第二章纤维的吸湿性质(讲稿)..doc

第二章 纤维的吸湿性质 五要素：纤维；条件；吸湿；变化；表征 纺织纤维一般都具有较好的吸湿性质，尤其是天然纤维、人造纤维素纤维和部分差别化纤维。 纤维的吸湿性质取决于纤维的结构、组成和所处的环境条件，并会使纤维的吸湿性能存在很大的差异。这不仅发生在不同纤维间，而且可能发生在同一纤维间。 然而，纤维吸湿后其形状和性质均会发生变化，影响纤维的加工和使用性质。这种影响可以是积极有利的，亦可能是消极不利的。 因此，纤维吸湿性的认识、描述、表征是极为重要的。 本章我们着重介绍： 纤维吸湿发生的机制与现象，定性和定量地描述纤维吸湿的理论与结果，纤维吸湿对纤维性质的影响，以及纤维吸湿放湿过程和含湿量（回潮率）的表征方法。 本章分五节对纤维吸湿特征进行讨论： §1. 纤维的吸湿机理与理论 §2. 纤维吸湿与大气条件 §3. 纤维吸放湿过程与滞后性 §4. 纤维吸湿对其性质的影响 §5. 纤维吸湿量的表示与测量 纤维吸湿机理与理论 吸湿机理与条件 1．定义： 纺织用纤维的吸湿本质是水分子在纤维上的吸附、逗留或存留、固着和传递或流动。纤维材料的结构和组成不同是导致纤维吸湿性不同的内在原因。 2．吸湿的分类： 1） 按可吸收水分量（回潮率）的大小大致可分为三类 强吸湿性材料，如棉、毛、丝、麻、粘胶、维纶，以及一些高吸湿性的改性纤维。 弱吸湿性纤维材料，如醋酸、锦纶、腈纶等纤维。 不吸湿纤维，如丙纶、乙纶、涤纶等常用纤维。这些不吸湿纤维最多只是在表面吸附一些附着水。 2）按纤维的吸湿形式可分为三类 为何纤维的吸湿性质有如此大的差异？人们对纤维材料的吸湿特征和机制进行的研究，给出了纤维吸湿的内在原因。这一研究可以追溯到上世纪初，至今已有近百年的历史了。众多研究结果认为纤维的吸湿形式可以为几种： 固相吸湿：其是指纤维中分子基团对水分子的化学吸附，水汽分子进入纤维体内，或称纤维分子间后，与纤维大分子上的活性官能团发生化学键接作用，而形成的稳定的侧基的吸附。（一般难以发生，更多的是指水分子进入纤维体内而无法析出的部分）。 液相吸湿：是指水分子的液相细滴的形式，附着在纤维体内的形式，其可在纤维分子间或纤维结构界面上移动或流动，属物理吸附。 汽相吸湿：是指水分子以单个分子在纤维体内空隙或表面游离转移或暂时停附状态的吸附方式。 液相和汽相吸附是通常概念中的吸湿形式，即水分子在一定条件下会停止运动而附着在纤维分子上或在一定条件下又能离开这一吸附状态游离外逸的吸、放湿过程。这一过程是动态的，而动态吸放湿过程的平衡为我们通常看到或测得的结果。 3．纤维吸湿的条件 水分子的这种吸附是有条件的，其运动和停止是需要空间和能量的，因此形成纤维能够吸着水分，并让水分子得以进入纤维的机制是纤维吸着水分的条件。 1）必要条件 纤维吸湿的必要条件是纤维的大分子上具有极性基团，即极性基团是吸着水分的基本条件。 构成纤维大分子的基团很多，但极性基团不多，常见的如： -OH；-COOH；-NH2；-CONH- 等。强吸湿性的纤维总会具有这种极性基团中的一种或一种以上，且其极性基团的含量，即单位分子长度上的量，很高。如：棉、麻、粘胶纤维的—OH基团；羊毛、蚕丝等的-COOH，-CONH-和-NH2 等。而锦纶中尽管亦有-CONH-键，但单位长度上的量较少。维纶也有此类特征，故吸湿总不如棉、麻纤维。 纤维分子的极性基团不仅可以导致对水分子的直接捕获吸着（直接水），还可以因吸着后的极化作用，使被直接吸着的水分子极化而吸另一个水分子（间接水）。而极性越高的基团，越易导致这种二次吸水，乃至多次吸水，这种直接吸水和间接吸水的形象表达，见图2—1。 图2-1 纤维大分子吸附直接水和间接水示意图 2）充分条件 纤维大分子中具有极性基团，并不一定能吸湿。极性基团的数目多，亦不一定意味着吸湿多。即具有必要条件，并不一定能吸湿。 如果极性基团的相互作用强，在空间形成规整的排列，则会导致分子间的有序排列结构——结晶结构。通常，这种稳定致密的结构，使水分子难以进入，故水分子无法被此结构内的极性基团所吸着。因此，纤维的吸湿还必须具备另一个条件，即纤维中或纤维分子间要具有足够的空间（或通道），以使水分子顺利通过和进入，并有足够的表面积和空隙存留水分子。此空间或称为纤维的自由通道是纤维吸湿的充分条件。 由于通常的吸湿概念是指物理吸附作用，因此通道和表面积的作用，显得更为重要。而这一特征参数直接与纤维的微细结构有关。纤维大分子的排列是规整还是混乱；是结晶部分多还是无序组份多；是堆砌致密还是疏松，都直接影响着纤维的吸湿性质。 如：人造纤维素纤维中的粘胶与富纤，两者吸湿性有很大的差异，原因就是普通粘胶的结晶度为40