竹纤维吸湿性能研究.pdf
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1、第2 5 卷第3 期 纺织学报 V o l 2 5 ,N o 3 2 0 ( ) 4 年6 月 J o u m a lo fT e x t i l eR e s e a r c h J u n ,2 ( X ) 4 = = = = = = = = = = ;= = = = = ;= = = = = = = = = = 一 竹纤维吸湿性能研究 万玉芹吴丽莉俞建勇 ( 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海,2 0 0 0 5 1 ) 摘要:对竹纤维的吸湿性能进行了研究。测定了竹纤维在标准状态下的吸放湿特征曲线,并由此推出竹纤维在标准状态下达到 吸放湿平衡过程中回潮率对于时间的回归方程以及吸放
2、湿速率方程。 关键词:竹纤维吸湿性 含湿平衡吸湿速率放湿速率 中图分类号:偈1 0 2 3 3文献标识码:A文章编号:0 2 5 3 9 7 2 “2 0 0 4 ) 0 3 0 0 1 4 - 0 3 纺织材料的吸湿性能是影响服装舒适度的重要 因素,纺织材料在一定条件下的吸湿、放湿是一种动 态平衡过程,一般用标准温湿度条件下的平衡回潮 率来表示其吸湿特性。但是纺织材料的吸放湿速 度,也是纺织材料吸湿性能中值得注意的一个重要 方面,应该进行研究。竹纤维一直被认为具有优异 的吸放湿性能,但关于这方面的研究却为数极少。 因此,本文对竹纤维的吸放湿性能进行了实验研究, 并对实验结果进行了分析讨论。
3、1实验 1 1 实验试样与实验仪器 经初步脱胶的毛竹纤维试样( 残胶率8 1 l ) 、 黄麻纤维( 残胶率6 7 5 ) 、亚麻纤维( 残胶率 6 2 3 ) 。采用Y 8 0 2 恒温烘箱、电子天平( 精确度为 0 0 0 0 1g ) 、密封性能良好的玻璃干燥皿。 1 2实验步骤 1 2 1 吸湿实验将试样在4 0 一5 0 低温烘箱内 预烘0 5 。1h ,使纤维的回潮率大大低于其标准平 衡回潮率。在恒温恒湿室内,称取试样的初始重量, 尽量使试样保持蓬松状态,每隔5m i n 记录1 次纤维 重量,直至纤维达到吸湿平衡,将样品烘干,称取干 重,计算回潮率。 1 2 2 放湿实验 将试样
4、放人底部盛有自来水的 干燥缸内,密封、抽真空( 使样品处于相对湿度为 1 0 0 的环境中) ,放置4 8h ,使试样达到吸湿平衡。 回潮率的测试方法同1 2 1 。 2 实验结果及分析 2 1 竹纤维的吸湿、放湿曲线 竹纤维的吸湿、放湿曲线见图l 和图2 。由图 可以看出,1 ) 竹纤维在标准状态下的回潮率为 9 5 左右。2 ) 竹纤维的吸湿滞后性导致的标准状 态下的平衡回潮率误差在0 7 左右。3 ) 在吸湿过 程中,竹纤维的回潮率存在上下摆动的趋势。 1 ; 垂i 圄 时间I i “ 图1 竹纤维吸湿曲线 3 5 茹 癀2 0 国l5 l O 时间I i n 图2 竹纤维放湿曲线 2
5、2 竹纤维吸湿现象分析 纤维中水分子传递作用,受到纤维吸湿放热的 影响。纤维吸湿放热,使纤维的温度升高,纤维中水 汽压力增大,导致进入纤维的水汽分压梯度减小,降 低水分子进入纤维的 速度,纤维吸湿变 慢【1 。其具体吸湿平 衡过程为:吸湿过程开 始时,大气中水汽压力 使水分子进入纤维,纤 维的回潮率变大,逐渐 达到外界大气中的水 芝 褂 震 凰 图3 竹纤维吸湿过程曲线 汽压力,这时纤维吸放湿暂时达到平衡,纤维质量趋 于稳定,并有上下摆动的趋势,如图3 所示。在试样 温度下降后,吸湿作用重新开始。随着试样温度的 下降,纤维的回潮率逐渐增加,试样中的水汽压力保 持与大气中水汽压力趋向平衡的状态,
6、直至达到吸 湿完全乎衡。 3 竹纤维吸、放湿回归方程的建立【2 J 根据扩散理论,水分子向介质中扩散的速度与 扩散方向的水分子浓度成正比例关系,比例常数称 为扩散系数。当扩散过程中扩散系数保持一定时, 水分子扩散速度将随介质中水分子浓度的增加而递 减,水分子的浓度增加率与时间的关系为指数曲线。 假定纤维吸湿过程为水分子通过空气扩散逐渐到达 纤维之间及纤维内部。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 4 年第3 期 纺织学报【1 5 】 裴克方
7、程给出当扩散系数为D 时扩散物质通 过面积为A 的垂直于浓度梯度a c Jx 的平面时的转 移速率为: d ,n d :一D A ( a c a 菇)( 1 ) 对于本实验,水分子向纤维扩散的情况可简单 的视为:水份从浓度c 。的无限源( 恒温恒湿实验室) 向时刻平均浓度为c 的接受体( 纤维) 扩散。在这 种情况下,则有: d c ( c 。一c ) = d r( 2 ) 式中,r 为一常数。假定初始条件t = O 时,c = 0 ,则( 2 ) 式积分后得: c = c 。( 1 一e “”)( 3 ) 即在上述假定条件下纤维吸湿的理论曲线( 在 平衡过程中回潮率与时间的关系曲线) 为指数
8、曲线。 因此,选用回潮率对时间的回归方程通式为: 形= n + 6 e “( 4 ) 利用数学分析软件,对实验结果进行自定义函 数曲线拟合,得到回潮率对时间的回归方程为: 形:9 1 2 7 3 3 4 8 8 7 0 l e 一0 0 2 3 3 4 ( 吸湿)( 5 ) 形:9 8 1 7 6 5 + 2 4 4 0 2 9 e “0 2 0 ( 放湿)( 6 ) 所得回归方程式与经验方程式3 。形= E + ( 职,一既) e 基本一致。这里,n 为扩散系数;矾 为纤维初始回潮率( ) ;肜为纤维吸放湿过程中任 意时刻的回潮率( ) ;阢为纤维吸湿或放湿平衡回 潮率( ) 。绘制回归方程
9、曲线如图4 ,图5 所示。 同法测得亚麻、黄麻的吸放湿过程回潮率回归 方程分别为: 亚麻:形= 8 8 0 9 6 6 3 8 6 8 9 8 e “0 2 9 4 2 ( 吸湿)( 7 ) 形= 9 4 8 6 8 3 + 1 5 7 5 0 2 9 e 。00 2 6 3 1 ( 放湿)( 8 ) 黄麻:形= 1 0 3 6 7 1 4 3 3 5 7 2 e “0 15 6 1 ( 吸湿)( 9 ) 形= 1 0 9 4 2 9 5 + 4 3 7 0 7 8 l e “躺( 放湿) ( 1 0 ) 4 竹纤维吸、放湿速率回归曲线的建立 通常纤维的吸湿速率都是用吸湿时间常数r 来表示。,
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