亲水性纤维及纺织品.ppt

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1、第十一章亲水性纤维及纺织品第一节概述与天然纤维相比，大多数合成纤维是疏水性的，吸湿性和透气性差，易产生静电，易沾污和易燃等，制成的衣料(尤其是内衣)在服用过程中不如天然纤维舒适。天然纤维棉、麻、丝、毛均属于亲水性纤维，而合成纤维涤纶、腈纶、丙纶均为疏水性纤维；为了改进合成纤维服用材料的舒适性和卫生性，人们将涤纶、腈纶、锦纶(聚酰胺)、丙纶等合成纤维通过化学或物理改性制成亲水性纤维。为改进合成纤维亲水性，最早采用的方法是与天然纤维混纺．1967年德国拜耳公司开发出一种在水中不溶胀的亲水性聚丙烯腈纤维。该纤维具有皮芯双重结构，芯部沿纤维轴向有许多微孔，皮层也有

2、导孔与芯部贯通。这种多孔结构使纤维的润湿和吸水性接近棉纤维，而去湿速度是棉纤维的2—3倍，相对密度也较普通聚丙烯腈纤维小30％左右。与此同时，日本的三菱人造丝、旭化成、爱克斯伦以及意大利蒙特公司也相继开发和试制出亲水性聚丙烯腈纤维。此外，日本的帝人、东丽、尤尼吉卡及东洋纺等公司先后研制出亲水性聚酯和聚酰胺纤维。第二节纤维的亲水性就纺织纤维而言，亲水性一般是指纤维吸收水分并将水分向邻近纤维输送的能力。一般习惯上将纤维的亲水性按机理分成吸湿性和吸水性两种形式。气态水分受到纤维表面和内部的化学及物理作用而被吸收，这种性质称为纤维的吸湿性。吸湿性主要取决于纤维的化

3、学结构，与物理结构的关系较小。纤维的吸湿性的强弱常用吸湿率表示。它指单位质量的绝干纤维在一定温湿条件(如20℃，相对湿度65％)下所能吸收的水分量。吸湿性对纤维的力学性质、电学性质及热性质等都有影响。一般来说，纤维的模量、强度、弹性回复等均因纤维吸湿而降低。纤维的吸湿性好，不易产生静电，有利于纺织染整加工，穿着舒适性好。纤维吸收水分后，其耐热性有所减弱，特别是在水中，纤维高分子的玻璃化温度有明显的降低，容易发生变形或导致纤维制品的尺寸不稳定。液态水分在纤维表面扩散，被纤维中的空隙、毛细管和纤维之间的空隙所吸收，这种性质称为纤维的吸水性。吸水性的强弱既与纤维

4、化学结构有关，也与物理结构相联系。对于疏水性纤维，后者起主要作用，即纤维中的空隙或毛细孔是决定其吸水性大小的主要因素。一、影响纤维亲水性的主要因素纤维的亲水性取决于其化学结构和物理结构。纤维大分子中的极性基团，常见的有羧基(-C00H)、酰氨基(-CONH-)、羟基(-OH)、氨基(一NH2)等，都是亲水性基团，对水分子有相当的亲和力，主要是通过氢键和水分子的缔合作用，使水分子失去热运动的能力，留存在纤维中。因此，纤维高分子结构中亲水性基团的数目越多，基团的极性越强，纤维的亲水性越好。部分极性基团的亲水性大小按以下顺序排列：表11-1列出了几种天然纤维和合

5、成纤维的吸湿率和保水率。物理结构也是决定纤维亲水性的重要因素。一般认为，在纤维高分子的结晶区和高序区，活性基团之间形成交联。如纤维素中的羟基间形成氢键，聚酰胺中的酰胺基团之间形成氢键所以水分子不容易渗入结晶区，呈现硫水性。而在非晶区或低序区以及形态结构粗糙、微孔或空隙很多的区域，水分子易于扩散和停留，表现为亲水性。二、纤维吸收水分后性能的变化（一）吸着热和润湿热吸着热：表示一无限质量的纤维材料在给定回潮率下吸收1g水时所放出的热量。润湿热：是表示干燥的、质量为1g的纤维材料在给定的回潮率下完全浸湿时放出的热量。具有高度吸湿能力的纤维润湿热最大，非吸湿性疏水

6、纤维润湿热非常小。纤维的线密度也会影响润湿热的大小，单纤维越细，润湿热越大。(二)纤维的膨胀具有亲水基团的纤维在吸湿吸水后．体积发生变化，横向和纵向发生膨胀，随之引起纱线和织物的大小、形状、挺直度、透气性和密度的变化。(三)纤维力学性能的变化纤维吸收水分会使纤维机械性质发生变化。几种常用纤维在润湿状态下的强伸度变化列于表11-2。由表可见，除涤纶以外，所有这些纤维随着回潮率增加，水分进入纤维内部改变了分子间作用力，从面使强度下降，断裂伸长增加。所以随着回潮率增加，纤维的塑性形变增加，容易变形，柔软，纤维表面摩擦系数也随着回潮率增加而增大。(四)纤维的电学性

7、能亲水性纤维回潮率的变化，会影响纤维的电学性质，纤维回潮率较大可使纤维电阻和介电系数明显下降。例如羊毛在相对湿度10％时体积比电阻为1013Ω·cm，而在相对湿度90％时体积比电阻下降为107Ω·cm以下。三、纤维亲水性与服用舒适性的关系从生理角度考虑，纤维制成的衣料在使用时能调节体温和保护机体。从皮肤表面蒸发的气态水分，首先被纤维材料所吸湿，然后由材料表面放湿。同时，纤维内部的空洞(微孔、毛细孔和表面缺陷等)以及纤维之间的空隙所产生的毛细管效应，也使水分在材料中吸附、扩散和放湿。两种作用的结果导致水分发生迁移。前一种作用主要与纤维大分子的化学结构有关，后

8、一种作用则与纤维的物理结构相关。第三节合成纤维亲水化方法一、概述要