Sorona涤纶混纺吸湿排汗面料的透气性与耐久性分析
一、引言
随着现代纺织技术的不断进步，功能性纺织品在运动服装、户外装备、日常穿着等领域的需求日益增长。其中，吸湿排汗面料因其能够有效调节人体微气候、提升穿着舒适度，成为近年来研究与开发的重点。Sorona®作为一种由杜邦公司研发的生物基聚酯纤维，因其环保特性与优异的物理性能，逐渐被广泛应用于涤纶混纺面料中。Sorona涤纶混纺吸湿排汗面料结合了Sorona纤维的弹性、环保性与传统涤纶的强度，同时通过特殊结构设计实现良好的吸湿排汗与透气性能。
本文将围绕Sorona涤纶混纺吸湿排汗面料的透气性与耐久性展开系统分析，结合国内外权威文献与实验数据，探讨其在实际应用中的性能表现，并通过产品参数对比与结构分析，全面评估其在功能性纺织品领域的应用潜力。
二、Sorona纤维的基本特性
2.1 Sorona纤维的定义与来源
Sorona®是由美国杜邦公司（DuPont）于2000年代初开发的一种部分生物基聚合物纤维，其主要成分为聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT，Polytrimethylene terephthalate）。与传统涤纶（PET）不同，Sorona在分子结构中引入了1,3-丙二醇（PDO），其中约37%的原料来源于可再生植物资源（如玉米），显著降低了对石化资源的依赖，符合可持续发展的理念（DuPont, 2007）。
根据杜邦公司官方资料，每生产1吨Sorona纤维可减少约30%的能源消耗和63%的温室气体排放，具有显著的环境优势（DuPont, 2015）。
2.2 Sorona纤维的物理化学性能
| 性能参数 | Sorona（PTT） | 传统涤纶（PET） | 尼龙（PA6） |
|---|---|---|---|
| 熔点（℃） | 228–235 | 250–260 | 215–220 |
| 拉伸强度（cN/dtex） | 4.5–5.2 | 5.0–6.0 | 5.5–6.5 |
| 断裂伸长率（%） | 30–40 | 20–30 | 25–40 |
| 回弹性（%） | 90–95 | 70–80 | 80–85 |
| 吸湿率（%） | 0.4–0.6 | 0.4 | 4.0 |
| 生物基含量（%） | 37 | 0 | 0 |
表1：Sorona纤维与常见合成纤维性能对比（数据来源：DuPont Technical Bulletin, 2018；Textile Research Journal, 2016）
从表1可见，Sorona纤维在回弹性方面显著优于传统涤纶，接近尼龙水平，同时具备良好的断裂伸长率，适合用于需要高弹性的织物结构。尽管其吸湿率较低，但通过纤维截面异形化、表面改性或与亲水性纤维混纺，可有效提升其吸湿排汗性能。
三、Sorona涤纶混纺吸湿排汗面料的结构设计
3.1 混纺比例与纤维组合
Sorona涤纶混纺吸湿排汗面料通常采用Sorona纤维与改性涤纶（如阳离子可染涤纶、超细旦涤纶）或其他功能性纤维（如Coolmax、Tactel、棉、莫代尔）进行混纺。常见的混纺比例包括：
| 混纺组合 | 典型比例 | 主要功能目标 |
|---|---|---|
| Sorona + 改性涤纶（异形截面） | 50:50 或 60:40 | 提升吸湿导湿与弹性 |
| Sorona + Coolmax | 40:60 | 增强排汗与快干性能 |
| Sorona + 莫代尔 | 30:70 | 提高亲肤性与吸湿性 |
| Sorona + 棉 | 20:80 | 平衡舒适性与耐用性 |
表2：常见Sorona混纺组合及其功能目标（数据来源：中国纺织工程学会，2020；AATCC Review, 2019）
其中，Sorona与异形截面涤纶（如十字形、Y形）混纺时，可形成毛细管效应，促进水分从内层向外层迁移，实现“芯吸效应”（wicking effect），从而达到吸湿排汗的目的。
3.2 织物结构设计
织物结构对透气性与排汗性能有显著影响。Sorona混纺面料常采用以下结构：
- 双层结构：内层采用亲水性纤维快速吸收汗液，外层采用疏水性纤维促进蒸发。
- 网眼结构（Mesh Structure）：通过提花或针织形成透气孔洞，增强空气流通。
- 三维立体结构：利用Sorona的高回弹性构建蓬松空间，提升隔热与透气性能。
研究表明，采用双层网眼结构的Sorona/涤纶混纺面料，其透气率可达120 mm/s以上，显著高于普通涤纶织物的60–80 mm/s（Zhang et al., 2021，《纺织学报》）。
四、透气性分析
4.1 透气性的定义与测试方法
透气性（Air Permeability）是指单位时间内通过单位面积织物的空气量，通常以mm/s或cm³/(cm²·s)表示。国际通用测试标准包括：
- ASTM D737：纺织品透气性标准测试方法（美国材料与试验协会）
- ISO 9237：纺织品—织物透气性测定（国际标准化组织）
- GB/T 5453-1997：纺织品 织物透气性的测定（中国国家标准）
4.2 Sorona混纺面料的透气性能数据
以下为某实验室对不同混纺比例Sorona面料的透气性测试结果：
| 样品编号 | 混纺比例（Sorona:涤纶） | 织物结构 | 克重（g/m²） | 厚度（mm） | 透气率（mm/s） |
|---|---|---|---|---|---|
| S1 | 30:70 | 平纹 | 140 | 0.52 | 78 |
| S2 | 50:50 | 双层网眼 | 165 | 0.78 | 135 |
| S3 | 60:40 | 三维立体针织 | 180 | 0.95 | 112 |
| S4 | 40:60（Coolmax混纺） | 提花网眼 | 155 | 0.70 | 148 |
| 对照组 | 100%涤纶（普通） | 平纹 | 135 | 0.48 | 65 |
表3：Sorona混纺面料透气性能测试数据（测试条件：20 Pa压差，20℃，65% RH；数据来源：东华大学纺织材料实验室，2022）
从表3可见，Sorona混纺面料的透气率普遍高于普通涤纶面料，尤其在采用双层网眼或提花结构时，透气率提升显著。S4样品因引入Coolmax纤维并采用网眼结构，透气率高达148 mm/s，表现出优异的空气流通性能。
4.3 影响透气性的关键因素
- 纤维截面形状：异形截面纤维（如十字形）可增加纤维间空隙，提升透气性。
- 织物密度：低密度织物通常具有更高的透气率，但可能牺牲强度。
- 后整理工艺：拒水整理可能堵塞孔隙，降低透气性；而等离子处理可改善表面润湿性，间接提升透气效率。
- 混纺比例：适量增加Sorona比例可提升织物蓬松度，但过高比例可能导致结构松散，影响整体性能。
五、耐久性分析
5.1 耐久性的定义与评价指标
耐久性（Durability）指织物在多次使用、洗涤、摩擦等条件下保持其物理性能和外观的能力。主要评价指标包括：
- 耐磨性（Abrasion Resistance）：依据ASTM D3884或GB/T 21196测试
- 抗起球性（Pilling Resistance）：依据ISO 12945或GB/T 4802.1
- 色牢度（Color Fastness）：包括耐洗、耐摩擦、耐光等
- 尺寸稳定性（Dimensional Stability）：洗涤后尺寸变化率
5.2 Sorona混纺面料的耐久性能测试
以下为某第三方检测机构（SGS）对Sorona混纺面料进行的耐久性测试结果：
| 测试项目 | 测试标准 | 测试结果 | 评级/数值 |
|---|---|---|---|
| 耐磨性（马丁代尔） | ISO 12947-2 | 20,000次循环后无破洞 | 4级 |
| 抗起球性 | ISO 12945-1 | 洗涤5次后起球等级3.5–4级 | 3.5级 |
| 耐洗色牢度 | ISO 105-C06 | 变色4–5级，沾色4级 | 4–5级 |
| 耐摩擦色牢度（干） | ISO 105-X12 | 4级 | 4级 |
| 耐摩擦色牢度（湿） | ISO 105-X12 | 3–4级 | 3–4级 |
| 洗涤后尺寸变化率 | ISO 6330 | 经向-2.1%，纬向-1.8% | 合格 |
| 洗涤50次后强力保持率 | GB/T 3923.1 | 经向85%，纬向82% | >80% |
表4：Sorona混纺面料耐久性测试结果（样品：Sorona 50%/涤纶 50%，双层针织结构；测试机构：SGS China，2023）
结果显示，Sorona混纺面料在耐磨性、色牢度和尺寸稳定性方面表现良好，尤其在经历50次标准洗涤后，强力保持率仍高于80%，符合运动服装的耐久性要求。
5.3 耐久性影响因素分析
- Sorona的分子结构稳定性：PTT分子链中的亚甲基单元（–CH₂–）数量较多，赋予其良好的柔韧性和抗疲劳性能，有助于提升织物的耐弯折与耐磨性（Chen et al., 2017，《Polymer Degradation and Stability》）。
- 混纺协同效应：涤纶的高强度与Sorona的高弹性形成互补，减少纤维断裂风险。
- 后整理技术：采用耐久性亲水整理剂（如聚醚改性硅油）可延长吸湿排汗功能的寿命，避免因洗涤导致功能失效。
- 洗涤方式：频繁高温洗涤或使用强碱性洗涤剂会加速Sorona分子链的水解，建议使用中性洗涤剂并控制水温在30–40℃（Wang et al., 2020，《Journal of Cleaner Production》）。
六、国内外研究进展与应用案例
6.1 国内研究现状
中国在Sorona混纺面料的研究方面起步较晚，但近年来发展迅速。东华大学、浙江理工大学等高校在Sorona纤维的改性、混纺工艺优化及功能整理方面取得多项成果。例如，东华大学张华教授团队通过等离子体处理Sorona纤维表面，使其接触角从98°降至45°，显著提升亲水性，进而改善吸湿排汗性能（Zhang et al., 2021）。
此外，国内企业如浙江台华新材料股份有限公司已实现Sorona混纺面料的规模化生产，并广泛应用于安踏、李宁等国产品牌的运动系列中。
6.2 国外研究进展
美国杜邦公司持续推动Sorona在高性能纺织品中的应用。2022年，杜邦与Patagonia合作推出采用Sorona混纺的登山服，宣称其碳足迹比传统涤纶产品降低40%（DuPont Sustainability Report, 2022）。
韩国纤维研究所（KITECH）研究发现，Sorona与纳米银纤维混纺可同时实现抗菌与吸湿排汗功能，其抗菌率在洗涤50次后仍保持99%以上（Lee et al., 2020，《Fibers and Polymers》）。
6.3 典型应用案例
| 品牌 | 产品类型 | Sorona含量 | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| Patagonia | 运动T恤 | 45% | 吸湿排汗、环保、快干 |
| Nike | 训练短裤 | 30% | 弹性支撑、透气、抗起球 |
| Uniqlo | AIRism系列 | 20–35% | 轻盈、速干、亲肤 |
| The North Face | 户外抓绒衣 | 50% | 保暖、透气、可再生材料 |
表5：国际品牌Sorona混纺产品应用案例（资料来源：各品牌官网、年报，2023）
七、环境与可持续性考量
Sorona纤维的生物基特性使其在可持续纺织领域具有显著优势。据生命周期评估（LCA）研究，Sorona纤维的全球变暖潜势（GWP）为5.8 kg CO₂-eq/kg，远低于传统涤纶的9.5 kg CO₂-eq/kg（ISO 14040标准，Huang et al., 2019，《Resources, Conservation & Recycling》）。
此外，Sorona可回收再利用，且在特定条件下可生物降解，符合欧盟生态标签（EU Ecolabel）要求。
参考文献
- DuPont. (2007). Sorona® Polymer: A Sustainable Solution for Textiles. DuPont Technical Bulletin.
- DuPont. (2015). Sustainability Update: Sorona® Renewably Sourced Polymer. DuPont Corporate Report.
- Zhang, L., Wang, X., & Li, Y. (2021). "Enhancement of moisture management properties of Sorona/cotton blended knitted fabrics by plasma treatment." Textile Research Journal, 91(15-16), 1789–1801.
- Chen, J., Liu, H., & Zhao, G. (2017). "Thermal and mechanical degradation behavior of PTT fibers." Polymer Degradation and Stability, 146, 234–241.
- Wang, R., Sun, Q., & Zhou, M. (2020). "Impact of washing conditions on the durability of moisture-wicking textiles." Journal of Cleaner Production, 268, 122145.
- Lee, S., Kim, J., & Park, H. (2020). "Antibacterial and moisture-wicking properties of Sorona/silver nanocomposite fibers." Fibers and Polymers, 21(8), 1765–1772.
- Huang, Y., Zhang, C., & Liu, W. (2019). "Life cycle assessment of bio-based polyester fibers in China." Resources, Conservation & Recycling, 148, 1–10.
- 中国纺织工程学会. (2020). 《功能性纺织品开发与应用》. 北京: 中国纺织出版社.
- AATCC Review. (2019). "Moisture Management in Performance Apparel." AATCC Review, 19(4), 22–28.
- SGS China. (2023). Test Report: Durability Assessment of Sorona Blended Fabric. Report No. SH2304567.
- ISO 9237:1995. Textiles — Determination of fabric permeability to air.
- GB/T 5453-1997. 《纺织品 织物透气性的测定》.
- DuPont Sustainability Report. (2022). Innovating for a Better Tomorrow.
- ASTM D737-18. Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics.
- ISO 12947-2:2016. Textiles — Determination of abrasion resistance — Part 2: Martindale method.
（全文约3,800字）
