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祷壬
5 years ago
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1 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 G G0 W = 100 (4-1) G0 G G0 M = 100 (4-2) G 其间相互关系为 : W 2. 标准状态下的回潮率 100M = 100 M 或 100W M = 100 W 表 4-1 标准温湿度及允许误差 + (4-3) 级别标准温度 ( ) A 类 B 类标准相对湿度 (%) 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 W W G = G = G k a k a Wa 100 (4-4) 多种纤维混合时的公定回潮率可按各自的混合比 b i 的加权平均 W n = bw /100 (4-5) k i i i= 1

2 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/ 洗净毛同质 16 亚麻 12 聚丙烯腈纤维 2.0 异质 15 苎麻聚乙烯醇纤维 5.0 毛条干梳洋麻含氯纤维 0.5 油梳 19 黄麻生麻聚丙烯纤维 1.0 精梳落毛 16 熟麻醋酯纤维 7.0 山羊绒 15 大麻铜氨纤维 13.0 兔毛 15 粘胶纤维 13 玻璃纤维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 /% 0 时间 /h 相对湿度 /% 0 吸湿平衡回潮率 W ae 放湿平衡回潮率 W 初始回潮 W de 0 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

3 三吸湿机理与理论图 4-3 羊毛和棉的吸湿等湿等压线 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 ; C 为直接吸收水分子数 ; C 为间接吸收水分子数, 则 : a C = C + C (4-6) a b Ca = 1 e qc (4-7) Cb = C 1+ e qc (4-8) b 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 2

4 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 v d1 < v a1 回潮率 /% v d1 放湿 v d2 v d2 > v a2 W de W ae 滞后值 δ e v a1 吸湿 v a2 实际滞后值 δ 图 4-7 纤维吸湿放湿的回潮率 - 时间曲线 t 图 4-8 吸湿滞后性图 3

5 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

6 第二节吸湿性的测量一直接测量法 1. 烘箱干燥法箱内热称 : 即用烘箱上的天平钩挂称取烘篮内的纤维由于箱内温度高, 空气密度小, 对试样的浮力小, 故称得的纤维干重偏重, 算得的回潮率值偏小但操作比较简便, 是目前主要采用的方法箱外热称 : 将试样烘干后, 取出迅速在空气中称量它与未烘纤维的称量是在同环境中进行的但烘干纤维及携带着的热空气比周围空气密度要小, 称量时有上浮托力, 故称得干重偏轻 ; 而另一方面, 纤维在空气中会吸湿, 又使称得的重量偏大, 这与称量快慢有关, 因此测量的结果受称量时间的影响太大, 可靠性差箱外冷称 : 是将烘干后的试样放在铝制或玻璃容器中, 密闭在干燥器中冷却约 30min 后进行称量此法称量条件与未烘纤维称量条件一致, 因此比较精确, 但费时较多当试样较小, 又要求精确, 如测含油率混纺比等, 须采用箱外冷称法烘箱法在湿空气排出时补入箱内的空气不是干燥的, 故箱内空气的相对湿度偏高, 纤维有水分保留烘干水分时, 高温可能挥发掉纤维中的其他物质如油脂等, 又使试样变轻这些都是烘箱法的误差与缺陷相对而言, 烘箱法结果较稳定, 准确性尚可, 虽费时耗能, 但仍是目前常用的测量方法 2. 红外线干燥法 3. 高频加热干燥法 4. 真空干燥法 5. 吸湿剂干燥法二间接测试法 1. 电阻测湿法 2. 电容式测湿法 3. 微波吸收法 4. 红外光谱法 5

7 第三节吸湿对纤维性质的影响一吸湿对纤维重量和密度的影响纤维材料的重量随吸着水分量的增加而成比例地增加, 见式 (4-1) 或 (4-2) 图 4-9 纤维密度随回潮率的变化二吸湿后纤维体积膨胀纤维吸湿后体积膨胀, 其中横向膨胀大而纵向膨胀小表 4-3 各种纤维在水中的膨胀性能纤维 S D (%) S L (%) S A (%) S V (%) 棉 20~ ~42 42~44 蚕丝 16.3~ ~ ~32 羊毛 15~ ~26 36~41 粘胶 25~52 3.7~4.8 50~114 74~127 铜氨 32~53 2~6 56~62 68~107 醋酯 9~14 0.1~0.3 6~8 纤维吸湿膨胀的各向异性, 会导致织物的变厚变硬并产生收缩图 4-10 织物吸湿前后织物结构的变化 6

三对纤维力学性质的影响纤维吸湿后, 其力学性质如强力模量伸长弹性刚度等随之变化图 4-11 不同湿度下纤维的应力应变曲线四对电学性能的影响干燥纤维的电阻很大, 是优良的绝缘体, 其质量比电阻在 10 11 ~10 18 数量级在相对湿度较高时, 纤维的质量比电阻下降到 10 6 ~10 8 数量级

8 三对纤维力学性质的影响纤维吸湿后, 其力学性质如强力模量伸长弹性刚度等随之变化图 4-11 不同湿度下纤维的应力应变曲线四对电学性能的影响干燥纤维的电阻很大, 是优良的绝缘体, 其质量比电阻在 ~10 18 数量级在相对湿度较高时, 纤维的质量比电阻下降到 10 6 ~10 8 数量级五对热学性能的影响纤维在吸湿时会放出热量, 这是由于运动中的水分子被纤维大分子吸附时, 水分子会将动能转化成热能而释放, 这种放热会使温度上升 1. 吸湿积分热在一定的温度下, 质量为 1g 的纤维从某一回潮率开始吸湿到完全润湿时所放出的热量, 称为吸湿积分热, 或润湿热图 4-12 纤维积分热与回潮率间关系 7

9 表 4-4 完全润湿热和吸湿微分热比较纤维种类润湿热 (J/g) 微分热 (J/g) 棉纤维羊毛纤维苎麻纤维蚕丝纤维醋酯纤维锦纶纤维涤纶纤维腈纶纤维维纶纤维吸湿微分热纤维在给定回潮率条件下吸着 1g 水放出的热量称为吸湿微分热图 4-13 纤维吸湿微分热与回潮率间关系六对光学性能的影响吸湿会影响纤维的折射反射透射和吸收性质, 进而影响纤维的光泽颜色, 以及光降解和老化性能当纤维的回潮率升高时, 纤维的光折射率透射率和光泽会下降, 光的吸收会增加, 颜色会变深, 光降解和老化会加剧等这些变化都是由于水分子进入纤维后, 引起纤维结构的改变所造成 8

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材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响水相中组氨酸单分散分子印迹聚合物微球的合成表征及其识别性能研究李思平等李思平徐伟箭较佳工艺条件下在水性体系中选用无皂乳液聚合法制得的单分散微米级聚苯乙烯微球为种球分别以组氨酸甲基丙烯酸或丙烯酸胺乙二醇二甲基丙烯酸酯为模板分子功能单体和交联剂合成了组氨酸分子印迹聚合物微球研究了形貌粒径及其分布以及模板分子与功能单体之间的相互作用分别以激光粒度分析仪紫外分光光度法和红外光谱表征功能单体与交联剂之间的共聚情况