第九章-纺织材料的吸湿性课件.ppt
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1、1第九章第九章 纺织材料的吸湿性纺织材料的吸湿性P43P432第一节第一节 吸湿平衡与吸湿指标吸湿平衡与吸湿指标 纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为纤维材料在大气中吸收或放出气态水的能力称为吸湿性。吸湿性。一、吸湿平衡一、吸湿平衡 大气条件变化,纤维含湿量变化,一定时间后趋大气条件变化,纤维含湿量变化,一定时间后趋于稳定,这时进入纤维中的水分子数量等于从纤维于稳定,这时进入纤维中的水分子数量等于从纤维内逸出的水分子数,这种现象称为吸湿平衡,其是内逸出的水分子数,这种现象称为吸湿平衡,其是一种动态平衡。一种动态平衡。l吸湿:进入纤维中的水分大于放出的水分。吸湿:进入纤维中的水分大于放出的
2、水分。l放湿:放湿:小于小于。3二、吸湿指标二、吸湿指标1.回潮率与含水率回潮率与含水率(1)回潮率回潮率:(2)含水率含水率:G 纺织材料湿重;纺织材料湿重;G0纺织材料干重。纺织材料干重。%100%100000GGGMGGGW42.2.平衡回潮率平衡回潮率 纤维材料在一定的大气条件下纤维材料在一定的大气条件下,吸、放湿作用达吸、放湿作用达到平衡稳定的回潮率,称。到平衡稳定的回潮率,称。3.3.标准回潮率标准回潮率 纺织材料在纺织材料在标准大气条件下标准大气条件下放置一段时间后所达放置一段时间后所达到的平衡回潮率。材料测试必须在此回潮率下进行。到的平衡回潮率。材料测试必须在此回潮率下进行。标
3、准大气条件标准大气条件:温度温度20 1;相对湿度相对湿度65%2%5l混合材料或混纺纱的公定回潮率:混合材料或混纺纱的公定回潮率:iiPWW混 4.公定回潮率公定回潮率(W(Wk k)贸易上为了计重和核价的需要,由国家统一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。规定的各种纺织材料的回潮率。(纯粹是为工作方便而(纯粹是为工作方便而选定的,接近但不是标准回潮率)选定的,接近但不是标准回潮率)。65.5.标准重量标准重量G Gk k(公定重量公定重量)纺织材料在公定回潮率时的重量叫纺织材料在公定回潮率时的重量叫标标准重准重量量,也叫也叫公公定重定重量量。)1(11110k
4、akakWGWWGG实际回潮率公定回潮率标准重量称见重量7 通常所说的,如通常所说的,如65/35的涤棉混纺纱,是干重混纺的涤棉混纺纱,是干重混纺比,即各种纤维的干重占两种纤维总干重的比例。比,即各种纤维的干重占两种纤维总干重的比例。而两种纤维的实际回潮率不同,混纺纱吸湿后各纤而两种纤维的实际回潮率不同,混纺纱吸湿后各纤维的湿重不同,故各湿重占混纺纱总湿重的比例不维的湿重不同,故各湿重占混纺纱总湿重的比例不同。同。混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比:混纺纱干重混纺比折算成湿重混纺比:纤维纤维1:回潮率:回潮率1,湿重混比,湿重混比g1,干重混比,干重混比g0 纤维纤维2:回潮率回潮率2,湿重混比
5、,湿重混比100-g1,干重混比,干重混比100-g0计算公式计算公式)100/1)(100()100/1(100201011WgWggg8例:实际回潮率例:实际回潮率0.30.3,粘胶实际回潮率,粘胶实际回潮率1212,为使二,为使二者干重混纺比为者干重混纺比为65/3565/35,求涤粘的湿重混纺比。,求涤粘的湿重混纺比。)100/1)(100()100/1(100201011WgWggg。)为粘的湿重混比(投料比涤)(解:5.37/5.62/5.375.621005.62)12.01)(65100()003.01(6510012111gggg9例:实际回潮率例:实际回潮率0.30.3,粘
6、胶实际回潮率,粘胶实际回潮率1212,为使,为使二者干重混纺比为二者干重混纺比为65/3565/35,求涤粘的湿重混纺比。,求涤粘的湿重混纺比。%5.62%)121(35%)3.01(65%)3.01(6521X)解:(公式:100)1()1(niiiiiiWYWYX%5.37%5.6211%5.37%)121(35%)3.01(65%)121(35122XXX或。粘的湿重混比为涤5.37/5.62/10一、吸湿机理 所谓吸湿机理,是指水分与纤维的作用及其附着所谓吸湿机理,是指水分与纤维的作用及其附着与脱离过程。与脱离过程。PeircePeirce理论认为,水分子在纤维中的存在形式有:理论认为
7、,水分子在纤维中的存在形式有:(1)直接水:亲水性基团直接吸着的水)直接水:亲水性基团直接吸着的水(2)间接水:直接水本身因具有极性而再吸着的水)间接水:直接水本身因具有极性而再吸着的水 第二节第二节 吸湿机理与影响吸湿的吸湿机理与影响吸湿的内部因素内部因素11 间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙间接吸收的水分子存在于纤维内部的微小间隙中成为微毛细水,当湿度很高时,间接吸收的水分中成为微毛细水,当湿度很高时,间接吸收的水分子可以填充到纤维内部较大的间隙中,成为大毛细子可以填充到纤维内部较大的间隙中,成为大毛细水,大毛细水的结合力除氢键引力以外包括范德华水,大毛细水的结合力除氢键引力以外包
8、括范德华力、表面张力等,所以结合力小。力、表面张力等,所以结合力小。12 1.亲水基团的作用亲水基团的作用 亲水基团的作用是影响吸湿性的最本质因素。亲亲水基团的作用是影响吸湿性的最本质因素。亲水基团的数量越多,极性越强,纤维的吸湿能力越高。水基团的数量越多,极性越强,纤维的吸湿能力越高。亲水基团:亲水基团:-COOH-,-NH2,-OH,-CONH(酰胺基)(酰胺基)l羊毛:羊毛:-CONH;-COOH,-NH2,-OHl蚕丝:蚕丝:-CONH;少;少-COOH,NH2,-OHl棉棉:每个葡萄糖剩基含三个每个葡萄糖剩基含三个OH;粘胶:;粘胶:-OH;l维纶:维纶:-OH;腈纶:腈纶:-CN
9、强极性;锦纶:强极性;锦纶:-CONHl涤纶:涤纶:含含-COO-、-CH2-,其吸水性弱,其吸水性弱二、影响吸湿的内部因素132.结晶度和聚合度的影响结晶度和聚合度的影响 化学组成相同的纤维,吸湿性不一定相同,因内化学组成相同的纤维,吸湿性不一定相同,因内部结构不同。部结构不同。(1 1)结晶度增大,吸湿性减小)结晶度增大,吸湿性减小(吸湿主要发生在无定形区)(吸湿主要发生在无定形区)如棉经丝光后,由于结晶度降低使吸湿性增加如棉经丝光后,由于结晶度降低使吸湿性增加(2 2)聚合度增大,游离基团减小,吸湿性减小)聚合度增大,游离基团减小,吸湿性减小如,如,棉棉:结晶度结晶度70%70%左右,聚
10、合度左右,聚合度10000,10000,回潮率回潮率8.5%8.5%粘胶粘胶:结晶度结晶度30%30%左右,聚合度左右,聚合度500500左右左右,回潮率回潮率13%13%粘胶吸湿性好于棉。粘胶吸湿性好于棉。143.3.纤维的比表面积和内部空隙纤维的比表面积和内部空隙(1)比表面积)比表面积 单位体积的纤维所具有的表面积。单位体积的纤维所具有的表面积。纤维的表面具有吸附作用。纤维的比表面积越纤维的表面具有吸附作用。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,吸湿大表面能越高,表面吸附的水分子数则越多,吸湿性越好。细纤维的比表面积大,故比粗纤维的吸湿性越好。细纤维的比表面积大,故比粗
11、纤维的吸湿性好些。成熟度差的棉吸湿较高。性好些。成熟度差的棉吸湿较高。(2)纤维内部孔隙)纤维内部孔隙 内部孔隙越多越大,水分子越易进入,纤维的内部孔隙越多越大,水分子越易进入,纤维的吸湿能力越强。吸湿能力越强。154.4.纤维内的伴生物和杂质纤维内的伴生物和杂质 纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。la.a.棉纤维中有含氮物质、果胶、棉蜡、脂肪等;棉纤维中有含氮物质、果胶、棉蜡、脂肪等;lb.b.羊毛表面的油脂羊毛表面的油脂(拒水)(拒水);lc.c.麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶;麻纤维的果胶和蚕丝中的丝胶;ld.d.化学纤维表面的油剂;化学纤维
12、表面的油剂;16一、相对湿度与平衡回潮率一、相对湿度与平衡回潮率 (温度恒定,大气湿度对回潮率的影响)(温度恒定,大气湿度对回潮率的影响)1.1.吸湿等温线和放湿等温线吸湿等温线和放湿等温线 吸湿等温线:在一定的大气压力和温度条件下,吸湿等温线:在一定的大气压力和温度条件下,干燥的纤维在不同的大气相对湿度下因吸湿而达到干燥的纤维在不同的大气相对湿度下因吸湿而达到的的平衡回潮率平衡回潮率与与大气相对湿度大气相对湿度的相关曲线。的相关曲线。放湿等温线:在大气压力和温度不变的条件下,放湿等温线:在大气压力和温度不变的条件下,平衡回潮率最大的纤维(大气相对湿度平衡回潮率最大的纤维(大气相对湿度100%
13、100%下平衡下平衡后)因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关后)因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。系曲线。第三节第三节 大气条件与纤维吸湿大气条件与纤维吸湿17 2.2.吸湿等温线的特点:吸湿等温线的特点:(1 1)曲线呈上升趋势。)曲线呈上升趋势。表明随着相对湿表明随着相对湿度的增大,回潮率增大。度的增大,回潮率增大。(2 2)曲线都呈反)曲线都呈反S S形。形。表明吸湿机理基表明吸湿机理基本一致。本一致。0-15%斜率大,吸湿速率快,极性基斜率大,吸湿速率快,极性基团吸水。团吸水。15%-70%斜率小,吸湿速率慢,间接斜率小,吸湿速率慢,间接吸附水。吸附水。70%-100
14、%斜率大,吸湿速率快,吸湿斜率大,吸湿速率快,吸湿膨胀,空隙增加。膨胀,空隙增加。(3 3)纤维种类不同,曲线的高低不)纤维种类不同,曲线的高低不同。同。表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿表明各种纤维的平衡回潮率在相同的湿度条件下是不同的。度条件下是不同的。18 吸湿等温线与温度有密切的依赖性,所以一般吸湿等温线与温度有密切的依赖性,所以一般是在是在标准温度标准温度下试验所得。不同温度时的吸湿等温下试验所得。不同温度时的吸湿等温线以棉为例,如下图所示。线以棉为例,如下图所示。19二、吸湿滞后性二、吸湿滞后性(纤维原有的湿度对平衡回潮率的影响)(纤维原有的湿度对平衡回潮率的影响)1.定义定义 同
15、种纤维在一定的大气温湿度条件下,从放湿达同种纤维在一定的大气温湿度条件下,从放湿达到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率,这到平衡的回潮率大于从吸湿达到的平衡回潮率,这一性能称为纤维的吸湿滞后性,也称一性能称为纤维的吸湿滞后性,也称“吸湿保守现吸湿保守现象象”。如下图所示:如下图所示:纤维吸、放湿与时间的关系纤维吸、放湿与时间的关系20 2.吸湿滞后性曲线吸湿滞后性曲线 纤维的吸湿滞后现象纤维的吸湿滞后现象 同一纤维的吸湿等温线同一纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合,而与放湿等温线并不重合,而形成吸湿滞后圈。形成吸湿滞后圈。湿滞的差值湿滞的差值(吸湿滞后性造成(吸湿滞后性造成的差值)的差值
16、)与纤维的吸湿性有关,与纤维的吸湿性有关,吸湿性好,差值大。吸湿性好,差值大。湿滞差值的大小还与纤湿滞差值的大小还与纤维原有的回潮率有关。如图维原有的回潮率有关。如图中中ab(由吸湿状态重新放湿),(由吸湿状态重新放湿),cd(由放湿状态重新吸湿)(由放湿状态重新吸湿)。大气相对湿度()大气相对湿度()21 a-b,c-d都处于吸湿等温都处于吸湿等温线和放湿等温线之间。线和放湿等温线之间。纤维的实际平衡回潮率纤维的实际平衡回潮率处于两条线之间的某一值,处于两条线之间的某一值,通常讲的平衡回潮率是指理通常讲的平衡回潮率是指理论平衡回潮率,即两曲线的论平衡回潮率,即两曲线的中间值。中间值。纤维的吸
17、湿滞后现象纤维的吸湿滞后现象223.吸湿滞后产生的原因吸湿滞后产生的原因 一般认为,吸湿时大分子间的连接点被迫拆一般认为,吸湿时大分子间的连接点被迫拆开,而与水分子形成氢健结合;放湿时,由于大开,而与水分子形成氢健结合;放湿时,由于大分子上较多的极性基团对水分子的吸引,阻止水分子上较多的极性基团对水分子的吸引,阻止水分子的离去,造成放湿时的平衡回潮率大。分子的离去,造成放湿时的平衡回潮率大。234.4.吸湿滞后对实际工作的指导意义吸湿滞后对实际工作的指导意义 (1 1)预调湿)预调湿 实验前将试样在标准状态下放置一定时间,使达到平实验前将试样在标准状态下放置一定时间,使达到平衡回潮率以减小回潮
18、率对纤维性质的影响。衡回潮率以减小回潮率对纤维性质的影响。预调湿:预先将材料在较低的温度烘燥预调湿:预先将材料在较低的温度烘燥(40405050,0.51h),使纤维的回潮率远低于),使纤维的回潮率远低于测试所要求的回潮率。然后再在标准状态下,使测试所要求的回潮率。然后再在标准状态下,使达到平衡回潮率。达到平衡回潮率。(2 2)车间温湿度调节)车间温湿度调节 l纤维处于放湿时:纤维处于放湿时:l纤维处于吸湿时:纤维处于吸湿时:车间的湿度车间的湿度 规定值规定值24三、大气温度与平衡回潮率三、大气温度与平衡回潮率(大气湿度恒定)(大气湿度恒定)1.吸湿等湿线吸湿等湿线 纤维在一定的大气压力下,相
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