影响纺织纤维回潮率内在因素与外界因素！吸湿对纺织纤维性质 ...

影响纤维回潮率的因素有内因和外因两方面，而外因也是通过内因起作用的。

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纤维内在因素包括纤维大分子亲水基团的多少和亲水性的强弱、纤维的结晶度、纤维内孔隙的大小和多少、纤维比表面积的大小以及纤维伴生物的性质和含量等，它们对纤维回潮率的大小均有影响，纤维在空气中吸湿能力的强弱，主要决定于它的内因。

但是，周围空气条件、放置时间的长短以及吸湿放湿过程等外界因素，对于一种具体纤维来说，也是不可忽视的外在因素。

      影响纺织纤维回潮率内在因素 01 亲水基团的作用 纤维大分子中，亲水基团的多少和亲水基极性的强弱均能影响其吸湿能力的大小。

如羟基（-OH）、酰胺基（-CONH）、胺基（-NH2)、羧基（-COOH）等都是较强的亲水基团，它们与水分了的亲和力很大，能与水分子形成化学结合水（或称吸收水）。

这类基团越多，纤维的吸湿能力越高。

    图1 酰胺基化学式   纤维素纤维，如棉、粘胶纤维、铜氨纤维等，大分子中的每一个葡萄糖剩基含有3个羟基，所以吸湿性较大。

醋酯纤维中大部分羟基都被乙酰基取代，而乙酰基（-COCH3)对水的吸引力又不强，因此醋酯纤维的吸湿性较低。

蛋白质纤维的主链上含有亲水性的酰胺基（-CONH)，侧链中含有羟基（-OH）、胺基（-NH2)、羧基（-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。

合成纤维含有亲水基团不多，所以吸湿性都较差，维纶大分子中含有羧基（-COOH)，但经缩醛化后一部分羟基被封闭，所以吸湿性减小，但在合成纤维中其吸湿能力还算好；锦纶6、锦纶66的大分子中，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基团氰基（ -CN)，故吸湿能力小；涤纶、丙纶中缺少亲水性基团，故吸湿能力极差，尤其是丙纶基本不吸湿。

02 纤维的结晶度 纤维分于在结晶区中能够紧密地集聚而成有规则的排列图像，这时由于活性基在分子间形成了交键，如氢键、盐式键、双硫键等，因此水分子就不易渗入，若要产生吸湿作用就须打开这些交键，显然这是困难的，因而纤维的吸湿作用主要产生在无定形区。

纤维分子结构中，无定形区所占的百分比和吸湿性能有着密切的关系。

纤维的结晶度越低，吸湿能力就越强。

例如棉和粘胶纤维，虽然它们的每一个葡萄糖剩基上都有3个羟基，但由于棉纤维的结晶度为70％左右，而粘胶纤维仅30％左右，所以粘胶纤维的吸湿能力比棉纤维高得多。

03 纤维的比表面积和内部空隙 图2 粘胶纤维的横截面图 纤维的比表面越大，表面能也越多，表面吸附能力越强，纤维表面吸附的水分子数也越多，表现为吸湿性越好。

所以细纤维较粗纤维的回潮率偏大些。

纤维内的孔隙越多越大，水分子越容易进入，毛细管凝结水可增加，使纤维吸湿能力越强。

粘胶纤维结构比棉纤维疏松，粘胶纤维的吸湿能力高于棉纤维；合成纤维结构一般比较致密；而天然纤维组织中有微隙，天然纤维的吸湿能力远大于合成纤维。

04 纤维内的伴生物和杂质 纤维的各种伴生物杂质对吸湿能力有影响。

      此外。

天然纤维在采集和初步加工过程中，总会留有一定数量的杂质，这些杂质往往具有较高的吸湿能力。

因此，纤维中含杂多少的因素，对回潮率也有一定的影响。

  影响纺织纤维回潮率的外界因素 01 相对湿度的影响 在一定温度条件下，相对湿度越高，空气中水气分压力越大，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，纤维的吸湿也就越多。

在一定温度条件下，纤维回潮率与空气相对湿度关系的示意曲线如图3所示。

吸收水分在起始阶段随着相对湿度的提高迅速增加，而后趋于不再增加；而毛细管凝结水在起始阶段增加缓慢，到相对湿度较高则迅速增加，因此纤维回潮率随着相对湿度的提高而增加的曲线呈反S形。

合成纤维由于大分子上缺乏亲水基团，结构又较紧密，因此吸湿性差，吸湿等温线反S形不明显。

    图3纤维回潮率和相对湿度关系的示意曲线   02 温度的影响 在温度和相对湿度这两个影响因素中，对亲水性纤维来说，相对湿度对回潮率的影响是主要的。

而对疏水性的合成纤维来说，温度对回潮率的影响也很明显。

在相对湿度相同的条件下，空气温度低时，水分子活动能量小。

一旦水分子与纤维亲水基团结合后就不易再分离。

空气温度高时，水分子活动能量大，纤维分子的热振动能也随之增大，会削弱水分子与纤维大分子中亲水基团的结合力，使水分子易于从纤维内逸出。

同时，存在于纤维内部空隙中的液态水蒸发的蒸气压也随之上升。

因此，在一般情况下，随着空气和纤维材料温度的提高，纤维的平衡回潮率会下降。

图4、图5、图6和图7分别为棉纤维、毛纤维、粘胶纤维和锦纶66在不同温度时的吸湿等温线。

      吸湿对纺织纤维性质的影响 01 对重量的影响 纺织纤维材料的重量，实际上都是一定回潮率下的重量。

如果疏忽了回潮率这一因素，将使重量有误差。

持别是在生产中，由于纺织生产技术的高度机械化和连续性，生产量很大，同时加工时间短，周转快，因而即使原料的回潮率在计算时误差很小，在产品和半成品的总产量上造成的差错也会很大，往往给生产管理造成混乱，必须加以充分注意。

02 对长度和横截面积的影响 纤维吸湿后体积膨胀，其长度和横截面积都发生膨胀，而且这种膨胀表现了明显的各向异性。

纤维吸湿后在长度方向的膨胀很小，而在直径方向膨胀很多，一些资料给出，纤维在充分润湿以后截面积的增长率如下：棉为45％~50％，羊毛为30％~37％，粘胶纤维为50％~100％，苎麻为30％~35％，蚕丝为19％~30％,锦纶为1.6％~3.2％。

而长度方向的增长率如下：天然纤维为0.1％~l.7％，粘胶纤维为3.7％~4.8％，锦纶为1.0％~6.9％。

      纤维吸湿后的膨胀，特别是横向膨胀，不仅使织物变厚、变硬，而且是造成织物收缩的原因之一。

湿态的收缩，一般叫做缩水。

织物浸水后，纤维吸湿膨胀，使纱线的直径变粗，织物中纱线的弯曲程度增大，同时相互挤紧，使织物在经向或纬向比吸湿前需要占用较长的纱线，其结果是使织物收缩。

不过纤维的吸湿膨胀也有有利的一面，例如。

水龙带和雨衣可以利用它们遇水后因纤维变粗使组织更加紧密，而使水更难透过。

又如，纤维膨胀在织物的起皱、干燥和染色等工艺过程中，也是一个重要因素。

03 对密度的影响 吸湿对纤维密度的影响，开始时是随着回潮率的增大而密度上升，以后又下降，这是由于回潮率小时，吸附的水分子与纤维呈氢键结合，而氢键长度短于范德华力结合的长度。

因而纤维吸附水分子后增加的体积比原来水分子体积小，故密度有所增加。

实验证明，多数吸湿性较好的纤维在回潮率为4％~6％时密度最大，以后随着水分子的大量进入，纤维的体积膨胀，密度反而降低。

纤维的密度与它的含湿量关系很大，在密度测定时，必须加以注意。

图2为几种纤维密度随回潮率变化的情况。

      04 对力学性质的影响 纺织纤维材料吸湿的多少，对它的力学性质的影响很大，绝大多数纤维随着回潮率的增加而强力下降，其中粘胶纤维表现尤为突出，但棉麻等天然纤维素纤维的强力则随着回潮率的上升而上升。

所有纤维的断裂伸长率都是随着回潮率的升高而增大的。

常见几种纤维在润湿状态下的强伸度变化见表1。

随着回潮率的增加，纤维的塑性变形增加，并且变得柔软容易变形，纤维的表面摩擦系数随着回潮率的增加而变大。

      05 对热学性质的影响 空气中的水分子被纤维大分子的极性基团所吸引而与之结合，使分子的动能降低，必然伴随着能量的转换，用热的形式释放出来。

纤维在给定回潮率时吸着1g水放出的热量，称为吸湿微分热，单位为J/g水。

各种干燥纤维的吸湿微分热大致接近，约为837~1256J/g水。

在一定温度下，1g重的绝对干燥纤维从开始吸湿到完全润湿时所放出的总热量，称为吸湿积分热，单位为J/g干纤维。

吸湿能力强的纤维，其吸湿积分热也大。

常见纤维的吸湿积分热见表2。

      纺织纤维吸湿和放湿的速率以及吸湿放湿量对衣着的舒适性有影响。

当干燥的纤维暴露在一定相对湿度的大气中，会吸收水蒸气并放出热量，这使纤维中水蒸气的压力和纤维本身的温度升高，而使吸湿速度减慢。

回潮率高的纤维放湿时需要吸收热量，这使纤维中水蒸气压力和纤维本身的温度降低，而使放湿速度降低。

这就好比气候突变时添加了保护性阻尼机构，这对人体生理上的体温调节有利，吸湿放热对服装的保暖性有利。

但这一特性对纤维材料的储存不利，库存时如果空气潮湿，通风不良，就会导致纤维吸湿放热而引起霉变，甚至会引起火灾。

06 对电学性质的影响 高聚物的特殊分子结构，赋予纤维高的电绝缘性能，其体积比电阻在109~1014数量级。

天然纤维的伴生物，往往使它的绝缘性变差，其中极其微量的杂质和水具有导电性，所以纤维吸收水分以后，绝缘性能下降，介电系数上升，介电损耗因素增大，纺织纤维由于具有绝缘性，故可作为绝缘材料。

但这种高的绝缘性在纺织品加工中，因纤维与纤维或与其他机件的摩擦，产生静电现象，破坏了纤维的正常运动，影响纺织纤维加工的正常进行。

洗净后的羊毛和化纤在纺织纤维加工中都有这类问题。

纤维的回潮率增大，可使纤维的电阻大大下降，例如羊毛在相对湿度为10％时的体积比电阻约为1013Ω・cm，在相对湿度为90％时体积比电阻下降到107Ω・cm以下。

生产实践表明，体积比电阻在109Ω・cm以下，纺织加工就比较顺利。

因此在生产过程中，温湿度的掌握十分重要。

但对于抗静电来说，还需要采取其他有效的办法。

纤维回潮率的变化引起电阻和介电系数的变化，根据这个原理可间接测得纤维回潮率，电阻式和电容式测湿仪就是采用这种原理设计的。

07 对光学性质的影响 纤维的光学性质中，与回潮率密切有关的是折射率。

当纤维的回潮率升高时，纤维的光折射率下降。

这也是由于水分子进入纤维后，引起分子结构作某些改变造成的。

  综上所述，纤维的吸湿性与纤维的外表形态以及各种物理性质都有关系，如水分含量不同，不仅重量发生差异，纤维所表现的各项性能也发生很大变化，可见吸湿是纺织纤维材料最重要的性质之一。

因此，在检验纤维及其产品的各项性质时，都必须考虑这一因素，并在统一规定的标准状态下进行检验。

如果在实际工作中，由于条件限制或为了迅速取得试验结果，不能在标准态下进行，必须注明当时的温湿度条件，如有可能时，要进行必要的修正。

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