面的凝水和纤维间的毛细吸水 6.空气流速的影响 当纤维材料周围空气流速快时,有助于纤维表面吸附水分的蒸发,纤维的平衡回潮率会降低
4 2. 吸湿滞后产生的原因 (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 五、影响纤维吸湿的因素 1. 亲水基团的作用 纤维大分子中，亲水基团的多少和亲水性的强弱是影响其吸湿性的最本质因素。 2. 纤维的结晶度 水分子只能进入纤维的无序排列区域，而无法进入纤维的结晶区。 3. 纤维的比表面积和内部空隙 纤维的比表面积越大，表面能越高，表面吸附的水分子数则越多，纤维的吸湿性也越好。 4. 纤维中的伴生物和杂质 纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。 5. 温湿度和气压 集中体现在纤维表面的凝水和纤维间的毛细吸水。 6. 空气流速的影响 当纤维材料周围空气流速快时，有助于纤维表面吸附水分的蒸发，纤维的平衡回潮率会降低