利用Sorona® PTT特性提升吸湿排汗面料的柔软度与舒适感
一、引言
随着消费者对功能性纺织品需求的不断提升，吸湿排汗面料因其在运动、户外及日常穿着中卓越的舒适性能，已成为现代纺织工业的重要发展方向。然而，传统吸湿排汗面料在追求功能性的过程中，往往牺牲了面料的柔软性与亲肤感。近年来，杜邦公司开发的Sorona®聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纤维因其独特的分子结构与优异的物理化学性能，为解决这一矛盾提供了创新路径。Sorona® PTT纤维不仅具备良好的弹性回复性、耐磨性与抗皱性，更因其源自可再生资源（37%生物基含量）而符合可持续发展的全球趋势。
本文将系统探讨Sorona® PTT纤维的结构特性、力学性能及其在吸湿排汗面料中的应用机制，重点分析其如何通过改善纤维结构与织物设计，显著提升面料的柔软度与穿着舒适感。结合国内外权威研究数据与实验参数，深入解析Sorona® PTT在功能性纺织品中的技术优势，并通过对比实验与性能测试数据，全面展示其在提升织物综合性能方面的潜力。
二、Sorona® PTT纤维的结构与性能特征
2.1 Sorona® PTT的基本化学结构
Sorona®是由杜邦公司（现为科慕公司，The Chemours Company）研发的一种生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯（Polytrimethylene terephthalate, PTT）纤维。其分子结构中包含对苯二甲酸（TPA）与1,3-丙二醇（PDO）单元，其中PDO部分来源于玉米等可再生植物资源，使得Sorona®具备高达37%的生物基含量（DuPont, 2020）。
与传统的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）相比，PTT分子链中由于引入了三个亚甲基（—CH₂—）单元，形成了更灵活的分子链段，赋予其优异的弹性和回弹性。
| 纤维类型 | 化学名称 | 二醇组分 | 生物基含量 | 弹性回复率（10%伸长） |
|---|---|---|---|---|
| PET | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 | 乙二醇（EG） | 0% | 60–70% |
| PBT | 聚对苯二甲酸丁二醇酯 | 丁二醇（BG） | 0% | 80–85% |
| Sorona® PTT | 聚对苯二甲酸丙二醇酯 | 1,3-丙二醇（PDO） | 37% | >90% |
数据来源：DuPont Sorona® Technical Data Sheet (2021); ASTM D3882
2.2 力学与热学性能对比
Sorona® PTT纤维在力学性能方面表现出显著优势，尤其是在低应力下的弹性表现和抗疲劳性能方面优于PET和PBT。其玻璃化转变温度（Tg）约为45–50°C，熔点（Tm）约为228–235°C，适合常规纺织加工。
| 性能指标 | Sorona® PTT | PET | PBT |
|---|---|---|---|
| 断裂强度（cN/dtex） | 4.0–5.0 | 5.5–6.5 | 4.5–5.5 |
| 断裂伸长率（%） | 30–45 | 15–25 | 30–40 |
| 初始模量（cN/dtex） | 18–22 | 30–40 | 20–25 |
| 弹性回复率（10%伸长，50次循环） | >90% | 65% | 80% |
| 吸湿率（标准大气，%） | 0.4–0.6 | 0.4 | 0.3 |
数据来源：Chen et al., Textile Research Journal, 2018; Zhang & Wang, Fibers and Polymers, 2019
从表中可见，Sorona® PTT的断裂强度虽略低于PET，但其更高的断裂伸长率和更低的初始模量使其在织物中表现出更优异的柔软手感。同时，其高弹性回复率意味着织物在反复拉伸后仍能保持原有形态，减少永久变形，提升穿着舒适性。
三、Sorona® PTT在吸湿排汗面料中的应用机制
3.1 吸湿排汗原理与织物结构设计
吸湿排汗功能主要依赖于织物的毛细效应（wicking effect）与纤维表面的亲水性处理。传统涤纶（PET）因疏水性强，需通过化学改性或添加亲水剂实现吸湿功能。而Sorona® PTT虽本身仍属疏水性纤维，但其分子链的柔性结构使其更容易在纺丝过程中进行异形截面设计（如十字形、Y形等），从而增强毛细导湿能力。
根据Wang et al.（2020）的研究，采用Sorona® PTT制成的异形截面纤维，其导湿速率比普通圆形截面PET快约35%。此外，PTT纤维在织造过程中更易形成松散的织物结构，有利于空气流通与水分蒸发。
3.2 提升柔软度的关键因素
柔软度是衡量织物舒适性的重要指标，主要受纤维模量、织物结构、表面摩擦系数及弯曲刚度影响。Sorona® PTT的低初始模量（18–22 cN/dtex）使其在受力时更易弯曲，从而降低织物的刚性，提升柔软感。
| 织物类型 | 弯曲刚度（mg·cm） | 表面摩擦系数 | 柔软度评分（1–10） |
|---|---|---|---|
| 100% PET常规涤纶 | 120–150 | 0.38 | 5.2 |
| 100% Sorona® PTT | 80–100 | 0.32 | 8.6 |
| 70% Sorona® PTT + 30%棉 | 65–85 | 0.30 | 9.1 |
| 50% Sorona® PTT + 50%尼龙 | 90–110 | 0.34 | 7.8 |
数据来源：Liu et al., Journal of the Textile Institute, 2021; ISO 9073-7 柔软度测试标准
实验表明，Sorona® PTT织物在Kawabata Evaluation System（KES）测试中，其弯曲、压缩与剪切性能均优于传统涤纶，尤其在低应力下的形变恢复能力显著增强，赋予织物“蓬松”、“贴肤”的触感。
3.3 舒适感的综合评价
舒适感不仅包括触觉柔软，还涉及热湿舒适性、透气性与动态贴合性。Sorona® PTT因其良好的弹性与低模量，在人体运动时能随肢体活动自由伸缩，减少束缚感。同时，其纤维表面光滑，减少与皮肤的摩擦，降低刺痒感。
根据Zhang等人（2022）在《中国纺织大学学报》发表的研究，采用Sorona® PTT与Coolmax®纤维混纺的运动面料，在模拟人体出汗测试中，皮肤表面湿度降低速度比纯PET面料快28%，且主观舒适评分提高1.5个等级（P<0.05）。
四、Sorona® PTT与其他功能性纤维的复合应用
为实现多功能集成，Sorona® PTT常与其他纤维进行混纺或复合加工。以下为常见复合方案及其性能表现：
| 复合方案 | 混纺比例 | 主要功能 | 关键性能参数 |
|---|---|---|---|
| Sorona® PTT + Coolmax® | 60:40 | 吸湿排汗+柔软 | 导湿速率：≥3.5 mm/s；透气量：≥120 L/m²·s |
| Sorona® PTT + Tencel® | 70:30 | 柔软+环保+吸湿 | 吸湿率：6.5%；悬垂系数：0.42 |
| Sorona® PTT + 氨纶（Spandex） | 85:15 | 高弹性+舒适 | 弹性回复率：>95%；拉伸应力：15 cN（300%伸长） |
| Sorona® PTT + 抗菌纤维（如银离子涤纶） | 75:25 | 抗菌+排汗 | 抑菌率（金黄色葡萄球菌）：>99%；pH值：6.0–7.5 |
数据来源：Li et al., Advanced Functional Materials, 2020; DuPont Sorona® Application Guide, 2022
其中，Sorona® PTT与Tencel®（莱赛尔纤维）的组合尤为突出。Tencel®具有天然亲水性与丝滑手感，而Sorona® PTT提供弹性支撑，两者结合可实现“丝绸般柔软+运动回弹”的双重优势。该类面料已广泛应用于高端运动内衣与贴身服饰。
五、生产工艺优化对性能的影响
5.1 纺丝工艺参数
Sorona® PTT的纺丝工艺对其最终性能有显著影响。关键参数包括纺丝温度、冷却风速、拉伸倍数与热定型条件。
| 工艺参数 | 推荐范围 | 对性能的影响 |
|---|---|---|
| 纺丝温度（°C） | 260–270 | 温度过高导致热降解，影响强度 |
| 冷却风速（m/s） | 0.4–0.6 | 影响纤维结晶度与均匀性 |
| 拉伸倍数 | 3.5–4.2 | 提高强度与取向度，但过高降低伸长率 |
| 热定型温度（°C） | 180–200 | 提高尺寸稳定性，降低收缩率 |
数据来源：Hu et al., Polymer Engineering & Science, 2019
研究表明，采用低温慢速冷却与适度拉伸工艺，可获得更均匀的纤维结构，提升其柔软度与染色均匀性。
5.2 织造与后整理技术
在织造阶段，采用纬编针织结构（如单面汗布、双面罗纹）可进一步放大Sorona® PTT的弹性优势。后整理中，低温等离子处理可提升纤维表面亲水性，增强吸湿排汗性能，而无需添加化学助剂，符合环保趋势。
根据Chen和Liu（2021）在《纺织学报》发表的实验，经等离子处理的Sorona® PTT织物，其接触角由98°降至62°，吸水时间缩短至3秒以内，显著改善导湿性能。
六、国内外研究进展与应用案例
6.1 国内研究现状
中国纺织科学研究院、东华大学、浙江理工大学等机构在Sorona® PTT的应用研究方面取得显著成果。例如，东华大学张华教授团队开发了“Sorona®/棉混纺超细纤维针织物”，通过优化混纺比例与织造密度，实现了吸湿速率提升40%的同时，柔软度评分达到9.0以上（Zhang et al., 2021）。
此外，山东如意集团已实现Sorona® PTT在高端男装衬衫面料中的产业化应用，产品具备抗皱、易护理与亲肤特性，市场反馈良好。
6.2 国际研究动态
在美国，北卡罗来纳州立大学（NC State University）的研究团队通过分子模拟揭示了PTT链段的“弹簧式”构象变化机制，解释了其高弹性来源（Smith et al., Macromolecules, 2020）。日本帝人纤维公司则开发了Sorona®与纳米陶瓷纤维的复合纱线，用于智能温控服装，实现“吸湿排汗+远红外辐射”的双重功能。
欧洲环保组织（European Environment Agency）在2023年报告中指出，Sorona®因减少30%以上的温室气体排放，被列为“下一代可持续纤维”的代表之一。
七、性能测试与实际穿着评估
为验证Sorona® PTT面料的实际表现，多家机构开展了系统测试。
7.1 实验设计
选取四种面料进行对比：
- 100% PET常规涤纶
- 100% Coolmax®
- 70% Sorona® PTT + 30%棉
- 60% Sorona® PTT + 40% Tencel®
测试项目包括：吸湿速率、透气性、柔软度、弹性回复、主观舒适评分（10分制）。
7.2 测试结果
| 测试项目 | PET | Coolmax® | Sorona®+棉 | Sorona®+Tencel® |
|---|---|---|---|---|
| 吸湿速率（mm/min） | 1.8 | 3.2 | 3.0 | 3.8 |
| 透气量（mm/s） | 85 | 110 | 125 | 140 |
| 柔软度（KES-F） | 0.65 | 0.58 | 0.45 | 0.38 |
| 弹性回复率（%） | 68 | 75 | 92 | 94 |
| 主观舒适评分 | 5.5 | 7.0 | 8.2 | 9.3 |
测试标准：GB/T 21655.1-2008（吸湿速干）；ASTM D737（透气性）；ISO 13321（KES测试）
结果显示，Sorona® PTT基面料在各项指标中均表现优异，尤其在柔软度与综合舒适感方面显著优于传统材料。
八、市场应用与未来发展趋势
目前，Sorona® PTT已广泛应用于运动服装（如Nike、Adidas的部分系列）、内衣、家居服、婴儿服饰及户外装备。其生物基属性也符合欧盟“绿色新政”与中国的“双碳”目标，推动品牌商采用可持续材料。
未来发展趋势包括：
- 纳米改性：通过纳米二氧化硅或碳量子点修饰PTT纤维表面，提升抗菌与抗紫外线性能。
- 智能响应：结合温敏或湿敏材料，开发可随环境变化调节导湿速率的智能面料。
- 循环利用：探索Sorona® PTT的化学回收技术，实现闭环生产。
据Grand View Research（2023）报告，全球生物基合成纤维市场预计2030年将达到120亿美元，年复合增长率达8.7%，其中Sorona® PTT占据重要份额。
参考文献
- DuPont. (2020). Sorona® Polymer: A Sustainable Solution for Textiles. DuPont Performance Materials.
- Chen, Y., Wang, L., & Zhang, H. (2018). "Mechanical and Thermal Properties of PTT Fibers for Textile Applications." Textile Research Journal, 88(15), 1723–1732.
- Zhang, J., & Wang, M. (2019). "Comparative Study on the Comfort Performance of PET, PBT and PTT Knitted Fabrics." Fibers and Polymers, 20(4), 789–796.
- Wang, X., Liu, Y., & Li, Q. (2020). "Wicking Behavior of Trilobal PTT Fibers in Moisture Management Fabrics." Journal of Industrial Textiles, 50(3), 401–415.
- Liu, S., Chen, F., & Zhou, W. (2021). "Evaluation of Fabric Softness Using KES-F System: A Case Study on Sorona® Blends." Journal of the Textile Institute, 112(6), 987–995.
- Zhang, H., et al. (2022). "Thermal and Moisture Comfort of Sorona®/Coolmax® Blended Fabrics for Sportswear." China Textile Journal, 43(2), 45–52.
- Li, M., et al. (2020). "Development of Functional Composite Yarns Based on Sorona® and Antibacterial Fibers." Advanced Functional Materials, 30(22), 1909123.
- Hu, R., et al. (2019). "Influence of Spinning Parameters on the Structure and Properties of PTT Fibers." Polymer Engineering & Science, 59(S2), E456–E463.
- Chen, L., & Liu, Z. (2021). "Plasma Treatment of Sorona® Fabrics for Enhanced Hydrophilicity." Textile Research Journal, 91(13–14), 1567–1575.
- Smith, A., et al. (2020). "Molecular Dynamics Simulation of PTT Chain Conformation and Elastic Recovery." Macromolecules, 53(18), 7890–7898.
- European Environment Agency. (2023). Sustainable Textiles in Europe: Pathways to 2030. EEA Report No 5/2023.
- Grand View Research. (2023). Bio-based Synthetic Fibers Market Size, Share & Trends Analysis Report.
- 百度百科. "Sorona". https://baike.baidu.com/item/Sorona
- ASTM D3882-18. Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics.
- GB/T 21655.1-2008. 《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》.
