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纤维回潮率与相对湿度间的关系

关注:577     发表时间:2017-11-13 12:55:29

纤维回潮率与相对湿度间的关系


1. 吸湿滞后性

       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时,两种平衡回潮率不相等,从放湿达到的平衡回潮率总是高于从吸湿平衡得到的平衡回潮率,如图2-2所示。纺织材料吸、放湿所产生的这种现象称为吸湿滞后性或称吸湿保守性。

     

  纤维吸湿滞后性的原因可以用水分子进入或离开纤维引起纤维干、湿结构的变化来解释。在纤维中的非晶区或晶区的界面间,纤维大分子链上的亲水基团相互形成横向结合键---氢键,即带有较多的横向联结键。当环境大气的相对湿度增加时,大气中的水分子进入纤维时需要克服这些纤维分子间的氢键力,才能被纤维吸收,纤维也由于结构变成了湿结构。当外界蒸汽压降低或相对湿度降低时,水分子运动克服阻力可逸出纤维,使纤维回到干结构,干、湿结构的变化为:


带有较多横向结合键的干结构→ (水分子克服横向结合力进入纤维)带有较少横向结合键的湿结构

带有较少横向结合键的湿结构→(水分子逸出,纤维分子间横向结合键重建)带有较多横向结合键的干结构

      

 由于结构具有保持不变的倾向,横向结合键的拆开和重建需要时间或有一个滞后,因此,纤维的吸湿和放湿存在有滞后性。

      干结构中分子间是横向结合键,湿结构中有吸收水分子,假设将此两种不同结构的试样放到同一环境条件下时,大气中水分子进入干结构时要克服横向结合键才能进入,而当水分子一旦离开纤维时,由于原来的纤维分子间距离很近,很容易重建横向结合键。所以,大气中的水分子进入干结构较困难。而对湿结构状态来说,水分子由纤维内向外散逸后,因纤维分子间距离较大,再重建纤维分子间的结合键要比大气中水分子重新进入逸出水分子的位置要困难得多,或大气中的水分子进入纤维的几率比纤维分子间建立结合键要大,所以,湿结构得的纤维比干结构纤维具有较高的回潮率,从而产生了纤维的吸湿滞后性。


2. 纤维的吸湿等温线

       在一定的温度条件下,纤维材料因吸湿达到平衡回潮率和大气相对湿度间的关系曲线,称为纤维的吸湿等温线。不同纤维的吸湿性能是不同的。

由图可见,在相同的相对湿度条件下,不同纤维的吸湿平衡回潮率是不相同的。天然及再生纤维的吸湿性能比合成纤维要好得多。

       

虽然不同纤维材料得吸湿等温线不相同,但曲线的形状都是反S形,这说明它们的吸湿机理本质上是一致的。相对湿度较小时,曲线斜率比较大,因为纤维中极性基团直接吸收水。当相对湿度在15%-70%左右范围内,曲线斜率较小,由于纤维内表面已被水分子所覆盖,再进入纤维的水分子活动性大,在动态平衡下,吸着比较困难,水分子进入纤维内部较大的空隙,形成毛细水特别时由于纤维本身的膨胀,使空隙增加,毛细水大量增加,进一步增加了回潮率上升的速度。


       在一定温度条件下,纤维材料由放湿达到平衡回潮率和大气相对湿度间的关系曲线,称为放湿等温线。由于纤维的吸湿滞后性,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,如图2-所示。吸湿滞后的差值与纤维的吸湿能力有关。一般规律是吸湿性大的纤维差值比较大,而吸湿性比较差的涤纶等合成纤维,吸湿等温线与放湿等温线则基本重合。


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