新疆長絨棉吸濕性能研究

師麗影,李惠軍

(新疆大學紡織與服裝學院,新疆烏魯木齊830046)

新疆長絨棉吸濕性能研究

師麗影,李惠軍

(新疆大學紡織與服裝學院,新疆烏魯木齊830046)

分析了新疆長絨棉的吸濕性能,測試長絨棉纖維的吸濕和放濕性能,繪制出吸濕和放濕曲線,得出吸濕和放濕速率回歸方程,揭示了新疆長絨棉吸濕和放濕規(guī)律。

長絨棉;吸濕曲線;放濕曲線;吸濕速率;放濕速率

長絨棉纖維作為天然原料,又具有特殊的纖維形態(tài),使其有良好的吸濕性能,吸濕性能影響纖維加工以及服裝的舒適性能[2-5],因此長絨棉纖維一直深受人們喜愛。一般用標準溫濕度下的平衡回潮率來表示棉纖維吸濕、放濕的動態(tài)平衡過程。為探究新疆長絨棉纖維的吸濕性能,對新疆長絨棉、細絨棉纖維的吸放濕性能進行了測試研究。

1 實驗部分

1.1 實驗試樣及儀器

實驗試樣采用新疆長絨棉、新疆細絨棉。

實驗儀器主要有:Y802型八欄恒溫烘箱、電子天平(0.000 1 g)、密封稱量盒、干燥器等。

1.2 實驗

在標準大氣壓條件下對纖維進行吸濕和放濕性能探究,根據(jù)國標GB/T 9995-1997 《紡織材料含水率和回潮率的測定》,采用烘箱干燥測試方法對纖維吸濕性能進行測試,并繪制吸濕和放濕曲線。

(1)吸濕實驗 將試樣分別稱取30 g,在溫度為(20±2)℃、相對濕度(65±5)%的恒溫恒濕的室內(nèi)平衡12 h,再將試樣在(105±3)℃烘箱內(nèi)預烘90 min至恒重,然后稱取纖維的初始重量。將纖維放置在干燥容器中,盡量使纖維保持一定的蓬松狀態(tài)進行吸濕過程,再稱量,每隔10 min記錄一次纖維重量,直到纖維在標準狀態(tài)下達到吸濕平衡。然后將試樣在標準狀態(tài)下烘干,再稱取干燥時纖維重量,計算回潮率。

(2)放濕實驗 稱取30 g纖維放入底部盛有水的干燥容器內(nèi),密封并抽去真空,使樣品相對濕度保持在100%的環(huán)境中,并將其放置48 h,使試樣充分吸濕,從而達到吸濕平衡。然后測試試樣在標準狀態(tài)下放濕過程中重量的變化,方法同上,計算回潮率。

式中:W為纖維的吸濕率(%);G為纖維的濕重(g);G0為纖維的干重(g)。

2 結果和分析

2.1 長絨棉纖維的吸濕、放濕曲線

根據(jù)實驗結果,繪出長絨棉纖維的吸濕曲線見圖1,放濕曲線見圖2,如圖可知:在初始階段,長絨棉纖維的吸濕、放濕速率均較快,但是隨著時間變化,回潮率變化逐漸變得緩慢,最后達到吸放濕平衡。此時,長絨棉纖維的吸濕回潮率和放濕回潮率分別為7%和9%。

圖1 長絨棉纖維吸濕曲線

2.2 長絨棉纖維吸、放濕回歸方程

根據(jù)菲克方程,推導出長絨棉纖維在吸濕、放濕過程中,回潮率與時間關系的理論曲線為指數(shù)函數(shù),將回歸方程通式表示為:

圖2 長絨棉纖維放濕曲線

式中:W吸為吸濕回潮率(%)、W放為放濕回潮率(%);t為時間(min);a、b、c均為常數(shù)。

利用Origin分析軟件,將實驗數(shù)據(jù)進行曲線的擬合,得到長絨棉纖維的回潮率和時間的回歸方程如下:

同樣的方法測得細絨棉纖維吸放濕過程回潮率回歸方程為:

2.3 細絨棉吸、放濕速率回歸曲線

纖維的吸濕速率通常是用吸濕時間常數(shù)來表示。事實上,纖維在整個吸濕過程中,吸、放濕速率是不斷變化的,纖維的吸濕,可以歸納為假設纖維從干燥狀態(tài)開始,以不變的吸濕速率進行吸濕,到達平衡回潮率所需要的時間。放濕速率和吸濕速率的過程相反,意義相同。為掌握纖維的吸濕規(guī)律,有必要對長絨棉纖維的吸、放濕速率過程建立其對應的回歸曲線,以便對吸、放濕過程進行深入的研究。

棉纖維吸、放濕速率的定義為在標準狀態(tài)下,單位質(zhì)量的纖維材料瞬間(可以視為一個時間點)吸收(或放出)水分的量,可表示為

結合式(2)可得,纖維吸、放濕速率回歸方程通式為:

式中:V吸為吸濕速率(%);V放為放濕速率(%);b、c均為常數(shù)。

從而可得棉纖維的吸、放濕回歸方程:

圖3 纖維吸濕速率回歸曲線圖

圖4 纖維放濕速率回歸曲線圖

根據(jù)長絨棉纖維和細絨棉纖維的吸放濕速率回歸方程分別繪制出吸放濕速率回歸曲線,如圖3、圖4所示。長絨棉纖維和細絨棉纖維的初始吸放濕速率較為接近,在整個過程中吸放濕速率逐漸變化,起初吸放濕時,長絨棉纖維的吸放濕速率最大,隨著時間的延長,長絨棉纖維和細絨棉纖維的吸放濕速率呈指數(shù)函數(shù)逐漸降低,最終纖維達到吸放濕平衡并趨于零。

長絨棉纖維和細絨棉纖維的吸放濕速率呈指數(shù)函數(shù)逐漸降低,與其內(nèi)在結構有關。纖維素纖維吸收水分以兩種形式存在于纖維中,一種是進入纖維素無定形區(qū)與纖維素分子的羥基形成氫鍵結合成水分子;另一種是游離水,當纖維吸濕達到纖維飽和點后,水分子繼續(xù)進入纖維各個空隙中,形成多層吸收水或者毛細管水,從而水分子進入纖維的無定形區(qū)。由于長絨棉纖維具有比較大的比表面積,表面能高,致使纖維的吸濕能力強,從而長絨棉纖維和細絨棉纖維的吸放濕速率比較大。

3 結論

(1)長絨棉纖維具有較好的吸放濕性能,隨著吸濕和放濕時間的延長,長絨棉纖維和細絨棉纖維吸放濕速率減小,其中長絨棉纖維吸濕回潮率和放濕回潮率均高于細絨棉纖維,長絨棉纖維吸放濕速率減小的速度快于細絨棉纖維。

(2)長絨棉纖維起初吸放濕速率較快,在短時間內(nèi)水分的轉(zhuǎn)移量較高,可以較好的吸收人體排出的水分。

(3)通過試驗測試分析,得出了長絨棉纖維吸放濕的回歸方程。

[1]侯海燕.高吸濕纖維[J].中國纖檢,2011,(3):71.

[2]姚 穆,周錦芳,黃淑珍,等.紡織材料學[M].北京:中國紡織出版社,2000.

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[6]李汝勤,王 越.紡織材料吸濕速率測試研究[J].紡織學報,1991,12(6):35-39.

Study on the Moisture Absorption Performance of Xinjiang Long-staple Cotton

SHI Li-ying,LI Hui-jun
(Institute of Textiles and Clothing,Xinjiang University,Urumqi 830046,China)

The moisture absorption performance of xinjiang long-staple cotton was analyzed.The absorption and desorption performance of long-staple cotton fiber were tested,and the moisture absorption and desorption curve were drawn.The regression equation and laws of the absorption and desorption rate were proposed.

long-staple cotton;moisture absorption curve;desorption curve;moisture absorption rate;desorption rate

TS102.2

:A

:1673-0356(2015)03-0022-02

2015-03-12

師麗影(1987-),女,碩士研究生,研究方向為紡織工藝設備與計算機應用,E-mail:250057627@qq.com。