第四章 纤维的吸湿性
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纺织材料学(于伟东-中国纺织出版社)课后答案第一章纤维的分类及发展2、棉,麻,丝,毛纤维的主要特性是什么?试述理由及应该进行的评价。
棉纤维的主要特性:细长柔软,吸湿性好(多层状带中腔结构,有天然扭转),耐强碱,耐有机溶剂,耐漂白剂以及隔热耐热(带有果胶和蜡质,分布于表皮初生层);弹性和弹性恢复性较差,不耐强无机酸,易发霉,易燃。
麻纤维的主要特性:麻纤维比棉纤维粗硬,吸湿性好,强度高,变形能力好,纤维以挺爽为特征,麻的细度和均匀性是其特性的主要指标。
(结构成分和棉相似单细胞物质。
)丝纤维的特性:具有高强伸度,纤维细而柔软,平滑有弹性,吸湿性好,织物有光泽,有独特“丝鸣”感,不耐酸碱(主要成分为蛋白质)毛纤维的特性:高弹性(有天然卷曲),吸湿性好,易染色,不易沾污,耐酸不耐碱(角蛋白分子侧基多样性),有毡化性(表面鳞片排列的方向性和纤维有高弹性)。
3、试述再生纤维与天然纤维和与合成纤维的区别,其在结构和性能上有何异同?在命名上如何区分?答:一、命名再生纤维:“原料名称+浆+纤维” 或“ 原料名称+黏胶”。
天然纤维:直接根据纤维来源命名,丝纤维是根据“植物名+蚕丝”构成。
合成纤维:以化学组成为主,并形成学名及缩写代码,商用名为辅,形成商品名或俗称名。
二、区别再生纤维:已天然高聚物为原材料制成浆液,其化学组成基本不变并高纯净化后的纤维。
天然纤维:天然纤维是取自植物、动物、矿物中的纤维。
其中植物纤维主要组成物质为纤维素,并含有少量木质素、半纤维素等。
动物纤维主要组成物质为蛋白质,但蛋白质的化学组成由较大差异。
矿物纤维有SiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO。
合成纤维:以石油、煤、天然气及一些农副产品为原料制成单体,经化学合成为高聚物,纺制的纤维7、试述高性能纤维与功能纤维的区别依据及给出理由。
高性能纤维(HPF)主要指高强、高模、耐高温和耐化学作用纤维,是高承载能力和高耐久性的功能纤维。
功能纤维是满足某种特殊要求和用途的纤维,即纤维具有某特定的物理和化学性质。
第三章1、棉纤维按纤维初加工分类,籽棉:带有棉籽的棉花。
皮棉(原棉):去除棉籽所得到的棉纤维。
锯齿棉:用锯齿轧花机加工的皮棉皮辊棉:用皮辊轧花机加工的皮棉化学组成纤维素,半纤维素,可溶性糖类,脂质,脂肪,灰分,色素(彩色棉)形态和微观结构形态:棉纤维因沿根部切断,故根端开口顶端封闭,呈现具有中腔和扭转的扁平带状外观微观结构:棉纤维的截面由外至内主要由表皮层、初生层、次生层和中腔四个部分组成。
性质,如吸湿性,耐酸碱性一般规律是回潮率增加,纤维强力下降,但棉纤维吸湿后强力反而增加。
棉纤维具有较好的吸湿性不耐酸,利用该性质可生产涤棉烂花布一般情况下在碱中不会被破坏,但会扭转纤维素结晶构型,使纤维膨化。
可进行丝光处理2麻纤维加工工艺:鲜叶片—刮麻—锤洗—压水—烘干—拣洗分级—打包第四章1羊毛纤维羊毛的形态结构----卷曲及其原因;正、偏皮质非均匀分布的结果结构,如皮质层:从外向里:鳞片层、皮质层、髓质层(仅粗羊毛中有缩绒性:毛纤维在湿、热条件下经外力反复作用,纤维之间相互穿插纠缠,纤维集合体逐渐收缩变得紧密,称之羊毛的缩绒性成因:内因:缩绒是各项性能的综合反映。
定向摩擦效应、优良的回弹性和天然卷曲是缩绒的内在原因。
外因:温湿度、外力作用等是促进羊毛缩绒的外因防缩方法:氧化法(降解法),树脂法(添加法)耐酸碱性:属耐酸性较好的纤维,羊毛对碱的稳定性较差2、蚕丝蚕丝组成:由丝素和丝胶两种蛋白质组成结构:纵向形态表面光滑,粗细均匀,少数地方有粗细变化和疵点横向形态不规则的椭圆形或略呈三角第五章化学纤维1黏胶纤维:结构特征—皮芯结构种类:1按纤维素的来源分:木浆粘胶、棉浆粘胶、草浆粘胶、竹浆粘胶、麻浆粘胶。
2按结构分:普通粘胶纤维、高湿模量粘胶纤维、强力粘胶纤维、新溶剂粘胶纤维用途:普通粘胶纤维可纯纺也可混纺,一般作为衣料(纯纺、混纺)、被面和装饰织物。
性能:吸湿性是传统化学纤维中最高的六大纶:涤纶,丙纶,腈纶,维纶,氯纶,芳纶涤纶的性能:吸湿染色性,耐热性好,耐磨性,耐弱碱不耐强碱,对无机酸和有机酸都较稳定锦纶的性能:耐热性差,强伸性,回弹性,耐磨性(最好),耐光性差耐磨性--锦纶,耐晒性--腈纶,弹性—氨纶第七章纱线纱线分类,纱线结构分:短纤纱,单丝纱,特殊纱加捻,捻缩:多根长丝或纱线经过加捻后,使原先平行于纤维线的纤维沿轴向扭转变成螺旋状,各根纤维沿轴向的投影长度较加捻前长度缩短称捻缩:捻度:纱条在退捻前的规定长度内的捻回数捻系数:反映不同粗细纱线的加捻程度,值越大加捻程度越大,可根据纱线的捻度和特数(或支数)计算而得。
纤维的吸湿性1. 引言纤维是我们日常生活中不可或缺的材料,它们可以用于制作衣物、家具和其他各种用品。
然而,纤维的吸湿性是纤维品质一个重要的性能指标之一。
本文将探讨纤维的吸湿性以及其重要性。
2. 纤维的吸湿性是什么?纤维的吸湿性是指纤维对空气中水汽的吸收能力。
在实际生活中,我们经常可以感受到一些衣物在潮湿的天气中会变得湿润,这正是纤维吸湿的结果。
纤维的吸湿性取决于其化学成分和结构。
3. 纤维吸湿性的重要性3.1 保持舒适纤维的吸湿性可以帮助调节人体的湿度,使人感觉更加舒适。
尤其在夏季高温天气中,具有良好吸湿性的纤维能够帮助人体散发出多余的热量,减轻炎热感。
3.2 防止静电在干燥的环境中,纤维摩擦会产生静电,使衣物或其他物品容易吸附灰尘等杂质。
具有较好吸湿性的纤维可以减少静电的产生,保持物品清洁。
4. 纤维吸湿性测试方法4.1 吸湿率测定通过将一定数量的纤维样品暴露在特定湿度的环境中,测量样品吸收水分的重量变化,计算吸湿率。
4.2 饱和吸湿量测定将纤维样品置于100%相对湿度的环境中,测量其吸收的最大水分量,即饱和吸湿量。
5. 常见具有良好吸湿性的纤维材料5.1 棉纤维棉纤维是一种天然吸湿性能优良的纤维材料,天然棉纤维内部有许多细小的毛细管,可以有效吸收水分。
5.2 麻纤维麻纤维也具有较好的吸湿性能,透气性好,适合夏季穿着。
6. 结论纤维的吸湿性是纤维重要的性能之一,对于衣物的舒适度和质量有着重要的影响。
通过适当的测试方法和选择具有良好吸湿性的纤维材料,可以制作出更加符合人体需求的产品。
7. 参考文献1.Smith, J. (2018). The importance of fiber moisture absorption. TextileJournal, 15(2), 45-56.2.Brown, A. et al. (2019). Testing methods for fiber moisture absorption.Materials Science Review, 28(3), 112-125.以上是关于纤维的吸湿性的文档内容,希望对您有所帮助。
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
100G G W G -=
⨯ (4-1) 0
100G G M G
-=⨯ (4-2)
其间相互关系为:
100100M W M
=
- 或
100100W 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 100100100100
k
W W 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b i 的加权平均。
n
k i i 1
/100
i W bW ==∑ (4-5)
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/%
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
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;a C 为直接吸收水分子数;b C 为间接吸收水分子数,则:
a b C C C =+ (4-6)
a 1qc C e -=- (4-7)
b 1q
c 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。
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
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。
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
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20~30 ≈040~42 42~44 蚕丝16.3~18.7 1.3~1.6 19 30~32 羊毛15~17 ≈025~26 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
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1011~1018数量级。
在相对湿度较高时,纤维的质量比电阻下降到106~108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
纤维种类润湿热(J/g) 微分热(J/g)
棉纤维46.1 1240
羊毛纤维112.6 1340
苎麻纤维46.5 -
蚕丝纤维69.1 -
醋酯纤维34.3 1240
锦纶纤维30.6 1050
涤纶纤维 3.4 -
腈纶纤维7.1 -
维纶纤维35.2 -
2. 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。