微波作用机理及其对棉织物结晶度的影响

（一）微波的热效应

微波加热实际上是一种介质加热，当介质在微波中被加热时，由于介质的偶极子在微波的交变电场作用下发生“变极”效应，分子产生热运动和相互摩擦作用获得能量，并以热量的形式表现出来，介质的温度随之升高。

与传统加热方式不同，微波加热时热量是从物质内部产生，而不是物质因内外温度梯度差异以对流和传导的方式将热能传到材料的内部。因而微波能瞬间穿透被加热的物质，无须预热，也无余热，物质内外无温度差，加热均匀、速度快、没有热损失、热效率高。

微波是介电损耗发热，微波对介质的作用或介质对微波的吸收是有选择性的，在同样的微波频率和电场强度下，介质的相对介电常数或损耗角正切越大，它们的相互作用越大，则介质吸收微波的功率越大。

（二）微波的非热效应

在物质与微波相互作用过程中，微波除了有热效应之外还存在微波特有的效应，即非热效应。包括某些活化过程速率增强、化学反应途径改变等。但是并不是每个微波作用过程中都存在微波的非热效应，需看具体过程。

（三）微波与介质的相互作用

介质对微波的反射、吸收和穿透作用取决于材料本身的几个固有特性，如介电常数（εr）、介质损耗角正切（tanδ）、比热容、形状、含水量等。(www.xing528.com)

1.微波与水的相互作用

水是纺织品染整加工中的重要介质，对纤维材料起溶胀、膨化、增塑和降低玻璃化温度的作用。水的相对介电常数约80，介质损耗约为0.2左右，比一般材料的大，所以水分子能强烈地吸收微波辐射的能量，在微波辐射下，存在于织物和溶液中的水分子吸收微波的能量加速运动，从而使纤维膨化，进而促进染料和助剂分子在织物内部的扩散，加速染料分子与纤维分子的结合，增大染料及助剂的扩散系数最终提高织物的加工质量。

2.微波与染料和助剂的相互作用

在微波的作用下，一些染料分子可发生诱导升温，从而提高上染和固色的效率。大连工学院的苗蔚荣等在活性染料微波染色研究中探讨了微波加热对染料扩散速度的影响，发现微波不仅能使染料升温，而且能使它们吸收微波的能量，摆动加快，从而扩散速度大大增加，微波对染料的这一系列作用有助于染料向纤维内部扩散，从而缩短了染色时间、得到较高的上染率和很好的色牢度。

3.微波与纤维的相互作用

干燥纤维材料的介电常数一般为2～5，tanδ为0.001～0.05408，纤维本身具有低介电常数和低介电损耗，所以采用微波进行纺织品加工时，水或其他损耗类的物质一定要存在。微波的能量首先是加热水，再通过水加热纤维，因此，水分既可以有利于染料的扩散，也可作为热量传递的一种介质。同时，在纤维上的水分是被均匀加热的，并不像汽蒸时那样传导加热。

此外，通过X射线衍射图、红外光谱图反映出经过微波辐照的棉织物的结晶度有所下降。说明微波对织物的辐照，既能引起介电损耗，分子运动加剧，又能引起离解；同时通过扫描电镜又发现经微波辐射后纤维变得蓬松，纤维的径向变粗，且表面粗糙，这一系列的变化非常有利于染色过程中的染料吸附、扩散和固着。