紡織纖維吸濕滯后現象

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紡織纖維吸濕滯后現象

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相同的纖維在一定的大氣溫濕度條件下，從放濕達到平衡和從吸濕達到平衡時，兩種平衡回潮率是不相等的，且放濕達到的平衡回潮率大于吸濕達到的平衡回潮率，這種現象稱為纖維的吸濕滯后性。下圖所示，纖維吸濕達到平衡所需要的時間和放濕達到平衡所需的時間是不同的。

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纖維吸濕與時間的關系圖

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纖維的吸濕滯后性，更明顯地表現在纖維的吸濕等溫線和放濕等溫線的差異上，纖維的放濕等溫線，是指一定的纖維在溫度一定，相對濕度為１００％的空氣中達到最大的回潮率后，再放在各種不同相對濕度的空氣中，所測得的平衡回潮率與空氣相對濕度的關系曲線，如下圖所示。同一種纖維的吸濕等溫線與放濕等溫線并不重合，而形成吸濕滯后圈。滯后值與纖維的吸濕能力有關。一般的規律是吸濕性好的纖維差值比較大，而滌綸等吸濕性差的合成纖維，吸濕等溫線與放濕等溫線則基本重合。有資料表明，在標準狀態下幾種常見的纖維因吸濕滯合性造成的誤差范圍羊毛為２．０％，黏膠纖維為１．８％～ ２．０％，棉為０．９％，錦綸為０．２５％。

纖維的吸濕滯后現象

纖維因吸濕滯后性造成的差值并非常數，其值還與纖維吸濕或放濕前原有的回潮率有關，如上圖所示，如果纖維并未完全潤濕，而是在某一回潮率ａ時，放入相對濕度較低的大氣中，纖維進入放濕過程，這時纖維的平衡回潮率和相對濕度的關系曲線如ａｂ所示，這段曲線在吸濕等溫線與放濕等溫線之間；當纖維具有某一回潮率ｃ時，由放濕狀態重新吸濕時，它的平衡回潮率和相對濕度的關系曲線如ｃｄ所示，也位于吸濕等溫線和放濕等溫線之間，由此可見，在同樣的相對濕度下，纖維的實際平衡回潮率是在吸濕等溫線和放濕等溫線之間的某一數值，這一數值與纖維在放濕或吸濕前的歷史有關，因此，一般提到纖維的平衡回潮率時，是指它的吸濕平衡回潮率。

纖維吸濕滯后性產生的原因可以歸結為以下的一些方面的影響：在吸濕或放濕的過程中，纖維表面到內部存在著水分子蒸汽壓力的勢能差，當吸濕時，水汽壓力的勢能外高內低；當放濕時，水汽壓力的勢能內高外低。在纖維中的非結晶區或晶區的界面間，纖維大分子鏈上的親水基團（如羥基）相互形成橫向結合鍵———氫鍵，即帶有較多的橫向聯結鍵。當大氣的相對濕度增加時，大氣中水分子進入纖維時需要克服這些纖維分子間的氫鍵力，才能被纖維吸收，由于水分子的擠入，纖維分子間微結構單元間的距離會被拉開。在此基礎上，當蒸汽壓力減小時，由于已經有較多的極性基團與水分子結合，水分子離開要賦予更多能量，故同一種纖維盡管在相同的溫濕度條件下，但處于吸濕中的纖維與處于放濕中的纖維內部結構并不相同，其無定形區大分子的交鍵數不同，前者大于后者；同時吸濕后水分的進入使纖維內的孔隙和內表面增大，這種變形通常是塑性變形，在應力去除后，回復也不可能是完全的，因而導致吸濕條件的改善，纖維能保持更多的水，阻礙水分的離去，所以纖維從放濕達到平衡比從吸濕達到平衡具有較高的回潮率。

纖維的吸濕滯后性在加工及性能測試中必須予以注意，因纖維的各種物理性質都與纖維的回潮率有關，故在檢驗紡織材料的各種物理性能時，為了得到準確的回潮率指標，避免試樣由于歷史條件不同造成的誤差，不僅需要統一在標準大氣條件下進行吸濕平衡，還要預先將材料在較低的溫度下烘燥（一般在溫度為４０～５０℃的條件下去濕０．５～ １ｈ），使纖維材料的回潮率遠低于測試所要求的回潮率，然后再使之在標準狀態下達到吸濕平衡，以盡量減少吸濕滯后性所造成的誤差，這一過程被稱為試樣的預調濕。