1、第四章 纤维的物理性能一、纤维的比热p73也称比热容，是指单位质量的纤维，在温度变化1时所吸收或放出的热量，即：式中：C0干纤维的比热（J/gK），m干纤维的质量，t温度的变化，q纤维吸收或放出的热量。相同质量的不同纤维，在升高相等温度时，比热大的纤维获得比热大的纤维获得的热量应当大于比热小的纤维的热量应当大于比热小的纤维;若给予相同的热量，比热大的纤维温升小比热大的纤维温升小，而比热小的纤维温升大。Tmqc0表4-1 干燥纤维的比热p73纤维比热（J/gK）（室温）纤维比热（J/gK）（室温）蚕丝纤维羊毛纤维涤纶纤维腈纶纤维醋酯纤维粘胶纤维1.3861.3611.3401.5071.4641
2、.261.35锦纶纤维锦纶6纤维棉纤维粘胶纤维亚麻纤维玻璃纤维2.0521.8401.211.341.3571.3440.670对含有水份的纤维、比热值会有很大变化，纺织加工是一个水加工工艺，干燥含水的纤维是常规的工艺过程，所以，含湿纤维的比热比干纤维的更重要。这时温度变化1时所吸收或放出的热量，除纤维外，还应有纤维中的水份。P73图4-1 羊毛的比热容、温度和回潮率的关系p74 二、纤维的导热性p74 纤维内部及其集合体纤维间孔隙内充满空气，在有温差的情况下，热量总是从高温向低温传递从高温向低温传递导热性，抵抗这种传递的能力则称为保暖性保暖性。导热性用导热系数表示，单位是kJ（mkh）。是指
3、当纤维材料的厚度为1m且两侧表面之间的温度差为1时，1h内从1平米的纤维面积中通过的热量（KJ）。值越小，表示该纤维的导热性越低，其绝热性或保暖性越高。tTFQa在纤维材料的厚度为a的时候，通过该材料厚度的热量称为热传导率 tTFQak式中：Q通过制品的热量（KJ），a制品的厚度（m），F制品的面积（m2），T温差（），t时间（h）。表4-2 纤维、空气和水的导热系数（室温20）KJ（mkh）P75纤维纤维纤维棉纤维0.2550.264羊毛纤维0.1880.197蚕丝纤维0.1800.197粘胶纤维0.1970.255醋脂纤维0.180锦纶纤维0.751.21涤纶纤维0.301腈纶纤维0.18
4、4丙纶纤维0.791.09氯纶纤维0.151空气0.092水2.15静止空气是最好的热绝缘体静止空气是最好的热绝缘体。纤维材料的保暖性主要取决于纤维层中夹持的空气数量和状态。但一旦空气发生流动，保暖性就大大降低。P75水的导热系数较大水的导热系数较大，随着纤维回潮率的增高，纤维的导热系数会增大，而保暖性下降。影响纤维导热性能的因素（1）分子量的大小 在同一温度下，分子量越高。（2）温度与回潮率的影响 T 水分越多，越大，保暖性越差 （3）纤维集合体的体积重量 保暖与否主要取决于纤维层中夹持的静止空气数量。纤维层中夹持的空气越多，则纤维层的绝热性越好.一旦夹持的空气流动，保暖性将大大降低。纤维层
5、的体积重量在0.03-0.06g/cm3，最小，保暖性最好。三、纤维的热裂解与纤维的三态转变p75-78（一）加热过程中的物相变化两种类型：（1）一种是先随温度升高脱去水份脱去水份，然后氧化降解氧化降解，直接由固态裂解为由固态裂解为气体和碳素残渣气体和碳素残渣。许多天然纤维素纤维、天然蛋白质纤维、再生纤维均属这一种类型。（2）一种也是先随温度升高脱去水分脱去水分，随后纤维开始由固态（玻璃态）固态（玻璃态）转变为有高形变能力的高弹态高弹态，或者从近似于玻璃态的低高弹态转变为高弹态，再继续升高温度，纤维成为流动态的熔体（粘流态）粘流态），再升高温度便开始热裂解热裂解。像涤纶、锦纶这样一些合成纤维，
6、日常使用温度下为玻璃态，丙纶纤维日常使用的是近似玻璃态的低高弹态。（二）热塑性纤维的三态转变纤维物理状态有加热后发生“三态转变”的特点称为热塑性纤维。p75（二）热塑性纤维的三态转变（二）热塑性纤维的三态转变p76-77p76-77玻璃态玻璃态：分子链段运动被冻结，显现脆性，类似普通玻璃性能。在温度比较低时，表现出有类似于刚体的性能。高弹态高弹态：分子链段运动加剧，出现高弹变形，类似橡胶的特性。表现为类似于橡胶橡胶的性能。粘流态粘流态：大分子开始变形，表现出液体流动液体流动的特性。表4-3 一些纤维的热特性温度 p78纤维软化点（）熔点（）热分解温度（）玻璃化温度（）棉纤维羊毛纤维蚕丝纤维锦纶
7、6纤维锦纶66纤维涤纶纤维腈纶纤维维纶纤维丙纶纤维氯纶纤维醋酯纤维180160180235240238240190240干：220230 水中：110121176901002002302152202502602552603272252391631861802002603003412432874164103122873364750475067、81、12580100、140150851582186 三态转变温度p78 1.玻璃化温度Tg 非晶态高聚物大分子链段开始运动的最低温度，或由玻璃态向高弹态转变的温度。影响Tg的因素：化学组成的影响；分子量和交键作用；混合、接枝及共聚的影响；增塑剂的作用。
8、凡是使链的柔性增加，使分子间作用力下降的结构因素都会使Tg2.流动温度(Tf)非晶态高聚物大分子链相互滑动的温度，或由高弹态向粘流态转变的温度。熔点温度Tm 高聚物结晶全部熔化时的温度，或晶态高聚物大分子链相互滑动的温度。3.分解点温度Td 高聚物大分子主链产生断裂的温度。高分子的链结构与形态高分子的链结构与形态旋转图每逆时针旋转60o的构象分解旋转过程中构象不断变化，位能（U）也不断变化。旋转的难易取决于旋转位能的的高低，位能越低越容易旋转。分子结构不同，位能不同，一般电负性大、取代基多或大，位能越大。反式旁式重式顺式重式旁式反式60o60o60o60o60o60o0o60o120o180o
9、240o300o360oU旋转过程中的位能变化CCCC高分子链的内旋转共轭双键共轭双键由于分子链整个形成共轭体系，造成旋转困难，故只有刚性而无柔性旋转困难，故只有刚性而无柔性。如聚乙炔CHCHCHCHCHCHCHCH聚苯常见高分子主链的柔性规律常见高分子主链的柔性规律OSNCCC非共轭CCCOCH2COCNHNHCNH取代基的影响（性质、体积、数量、位置）取代基的影响（性质、体积、数量、位置）取代基的性质对高分子链柔性的影响（极性）取代基的性质对高分子链柔性的影响（极性）规律：规律：极性，作用力，位能，内旋转，柔性。实例：实例：取代基极性分子间力柔性刚性系数Tg(K)PEH 小 小 大 1.6
10、3 160 PVC Cl 3.32 355 PAN CN 大 大 小 2.37 369OOOO整个分子链的运动（重心发生位移）整个分子链的运动（重心发生位移）条件：存在分子间或内的干扰和纠缠时，不能实现整个分子链的运动；在溶液和熔融状态下，通过链段一方向的运动可以实现整个分子链的运动。存在干扰、纠缠时的整个分子链运动干扰点纠缠点溶液及熔融状态下的整个分子链运动高聚物的聚集态结构高聚物聚集态与小分子物质的聚集态、相态的对应关系高聚物聚集态与小分子物质的聚集态、相态的对应关系气态气相小分子物质的聚集态小分子物质的聚集态 液态液相小分子物质的相态小分子物质的相态固态晶相一、分子间的相互作用一、分子间
11、的相互作用作用力的类型作用力的类型共价键主价力（又称化学键）配位键作用力的类型离子键次价力（又称分子间力，包括：范德华力、氢键）粘流态非晶态晶态固态高聚物聚集态（力学、分子热运动特征分类）（热力学特征分类）高聚物的物理状态高聚物的物理状态线型非晶态高聚物的物理状态与线型非晶态高聚物的物理状态与平均相对分子质量平均相对分子质量M、温度、温度T的关系的关系二、结晶态高聚物的物理状态二、结晶态高聚物的物理状态结晶态高聚物的形变结晶态高聚物的形变-温度曲线温度曲线MT玻璃态高弹态黏流态过渡区TgTf高弹态、黏流态及两者之间的过渡区均随相对分子质量和温度的增加而变宽。12形变%TgTmTfT/1-相对分
12、子质量较小2-相对分子质量很大高聚物的物理状态高聚物的物理状态结晶态高聚物的物理状态结晶态高聚物的物理状态注意：注意：由于高弹态对成型加工不利，因此，一般情况下，对结晶态高聚物而言要严格控制相对分子质量，防止很大造成的不良影响。结晶态高聚物的物理状态结晶态高聚物的物理状态玻璃态黏流态黏流态玻璃态 高弹态M较小较小M很大很大高聚物的各种特征温度与测定高聚物的各种特征温度与测定常见的高聚物特征温度常见的高聚物特征温度一、玻璃化温度一、玻璃化温度定义定义高聚物分子链开始运动或冻结的温度。玻璃化温度的使用价值玻璃化温度的使用价值玻璃温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度；是作为橡胶使用的最低温度。影
13、响玻璃化温度的因素影响玻璃化温度的因素高聚物特征温度Tg-玻璃化温度（glass-transition temperature）Tm-熔点（melting point）Tf-黏流温度（viscous flow temperature）Ts-软化温度（softening temperature）Td-热分解温度（thermal destruction temperature）Tb-脆化温度（brittlenss temperature）高聚物的各种特征温度高聚物的各种特征温度影响玻璃化温度的因素主链柔性分子间作用力相对分子质量交联共聚增塑剂升温速度外力大小作用时间四、纤维的耐热性、燃烧性和热稳定
14、性p781.耐热性 耐热性指纤维经过短时间的高温作用，回到常温时，其机械性能的变化程度耐机械性能的变化程度耐短短时间高温的性能时间高温的性能。随着温度的升高而强度降低的程度表示。热稳定性纤维耐长时间高温耐长时间高温的性能。纤维剩余强度（）（20）（未加热前的强度为100%）在100条件下加热后在130条件下加热后20天80天20天80天棉纤维亚麻纤维苎麻纤维蚕丝纤维粘胶纤维锦纶纤维涤纶纤维腈纶纤维玻璃纤维92706273908210010010068412639624396100100382412442195911001012632137555100常用纤维耐热性：天然纤维：棉麻、蚕丝羊毛；人
15、造纤维：粘胶棉；合成纤维：涤纶腈纶锦纶维纶；碳纤维、玻璃纤维相当好；涤纶的耐热性与热稳定性均较好；锦纶的耐热性较好，但热稳定性差。纤维的燃烧性能 p79（1）可燃性指标（表示纤维容不容易燃烧）：点燃温度、发火点 点燃温度或发火点越低，纤维越容易燃烧。（2）耐燃性指标（表示纤维经不经得起燃烧）极限氧指数 LOI（Limit Oxygen Index）：纤维点燃后，在氧、氮大气里维持燃烧所需要的最低含氧量体积百分数。LOI越大，说明材料难燃。LOI=%100222的体积的体积的体积NOO P80 阻燃指降低材料在火焰中的可燃性，减慢火焰蔓延速度，当火焰移去后能很快自熄。提高纤维制品难燃性的途径(1
16、)制造难燃纤维:在纺丝原液中加入防火剂或用合成的难燃聚合物纺丝(2)阻燃整理:阻燃剂处理(3)通过与难燃纤维混纺，以提高纤维的难燃性。(4)在普通纤维上与反应性阻燃剂进行接枝共聚，或通过阻燃整理而赋予纤维以阻燃性，即阻燃改性的表面处理法。纤维的热塑性和热定型P80 热塑性将合成纤维或制品加热到Tg以上温度，并加一定外力强迫其变形，然后冷却并去除外力，这种变形就可固定下来，以后遇到TTg，会发生收缩。纤维导电性能（电阻）p83 可将通过纤维的电流分为两部分：一部分为穿过纤维体积的漏电电流Iv，另一部分为穿过纤维表面的漏电电流Is，因此相应的电阻也可以分为两部分，即体积电阻Rv和表面电阻Rs。（1
17、）体积比电阻（v，cm）纤维通过长1cm，截面积为1 cm2材料时的电阻值。S为测量电极的面积（cm2），d为纤维材料的厚度（cm）（2）表面比电阻（S，）电流通过长、宽都为1cm材料时的电阻值。式中L为电极长度（cm），b为平行电极间距离（cm）（3）质量比电阻（m，g/cm2）电流通过长1cm，质量为1g材料时的电阻值。m=v m易测，应用较多。第二节 纤维的电性能 dSRvvbLRSs 影响纤维比电阻的因素（1）回潮率：Wm（2）温度：T，导电性能增加 (3)结构:纤维化学结构影响吸湿，影响电阻。纤维的超分子结构也影响纤维的电阻，纤维的结晶度增大，电阻变大，但纤维的取向度增加，电阻反而下
18、降。（4）纤维上的附着物：油剂、棉蜡、油脂的存在，。二、纤维的静电p86 静电现象及产生原因 纤维在加工中要受到各种机件的作用，由于纤维与机械以及纤维与纤维间的摩擦，必会聚集起许多电荷从而产生静电。静电的危害与应用 危害：粘接和分散、吸附飞花与尘埃、放电等；应用：静电植绒、静电吸尘、粉末塑料的静电喷涂等。衡量静电的有关指标（1）静电量/单位面积；（2）静电压（kv）；（3）比电阻；（4）半衰期：纺织材料上的静电衰减到原始值一半时所需的时间。锦纶 粘胶 棉 蚕丝 麻 醋酯 聚乙烯醇 涤纶 腈纶 氯纶 丙纶 乙纶 氯纶正电荷 负电荷 意义：精细面粉的筛选 4.减少或防止静电现象的方法 机器接地 提
19、高空气的相对湿度 改善摩擦条件 导电纤维的应用 静电消除器（电离空气）加抗静电剂（纤维油剂）织物防静电整理 三、纤维的介电性质 p87 纤维的介电常数 （1）定义 在电场中，由于介质极化而引起相反电场，将使电容器的电容变化，其变化的倍数称为介电常数。其数值为：物理意义：是表示材料在电场中被极化的程度。反映材料的储电能力。0caiCC影响大小的因素p87内因1.电介质的密度：体积重量或密度愈大，纤维间的空气量，；2.极化率：纤维分子极化程度，；3.纤维分子量：分子量，。外因1.温度：一方面T，另一方面：T；2.频率：用直流电压，最大；f；3.回潮率：W，（水的最大）材料的介电常数（频率f50Hz
20、，T=2025，RH=65%）材料或纤维材料或纤维介电常数介电常数材料或纤维材料或纤维介电常数介电常数棉棉6涤纶涤纶3.02羊毛羊毛6锦纶锦纶4蚕丝蚕丝4.2水水8081粘纤粘纤7.7真空真空1醋纤醋纤3.56.4空气空气1第三节 纤维的光性能p89 纤维的光泽（1）纤维光泽的形成 纤维的光泽实际上是：正反射光、表面散射反射光和来自内部的散射反射光的共同贡献。评价光泽应同时考虑两个方面：反射光量的大小和反射光量的分布规律 反射光量很大，分布不均匀“极光”；反射光量很大，分布较均匀“肥光”。2）影响纤维光泽的因素：a.纤维的微原纤结构 b.纤维的形态结构：c.化纤中加TiO2可消光二、纤维的双折
21、射（略略 p91-96)平行偏振光沿非光轴方向投射到纤维上时，除了在界面上产生反射光外，进入纤维的光线被分解成两条折射光，称之为纤维的双折射。其中一条：寻常光（简称o光），遵守折射定律，振动面光轴，n；另一条：非寻常光（简称e光），不遵守折射定律，振动面光轴，n。双折射率：n=n-n影响双折射大小的因素（1）取向度取向度，各向异性显著，双折射率。当全部大分子与纤维纤维轴平行排列时，双折射最大。当大分子排列紊乱时，双折射为0。（2）大分子本身的不对称性凡是大分子链呈曲折状或螺旋状，或主链上有侧基，都会使双折射率下降。腈纶有螺旋状主链、三醋酯纤维分子上的侧基多，故n是负值。纤维双折射率的测定方法及
22、应用 测量：测量：浸没法；（寻找倍克线，测得表层折射率）光程差法，D=d（n-n）用石英楔子补偿法测出D和d。应用：应用：（1）用于判明纤维分子的取向程度 n大，取向度大。（2）用于判明管状纤维的孔径或棉纤维的成熟度纺织纤维的折射率纺织纤维的折射率纤维纤维折射率折射率nnn-n棉棉1.5731.5811.5241.5340.0410.051苎麻苎麻1.5951.5991.5271.5400.0570.068亚麻亚麻1.5941.5320.062羊毛羊毛1.5531.5561.5421.5470.0090.012桑蚕丝桑蚕丝1.5781.5380.040粘胶纤维粘胶纤维1.5391.5501.5
23、141.5230.0180.036三醋酯纤维三醋酯纤维1.4741.479-0.005涤纶涤纶1.7251.5370.188锦纶锦纶6 61.5681.5150.040锦纶锦纶66661.5701.5801.5201.5300.053腈纶腈纶1.5001.5101.5001.510-0.0050维纶维纶1.5471.5220.025各种颜色的波长与波长范围（各种颜色的波长与波长范围（mm）颜色感觉颜色感觉标准波长标准波长波长范围波长范围红色红色700620-780橙色橙色610595-620黄色黄色580575-595绿色绿色510480575蓝色蓝色470450480紫色紫色42038045
24、0 纤维的颜色(补充）补充）纤维的颜色取决于纤维对不同波长色光的吸收和反射能力。天然纤维的颜色：取决于品种（即天然色素）；生长过程中的外界因素 合成纤维的颜色：取决于原料（是否含有杂质）；纺丝工艺（如温度、加热时间 等）三、纤维的耐光性p96 1.定义：纺织材料抵抗光照的能力。“老化”-纤维在贮存和穿用过程中，因受各种大气因素的综合作用，性能会逐渐恶化，如变色、变硬、变脆、发粘、透明度下降、失去光泽、强度下降、破裂等，直到丧失使用价值。纤维经长期光照，会发生不同程度的裂解，使大分子断裂，分子量下降，强度下降。TiO2的存在会加速裂解。2常用纤维耐光性大致顺序：腈纶羊毛麻棉粘胶涤纶锦纶蚕丝日光照
25、射时间与纤维强度的损失日光照射时间与纤维强度的损失 纤维纤维日晒时间（日晒时间（h）强度损失（强度损失（%）棉棉94050亚麻、大麻亚麻、大麻110050羊毛羊毛112050蚕丝蚕丝20050粘胶纤维粘胶纤维90060涤纶涤纶600 60锦纶锦纶20036腈纶腈纶9001625第四节第四节纤维的吸湿性纤维的吸湿性p97一、吸湿指标及常用术语1回潮率与含水率 回潮率W：纺织材料中所含水分重量对纺织材料干重的百分比。含水率M：纺织材料中所含水分重量对纺织材料湿重的百分比。式中：纺织材料湿重；纺织材料干重。100(%)100(%)000aaaGGGMGGGWaG0G2标准回潮率 标准大气条件下，从吸
26、湿达到平衡时测得的平衡回潮率。国际标准中规定的标准大气条件为国际标准中规定的标准大气条件为：温度（T）为20（热带为27），相对湿度（RH）为65%，大气压力为86106kPa，视各国地理环境而定。我国我国：大气压力1个标准大气压，即101.3kPa（760mmHg柱），温、湿度的波动范围：一级标准：T 202，RH 652%；二级标准：T 202，RH 653%；三级标准：T 202，RH 655%；纺织材料在实验测试前需在标准大气条件下调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上即可。3.公定回潮率(Wk)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。混纺纱的公定回潮率 其中：
27、Wi（%）混纺材料中第i种纤维的公定回潮率；Pi（%）混纺材料中第i种纤维的干重混纺比。4.标准重量 Gk 纺织材料在公定回潮率时的重量。iiPWW（）混%1%1%)1(0akakkWWGWGG常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率 纤维种类纤维种类标准回潮率（标准回潮率（%）公定回潮率公定回潮率（%）原棉原棉78111苎麻（脱胶）苎麻（脱胶）7812亚麻亚麻81112黄麻黄麻1216（生麻），（生麻），913（熟麻）（熟麻）14细羊毛细羊毛1517-洗净毛洗净毛-15山羊毛山羊毛-15干毛条干毛条-18.25油毛条油毛条-19纤维种类纤维种类标准回潮
28、标准回潮率（率（%）公定回潮率公定回潮率（%）桑蚕丝桑蚕丝8911.0粘胶纤维粘胶纤维131513醋酯纤维醋酯纤维477涤纶涤纶0.40.50.4锦纶锦纶63.50.54.5锦纶锦纶66424.54.5腈纶腈纶1.22.02.0维纶维纶4.55.05丙纶丙纶00氯纶氯纶-0氨纶氨纶-1常用纱线纱线的公定回潮率 纱线种类纱线种类公定回潮率（公定回潮率（%）纱线种类纱线种类公定回潮率（公定回潮率（%）棉纱棉纱8.5（英制（英制9.89）粘胶纱及长丝粘胶纱及长丝13苎麻纱苎麻纱10粘胶针织绒线（内销）粘胶针织绒线（内销）8亚麻纱亚麻纱12粘胶针织绒线（外销）粘胶针织绒线（外销）13经梳毛纱经梳毛纱1
29、6涤纶纱及长丝涤纶纱及长丝0.4粗梳毛纱粗梳毛纱15锦纶纱及长丝锦纶纱及长丝4.5羊毛绒线（国内）羊毛绒线（国内）10腈纶纱腈纶纱2羊毛绒线（外销）羊毛绒线（外销）15维纶纱维纶纱5羊毛针织绒线羊毛针织绒线15涤棉纱（涤棉纱（65/35）3.2（英制（英制3.7）绢纺蚕丝绢纺蚕丝11二、吸湿机理p99（一）水分子水分子在纤维大分子和原纤结构中的存在形式存在形式 第一批水分子亲水基团直接直接吸收，以后再吸附重叠吸附重叠成为间接吸收水，也可由纤维中其他物质的亲水基团所吸引。纤维高聚物中常见的亲水极性基团：羟基，酰胺基，氨羟基，酰胺基，氨基、羧基基、羧基等。天然动物纤维和植物纤维（包括再生纤维）含有
30、较多的亲水基团合成纤维大多数不含有亲水基团，吸湿能力较低。吸湿：纤维从环境中吸收水分脱湿：纤维向环境放出水分 在一定条件下达到平衡（二二）水分子在纤维聚集态结构中的存在形式p100 纤维的吸湿主要发生在无定形区发生在无定形区。大分子取向度取向度对吸湿性影响很小影响很小，聚合度有一定影响。（三）纤维内部结构）纤维内部结构-结晶度结晶度吸湿作用主要发生在非结晶区发生在非结晶区，水分进入结晶区量很少。（四）比表面积：比表面积越大，吸湿能力愈强。纤维表面分子具有比内层分子多余的能量表面能表面能，表面能使液体向表面收缩表面张力。表面张力。（五）伴生物的性质和含量有些成分能吸着水分，而有些不易吸着水分 特
31、点：1.都是对数曲线；2.起始段快，以后减慢直至平衡；3.吸湿平衡所需要的时间70%时，曲线斜率明显地增大。原因：水分进入纤维内部较大的间隙，纤维产生膨化，毛细水大量增加，表面吸附能力也大大增强。纤维种类不同，曲线的高低不同吸湿能力强的在上方，如羊毛、粘胶；吸湿能力差的在下方，如腈纶、涤纶等。吸湿等湿线p103：相对湿度一定时，平相对湿度一定时，平衡回潮率随温度变化衡回潮率随温度变化的曲线。的曲线。（RH%一定，W-T的关系曲线）当纤维周围空气的温度较高时，水分子逸出纤维的动能增加，容易离开纤维，纤维的平衡回潮率较小，一般是温度一般是温度越高，回潮率越小，越高，回潮率越小，但在高温高湿时，由于
32、纤维的热膨胀等原因，随温度的增高纤维回潮率会略有增加。四、纤维吸湿的影响因素p103（一）纤维内在因素1亲水基团的作用:纤维大分子中，亲水基团的数目和种类均能影响吸湿能力的大小，如羟基（一OH）、酰胺基（一CONH）、胺基（一NH2）、羧基（一COOH）等都是较强的亲水基团。2结晶度的影响:纤维的吸湿作用主要是产生在无定形区域。纤维的结晶度越低、吸湿能力就越强。3伴生物和杂质的影响 例如：未精练丝比精练丝吸湿性好；棉纤维中含氮物质、果胶较其主要成分更能吸着水分，而蜡质、脂肪不易吸着水分，因此棉纤维脱脂程度越高，其吸湿能力越好；羊毛表面附的油脂如果含量高，则吸湿能力减小。4比表面积的影响 单位重
33、量的纤维所具有的表面积称比表面积，比表面积愈大、纤维吸湿性也愈大，这是因为纤维表面分子具有比内层分子多余的能量，称为表面能，表面积愈大，表面能也愈多，表面能有尽量使液体表面收缩的趋向，这就是表面张力。同种纤维则表面积愈大吸附量愈大，吸湿性也愈好。不同纤维的吸湿差异不同纤维的吸湿差异（补充）（补充）纤维素纤维：纤维素纤维：如棉、粘纤、铜氨等纤维，大分子中的每一葡萄糖剩基含有3个-OH，在水分子和-OH之间可形成氢键，所以吸湿性较大。醋酯纤维中大部分羟基都被乙酸基（-COCH3）取代，而乙酸基对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维的吸湿性较低。蛋白质纤维：蛋白质纤维：主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一N
34、H2）、羧基（一COOH）等亲水性基团，因此吸湿性很好，尤其是羊毛，侧链中亲水基团较蚕丝更多，故其吸湿性优于蚕丝。合成纤维：合成纤维：含有亲水基团不多，故吸湿性都较差。维纶大分子中含有羟基（一OH），经缩醛化后一部分羟基被封闭，吸湿性减小，但在合纤中其吸湿能力最好。锦纶6、锦纶66 大分子中，每6个碳原子上含有一个酰胺基（-CONH-），所以也具有一定的吸湿能力。腈纶大分子中只有亲水性弱的极性基团氰基（-CN），故吸湿能力小。涤纶、丙纶中因缺少亲水性基团，故吸湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。此外，大分子聚合度低的纤维，如果大分子端基是亲水性基团，其吸湿能力也较强。（二）外界因素大气压大气压;
35、温度温度;相对湿度相对湿度一定温度条件下，相对湿度愈高、空气中的水气分压力愈大，单位体积空气中水分子数目愈多，一、吸湿平衡：吸湿平衡时间的影响因素纤维吸湿性强弱纤维吸湿性强弱纤维集合体密度纤维集合体密度原始回潮率原始回潮率环境温度环境温度纤维表面空气流速纤维表面空气流速吸湿对纤维性质的影响吸湿对纤维性质的影响p104-106 一、对重量的影响 其中：G0干重。二、对长度和横截面积的影响 纤维吸湿后体积膨胀，横向膨胀大而纵向膨胀小，表现出明显的各向异性。1%1%)1(0kakkWGWGG各种纤维在水中的膨胀性能表 纤维种类纤维种类Sd(%)Sl(%)Sa(%)Sv(%)棉棉2030-404242
36、44蚕丝蚕丝16.318.71.31.6193032羊毛羊毛1517-25263641粘胶纤维粘胶纤维25523.74.85011474127铜氨纤维铜氨纤维325326566268107醋酯纤维醋酯纤维9140.10.368-纤维结构与吸湿率 纤维大分子结构上的极性基团极性基团吸湿中心吸湿中心 主要的极性基团 羟基 氨基 极性基团越多，吸湿率越大极性基团越多，吸湿率越大 吸湿发生在无定形区和结晶区表面 吸水量与无定形区含量成正比吸水量与无定形区含量成正比粘胶纤维与棉纤维的吸湿比相 对 湿 度（%）520406080吸湿比1.99 2.132.082.031.98 吸湿的实用意义服用性 舒适性
37、（吸湿排汗）抗静电性 防污性 影响纤维溶胀 影响机械性能 干湿强度 应力应变曲线 纤维贸易（干湿重量不同）对密度的影响 W增加，纤维密度增加；大多数纤维在 W=4%6%时密度最大。W再增加，纤维密度逐渐变小，因为纤维体积显著膨胀，而水的比重小于纤维。对机械性质的影响 1.对强力的影响：（1）一般规律是W增加，其强力会下降；（2）吸湿能力差的纤维，W增加，强力变化不太显著。（3）棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；2.对纤维伸长率的影响：W增加，伸长率有所增加。水分子进入纤维内部后，使它在受外力作用时容易伸直和产生相对滑移。3.对纤维的脆性、硬性有所减小，塑性变形增加，摩擦系数有所增加。常见纤维在润
38、湿状态下强伸度变化表 纤维种类纤维种类湿干断裂强度比（湿干断裂强度比（%）湿干断裂伸长比（湿干断裂伸长比（%）棉棉110130106110麻麻110130122毛毛7694110140桑蚕丝桑蚕丝80145柞蚕丝柞蚕丝110172粘胶粘胶4060125135涤纶涤纶100100锦纶锦纶8090105110腈纶腈纶9095125维纶维纶8590115125 纤维溶胀1.溶胀异向性 现象：横向溶胀 纵向溶胀 原因：原因：纵向主要是共价键，难以伸长纵向主要是共价键，难以伸长横向主要是氢键和范德华力，易拆散横向主要是氢键和范德华力，易拆散2.纤维溶解性 水中只溶胀、不溶解 原因：水不能拆散水不能拆散纤
39、维中结晶结晶 纤维溶胀的实用意义 利于染整加工染整加工 孔洞增大，化学试剂易于进入；产生缩水：溶胀越大，织物缩水率越大；影响织物手感：溶胀后变粗，织物变厚变硬 影响织物机械性能；对热学性质的影响p106 纤维吸湿放热1.原因：由于空气中的水分子被纤维大分子上的极性基因所吸引而与之结合，分子的动能降低而转换为热能被释放出来的缘故。2.指标：吸湿微分热：吸湿微分热：纤维在给定回潮率时吸着1克水放出的热量。单位为J/g（水）各种干燥纤维的吸湿微分热大致接近，约为837.41256J。吸湿积分热：在一定的温度下，1g干燥纤维从某一回潮率吸湿到达完全润湿，所放出的总热量称为，单位为J/g（干纤维）。吸湿
40、能力强的纤维，其吸湿积分热也大。3.应用（1）吸湿放热与保暖性（2）吸湿放热与纺织材料储存（3）吸湿放热与热工计算各种纤维的吸湿积分热 纤维种类纤维种类吸湿积分热（吸湿积分热（J/g干纤维）干纤维）纤维种类纤维种类吸湿积分热（吸湿积分热（J/g干纤维）干纤维）棉棉46.1醋酯纤维醋酯纤维34.3苎麻苎麻46.5涤纶涤纶3.4羊毛羊毛112.6锦纶锦纶30.6蚕丝蚕丝69.1腈纶腈纶7.1粘胶纤维粘胶纤维105.5维纶维纶35.2 对电学性质的影响p106 高聚物的特殊分子结构，赋予纤维具有高的电绝缘性能。纤维吸湿绝缘性能下降，介电系数上升，介电损耗因素增大。使纤维的比电阻下降，减缓静电现象。应
41、用：电阻式和电容式电气测湿仪。对光学性质的影响当纤维的回潮率升高时，纤维的光折射率下降。是由于水分子进人纤维后，引起分子结构作某些改变造成的。吸湿性的测试方式一、直接法：根据吸湿指标的定义，直接测量出公式中的各个参数：G干，G湿，关键：烘干和称重。二、间接测定法：利用某些物理量，如电阻，介电系数，外来辐射的吸收等和材料回潮率间的关系间接测得回潮率。电阻式测湿仪：事先对一定回潮率的纤维和电阻值作好标定。影响因素：（1）试样的回潮率分布是否均匀。（2）测量范围：一般应在满量程的20-75%范围内读数，避免起始端和满刻端使用。（3）温度影响：结果要进行温度修正。（4）除水以外，棉蜡，油脂，丝胶，油剂等都会使电阻降低。（5）纤维集合体的结构状态 END
