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第四章 纤维的吸湿性
吸湿性：是指纺织材料从气态环境中吸着水分的能力。或纺织材料在空气中吸收或放出水蒸气的能力。
润湿性：是指纺织材料从水溶液中吸着水分的能力。
吸湿状态与多少影响到： 纤维的性能
纺织工艺
织物舒适性
纺织材料的计重核价
第一节 吸湿表征及吸湿机理
一、纤维的吸湿指标
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：Ga纺织材料湿重；G0 纺织材料干重。
目前基本上采用回潮率。
2．标准回潮率
（1）标准大气条件
国际标准中的规定为：
温度（T）：20± 3℃（热带为27℃）
相对湿度（RH%）：65± 3%
大气压力： 86~106 kPa
视各国地理环境而定。
国标准规定的为：
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 20±2℃，RH 65±2%；
二级标准：T 20±2℃，RH 65±3%；
三级标准：T 20±2℃，RH 65±5%。
（2）标准回潮率
——纺织材料在标准大气条件下，从吸湿达到平
衡时测得的平衡回潮率。
通常在标准大气条件下调湿24h以上，合成纤维调湿4h以上。
（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。
——以标准回潮率为依据，但不等于标准回潮率。
混纺纱的公定回潮率
其中：
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
常用纤维的标准状态下的回潮率和公定回潮率
纤维种类
标准回潮率（％）
公定回潮率（％）
原棉
7~8
11.1
苎麻（脱胶）
7~8
12
亚麻
8~-11
12
黄麻
12~16(生麻），9~13(熟麻）
14
细羊毛
15~17
--
洗净毛
--
15
山羊毛
--
15
干毛条
--
18.25
油毛条
--
19
桑蚕丝
8~9
11.0
粘胶纤维
13~15
13
醋酯纤维
4~7
7
涤纶
0.4~0.5
0.4
锦纶6
3.5~0.5
4.5
锦纶66
4.2~4.5
4.5
腈纶
1.2~2.0
2.0
维纶
4.5~5.0
5
丙纶
0
0
氯纶
--
0
氨纶
--
1
常用纱线的公定回潮率
天然纤维由于有杂质和伴生物，纱线的公定回潮率与纤维的公定回潮率不一致。
（4）标准重量
——纺织材料在公定回潮率时的重量。
二、纤维的吸湿机理
1. 吸着水分的种类
根据水分子在纤维中存在的方式不同，可分为三种：
（1）吸收水
——由于纤维中极性基团的极化作用而吸着的水。
吸收水是纤维吸湿的主要原因。
吸收水属于化学吸着，是一种化学键力，因此必然
有放热反应；
直接吸收水：由于纤维中亲水基团的作用而吸着的水
分子。
如: -0H, -COOH , -CONH- , -NH2
结合力较强，主要是氢键力，放出热量较多。
间接吸收水：其他被吸着的水分子。
a.由于水分子的极性再吸着的水分子 ；
b.纤维中其他物质的亲水基团所吸引的水分子。

结合力较弱，主要是范德华力，放出热量较少。
(2)粘着水（表面吸附水）
——纤维因表面能而吸附的水分子。
毛细水和粘着水属于物理吸着，是范德华力，没有明显的热反应， 吸附也比较快。
(3)毛细水
——纤维无定形区或纤维集合体纤维间存在空隙，由于毛细管的作用而吸收的水分 。与纤维结构（结晶度）和纤维集合体的结构有关
微毛细水：存在于纤维内部微小间隙之中的水分；
大毛细水：存在于纤维内部较大间隙之中的水分子。
（当湿度较高时）。
（4） 纤维中的伴生物和杂质
如：棉纤维中果胶 吸湿
脱脂棉吸湿 > 未脱脂棉
2．吸湿过程
水分子先吸附至纤维表面，水蒸气向纤维内部扩散，与纤维内大分子上的亲水性基团结合，水分子进入纤维的缝隙孔洞，形成毛细水。
第二节 大气条件与纤维吸湿
一、吸湿平衡与平衡回潮率
纤维吸、放湿是一个动态平衡的过程。
纤维材料的含湿量随所处的大气条件而变化。
吸湿平衡：纤维在单位时间内吸收的水分和放出
水分在数量上接近相等，这种现象称之。
平衡回潮率：将具有一定回潮率的纤维，放到一个新的大气条件下，它将立刻放湿 或吸湿，经过一定时间后，它的回潮率逐渐趋向于一个稳定的值，称为平衡回潮率。
特点： 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<放湿平衡所需时间；
4.吸湿平衡W不等于放湿平衡W。
二、吸放湿等温线(T一定，W-RH%的关系)
1.定义：
吸湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，纤维材料因吸湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线；
放湿等温线：在一定的大气压力和温度条件下，纤维材料因放湿达到的平衡回潮率与大气相对湿度的关系曲线。

2.常用纤维的吸湿等温线
特点：1.曲线都呈反S形，吸湿机理基本一致。
2.RH= 0%～15% 时，曲线的斜率比较大；
RH= 15%～70% 时，曲线的斜率比较小；
RH>70% 时，曲线斜率又明显地增大。
3.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。
吸湿等温线与温度有密切的依赖性，所以一般都是在标准温度下试验所得。如果温度过高过低，即使同一纤维，吸湿等温线的形状，也会有很大的不同。
三、吸湿滞后性（吸湿保守现象）
1.定义：同样的纤维在一定的大气温湿度条件下，
从放湿达到平衡和从吸湿达到平衡，两种
平衡回潮率不相等，前者大于后者，这种
现象称之。
2.产生原因：
a. 势能梯度及大分子链的排列结构。
b. 动力滞后等。
同一种纤维的吸湿等温线与放湿等温线并不重合，
而形成吸湿滞后圈。
吸湿滞后值（即差值）与纤维的吸湿能力和相对
湿度有关。在同一相对湿度条件下，吸湿性大的
纤维，差值比较大。
据资料表明，在标准状态下，差值为：
羊毛 2.0%， 粘纤 1.8%～2.0%，
蚕丝 1.2%， 棉 0.9%， 锦纶 0.25% ，
涤纶等 吸湿等温线和放温等温线则基本重合。
吸湿滞后圈图
3.应用
a.调湿和预调湿：
调湿：纺织材料具有一定的吸湿性，故实验前，
需要将试样统一在标准状态下放置一定
时间，使达到平衡回潮率。
预调湿： 为避免纤维因吸湿滞后性所造成的误差，
需预先将材料在较低的温度下烘燥（一
般为40～50 ℃去湿0.5～l h），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，使达到平衡回潮
率。
b.车间温湿度调节
如：纤维处于放湿时，车间空气的RH%<规定值；
纤维处于吸湿时, 车间空气的RH%>规定值。
四、吸湿等湿线（RH%一定，W-T的关系曲线)
1.定义：纤维在一定的大气压力下，相对湿度一
定时，平衡回潮率随温度而变化的曲线，
称为吸湿等湿线。
2.曲线：
一般规律：温度愈高，平衡回潮率愈低。但
在高温高湿的条件下，由于纤维的热膨胀等
原因，平衡回潮率略有增加。
返回
羊毛和棉的吸湿等湿线
第三节 影响纤维吸湿的因素
影响纤维回潮率的因素有内因和外因两个方面。
内在因素包括：
化学结构-纤维大分子亲水基团的数量和极性的强弱；
聚集态结构-纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少；
形态结构-纤维比表面积的大小，截面形状、粗细及表面粗糙程度；纤维伴生物的性质和含量 。

外在条件包括：温湿度；气压；原来回潮率的大小。
(一)纤维内在因素
1．亲水基团的作用
纤维大分子中，亲水基团的多少和极性强弱
均能影响其吸湿能力的大小。数量越多，极
性越强，纤维的吸湿能力越高。
各种基团对 纤维素纤维，蛋白质纤维， 合成纤维吸水性都有很大影响。
如：羟基（-OH）、 酰胺基（-NHCO-)、羧基
（-COOH）、氨基(-NH2)等。
与水分子的亲和力很大，能与水分子形
成化学结合水（吸收水）。
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：
主链上含有亲水性的酰胺基、氨基（一NH2）
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：
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——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。
2．纤维的结晶度
纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。在同样的结晶度下，微晶体的大小对吸湿性也有影响。一般来说，晶体小的吸湿性较大。
如： 棉经丝光后，由于结晶度降低使吸湿量增加； 棉和粘胶—同属纤维素纤维，每一个葡萄糖剩基上都含有3个一OH，但棉纤维的结晶度为70％左右，而粘胶纤维仅30％左右，W粘胶>W棉。
纤维无定形区内缝隙孔洞越多越大，纤维吸湿能力越强。
如：粘胶纤维结构比棉纤维疏松，缝隙孔洞多，
是其吸湿能力远高于棉的原因之一；
合成纤维结构一般比较致密，而天然纤维组
织中有微隙，这也是天然纤维的吸湿能力远
大于合成纤维的原因之一。
3．纤维的比表面积
纤维的比表面积越大，表面能也就越大，
表面吸附能力越强，吸附的水分子数也
越多，吸湿性越好。细纤维的比表面积
大，比粗纤维的回潮率偏大些。
4．纤维内的伴生物和杂质
a. 棉
b. 羊毛
c. 麻
d. 化学纤维表面的油剂
（二）外界因素
1．温度的影响
在一般的情况下，随着空气和纤维材料温度
的提高，纤维的平衡回潮率将会下降。

2．相对湿度的影响
在一定温度条件下，相对湿度越高，空气中水
蒸气的压力越大，也即是单位体积空气内的
水分子数目越多，水分子到达纤维表面的机会
越多，纤维的吸湿也就较多。
在温度和湿度这两个因素：
对亲水性纤维来说，相对湿度对回潮率
的影响是主要的， 对疏水性的合成纤维
来说，温度对回潮率的影响明显。
3.气压的影响
4.纤维原来回潮率大小的影响
由吸湿滞后性我们可知，当纤维材料置于一新的大气条件下时，其从放湿达到平衡时的回潮率要高于从吸湿达到的回潮率。故纤维原来回潮率大小也有一定的影响。
第四节 吸湿对纤维性质的影响
一、 对重量的影响
Gk=Go*（100+Wk）/100
Gk=Ga*（100+Wk）/（100+Wa）
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。
纤维的膨胀值可用直径、长度、截面积和
体积的增大率如下式：
Sd=⊿D/D； Sl=⊿L/L； Sa=⊿A/A；

Sv=⊿V /V
式中：D、L、A、V—纤维原来的直径、长度、
截面积和体积；
⊿D、⊿L、⊿A、⊿V —纤维膨胀后，其直径、
长度、截面积和体积的增加值。
各种纤维在水中的膨胀性能表
纤维吸湿膨胀具有明显的各向异性，即 Sd>Sl。
同一纤维，可根据吸湿膨胀后各向异性的大小来判断大分子的取向度。
不利之处： 使织物变厚、变硬，是造成织物收缩的原因之一。
三、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。
几种纤维密度随回潮率变化图
四、对机械性质的影响
纤维吸湿后，其力学性质如强力、伸长、弹性、
刚度等随之变化。
对强力的影响：
a.一般规律是W增加，其强力会下降；
b.吸湿能力差的纤维，W增加，强力变化不太显著
合成纤维由于较弱，所以吸湿后强力的降低。
c.棉、麻纤维，吸湿后强力反而增加；
常见纤维在润湿状态下强伸度变化表
*对纤维伸长率的影响：
W增加，伸长率有所增加；
这是因为水分子进入纤维内部后，减弱了大分子
间的结合力，使它在受外力作用时容易伸直和产生
相对滑移的缘故。
*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。
温湿度对纺织加工的影响很大，主要就是由于纤维吸湿后机械性能发生变化引起的。
如回潮率太低，则纤维或纱线的刚性变大，加工中
易于断裂，如回潮率太高，则纤维中的杂质难于清
除同时易于相互纠缠成结或绕在机件上，影响加工
的正常进行。
.纤维的刚性和弹性还影响到纤维的相互抱合，
使纱线的结构和质量受到影响；吸湿性对纤维
变形的影响，反映在加工成品如纱线和织物的
长度或尺寸上的不稳定。
五、对热学性质的影响
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：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837.4～1256J。
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，单位为J/g（干纤维）。
吸湿能力强的纤维，其吸湿积分热也大。
各种纤维的吸湿积分热
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
六、对电学性质的影响
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。
应用：电阻式和电容式电气测湿仪。
七、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。
第四节 吸湿性的测试方法
吸湿性的测试方法：分为直接法与间接法两大类。
一.直接测定法
——称得湿重Ga，去除水分后得干重G0，根据定
义求得W。

具体的测试方法有：
1.烘箱法
2.红外线辐射法
3.高频加热干燥法
4.吸湿剂干燥法
5.真空干燥法
烘箱法测试
1.原理
2.取样
3.确定试验参数
4．试验步骤
优点：检验历史长，测得的结果比较稳定；
缺点：耗电量大，时间长，并易损坏试样；
纤维内的一些油脂或其他物质的挥
发，影响测定结果的真实性；
干重不是绝对的干重。
红外线辐射法
利用红外线灯泡发出来的红外线照射试样，能量高，穿透力强，使材料内部在短时间内达到很高的温度，将水分去除。
一般情况下只要5～20min即可烘干。
优点：烘干迅速、耗电量省、设备简单；
缺点：试验结果不稳定
（温度无法控制，能量分布也不均匀，
局部过热而使材料烘焦变质）
高频加热干燥法
——利用高频电磁波在物质内部产生热量以去除水。
高频介质加热法或电容加热法（频率范围为1～
100MHZ）；
微波加热法（频率范围是800～3000MHZ）。
优点：从材料内部产生高热，一次烘燥量也比较大，迅速而均匀；加热设备直接作用于被烘燥的物体上，热损失小；
缺点：设备费用高，投资多、耗电量大，运转和维
修费用较高， 水汽蒸发过快，常引起纤维曝裂；
微波对人体有害，必须很好加以屏蔽。
吸湿剂干燥法
将纺织材料和强烈的吸湿剂放在同一个密闭的容器
内，利用吸湿剂 吸收空气中的水分，使容器内空气
的相对湿度达到0%。
吸湿剂：干燥的五氧化二磷粉末（效果最好）；
干燥氯化钙颗粒状（最常用）。
优点：比较准确
缺点：适用于小量试样，否则吸不干，成本高，费时长（一般在室温下达到真正吸干约需4～6周的时间）。
真空干燥法
将试样放在密闭的容器中抽取真空，在一定的真空
度下，再对容器 用电阻丝加热，加热的温度可以自动控制。一定时间后由于水汽被出除， 真空度变小用差压法即可推算水分的含量。
优点：不需要称取干重，工作简便，试样用量很少；
可在较低温度（60～70°C）下将试样中的
水分去除,烘干时间减少且可避免材料氧化
变质.测定结果精确可靠而设备费用也不高。
二.间接测定法
——利用纺织材料中含水多少与某些性质密切相
关的原理，通过测试这些性质来推测含水率
或回潮率。
特点：不用去除材料中的水分，不损坏试样，速度
很快,可以不接触试样在生产上可用作连续
测定，便于对回潮自动监控；
影响因素较多，在稳定性、准确性和适应性
欠佳。
1.电容式测湿仪（较少用）
2.电阻测湿仪
电容式测湿仪
——以一定量的纤维材料，放在一定容量的
电容器中，由于纺织 材料和水的介电常
数相差很大，随着材料中含水的多少使
电容量发生变化，即可推测含水率或回
潮率的大小。
电阻测湿仪
利用纤维在不同的回潮率下具有不同的电阻值来进
行测定。
多数纤维当RH=30%～90%，M和ρm的关系是：
ρm·Mn =K
式中：K——常数（与试样的数量、松紧程度、温度和电压等有关）；
n——常数（随试样种类而定的）。
有：极板式、插针式和罗拉式等。
1．名词解释：
吸湿平衡 吸湿等温线 吸湿等湿线 平衡回潮率 吸湿滞后性 标准大气条件
2．为什么粘胶纤维的吸湿能力大于棉，合成纤维的吸湿能力低于天然纤维？
3．为什么必须将纤维放在标准温湿度条件下一定时间调湿后才可进行物理性能的测试？当纤维含水较多时还需先经预调湿？
4．烘箱法测试纺织材料吸湿性能的原理是什么？其有哪三种称重方式？试比较它们之间的差异。
5．一批腈纶重1000kg，取50g试样烘干后称得其干重为49.2g，求该批腈纶的回潮率和标准重量。（腈纶的公定回潮率为2.0%）
6．计算55/45棉/涤混纺纱的公定回潮率。
7．试分析影响纺织材料吸湿性的诸因素。
8．说明纤维吸湿后体积、密度、强度、伸长率、摩擦系数的变化。

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