親水性纖維及紡織品.ppt

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1、第十一章親水性纖維及紡織品第一節(jié)概述與天然纖維相比，大多數(shù)合成纖維是疏水性的，吸濕性和透氣性差，易產(chǎn)生靜電，易沾污和易燃等，制成的衣料(尤其是內(nèi)衣)在服用過程中不如天然纖維舒適。天然纖維棉、麻、絲、毛均屬于親水性纖維，而合成纖維滌綸、腈綸、丙綸均為疏水性纖維；為了改進(jìn)合成纖維服用材料的舒適性和衛(wèi)生性，人們將滌綸、腈綸、錦綸(聚酰胺)、丙綸等合成纖維通過化學(xué)或物理改性制成親水性纖維。為改進(jìn)合成纖維親水性，最早采用的方法是與天然纖維混紡．1967年德國拜耳公司開發(fā)出一種在水中不溶脹的親水性聚丙烯腈纖維。該纖維具有皮芯雙重結(jié)構(gòu)，芯部沿纖維軸向有許多微孔，皮層也有

2、導(dǎo)孔與芯部貫通。這種多孔結(jié)構(gòu)使纖維的潤濕和吸水性接近棉纖維，而去濕速度是棉纖維的2—3倍，相對密度也較普通聚丙烯腈纖維小30％左右。與此同時(shí)，日本的三菱人造絲、旭化成、愛克斯倫以及意大利蒙特公司也相繼開發(fā)和試制出親水性聚丙烯腈纖維。此外，日本的帝人、東麗、尤尼吉卡及東洋紡等公司先后研制出親水性聚酯和聚酰胺纖維。第二節(jié)纖維的親水性就紡織纖維而言，親水性一般是指纖維吸收水分并將水分向鄰近纖維輸送的能力。一般習(xí)慣上將纖維的親水性按機(jī)理分成吸濕性和吸水性兩種形式。氣態(tài)水分受到纖維表面和內(nèi)部的化學(xué)及物理作用而被吸收，這種性質(zhì)稱為纖維的吸濕性。吸濕性主要取決于纖維的化

3、學(xué)結(jié)構(gòu)，與物理結(jié)構(gòu)的關(guān)系較小。纖維的吸濕性的強(qiáng)弱常用吸濕率表示。它指單位質(zhì)量的絕干纖維在一定溫濕條件(如20℃，相對濕度65％)下所能吸收的水分量。吸濕性對纖維的力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)及熱性質(zhì)等都有影響。一般來說，纖維的模量、強(qiáng)度、彈性回復(fù)等均因纖維吸濕而降低。纖維的吸濕性好，不易產(chǎn)生靜電，有利于紡織染整加工，穿著舒適性好。纖維吸收水分后，其耐熱性有所減弱，特別是在水中，纖維高分子的玻璃化溫度有明顯的降低，容易發(fā)生變形或?qū)е吕w維制品的尺寸不穩(wěn)定。液態(tài)水分在纖維表面擴(kuò)散，被纖維中的空隙、毛細(xì)管和纖維之間的空隙所吸收，這種性質(zhì)稱為纖維的吸水性。吸水性的強(qiáng)弱既與纖維

4、化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與物理結(jié)構(gòu)相聯(lián)系。對于疏水性纖維，后者起主要作用，即纖維中的空隙或毛細(xì)孔是決定其吸水性大小的主要因素。一、影響纖維親水性的主要因素纖維的親水性取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。纖維大分子中的極性基團(tuán)，常見的有羧基(-C00H)、酰氨基(-CONH-)、羥基(-OH)、氨基(一NH2)等，都是親水性基團(tuán)，對水分子有相當(dāng)?shù)挠H和力，主要是通過氫鍵和水分子的締合作用，使水分子失去熱運(yùn)動(dòng)的能力，留存在纖維中。因此，纖維高分子結(jié)構(gòu)中親水性基團(tuán)的數(shù)目越多，基團(tuán)的極性越強(qiáng)，纖維的親水性越好。部分極性基團(tuán)的親水性大小按以下順序排列：表11-1列出了幾種天然纖維和合

5、成纖維的吸濕率和保水率。物理結(jié)構(gòu)也是決定纖維親水性的重要因素。一般認(rèn)為，在纖維高分子的結(jié)晶區(qū)和高序區(qū)，活性基團(tuán)之間形成交聯(lián)。如纖維素中的羥基間形成氫鍵，聚酰胺中的酰胺基團(tuán)之間形成氫鍵所以水分子不容易滲入結(jié)晶區(qū)，呈現(xiàn)硫水性。而在非晶區(qū)或低序區(qū)以及形態(tài)結(jié)構(gòu)粗糙、微孔或空隙很多的區(qū)域，水分子易于擴(kuò)散和停留，表現(xiàn)為親水性。二、纖維吸收水分后性能的變化（一）吸著熱和潤濕熱吸著熱：表示一無限質(zhì)量的纖維材料在給定回潮率下吸收1g水時(shí)所放出的熱量。潤濕熱：是表示干燥的、質(zhì)量為1g的纖維材料在給定的回潮率下完全浸濕時(shí)放出的熱量。具有高度吸濕能力的纖維潤濕熱最大，非吸濕性疏水

6、纖維潤濕熱非常小。纖維的線密度也會影響潤濕熱的大小，單纖維越細(xì)，潤濕熱越大。(二)纖維的膨脹具有親水基團(tuán)的纖維在吸濕吸水后．體積發(fā)生變化，橫向和縱向發(fā)生膨脹，隨之引起紗線和織物的大小、形狀、挺直度、透氣性和密度的變化。(三)纖維力學(xué)性能的變化纖維吸收水分會使纖維機(jī)械性質(zhì)發(fā)生變化。幾種常用纖維在潤濕狀態(tài)下的強(qiáng)伸度變化列于表11-2。由表可見，除滌綸以外，所有這些纖維隨著回潮率增加，水分進(jìn)入纖維內(nèi)部改變了分子間作用力，從面使強(qiáng)度下降，斷裂伸長增加。所以隨著回潮率增加，纖維的塑性形變增加，容易變形，柔軟，纖維表面摩擦系數(shù)也隨著回潮率增加而增大。(四)纖維的電學(xué)性

7、能親水性纖維回潮率的變化，會影響纖維的電學(xué)性質(zhì)，纖維回潮率較大可使纖維電阻和介電系數(shù)明顯下降。例如羊毛在相對濕度10％時(shí)體積比電阻為1013Ω·cm，而在相對濕度90％時(shí)體積比電阻下降為107Ω·cm以下。三、纖維親水性與服用舒適性的關(guān)系從生理角度考慮，纖維制成的衣料在使用時(shí)能調(diào)節(jié)體溫和保護(hù)機(jī)體。從皮膚表面蒸發(fā)的氣態(tài)水分，首先被纖維材料所吸濕，然后由材料表面放濕。同時(shí)，纖維內(nèi)部的空洞(微孔、毛細(xì)孔和表面缺陷等)以及纖維之間的空隙所產(chǎn)生的毛細(xì)管效應(yīng)，也使水分在材料中吸附、擴(kuò)散和放濕。兩種作用的結(jié)果導(dǎo)致水分發(fā)生遷移。前一種作用主要與纖維大分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，后

8、一種作用則與纖維的物理結(jié)構(gòu)相關(guān)。第三節(jié)合成纖維親水化方法一、概述要