吸湿排汗涤纶织物在高强度运动服装中的应用技术

1. 引言

随着全球体育产业的蓬勃发展和全民健身意识的增强，运动服装的性能需求日益提高。特别是在高强度运动场景中，如马拉松、登山、铁人三项、篮球、足球等，人体在剧烈运动过程中会产生大量汗液，若服装无法及时将湿气排出，将导致体感闷热、黏腻，甚至引发皮肤不适或体温调节失衡。因此，具备良好吸湿排汗功能的运动服装成为研发重点。

涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）作为合成纤维中产量最大、应用最广的材料之一，因其高强度、耐磨、易染色和低成本等优势，广泛应用于运动服装领域。然而，传统涤纶纤维本身疏水性强，吸湿性差，难以满足高强度运动中的排汗需求。为此，通过物理改性、化学改性或结构设计等手段开发出具有吸湿排汗功能的涤纶织物，已成为功能性纺织品研究的热点。

本文系统探讨吸湿排汗涤纶织物的结构原理、制备技术、性能参数及其在高强度运动服装中的具体应用，并结合国内外权威文献与实际产品案例，深入分析其技术优势与发展趋势。

2. 吸湿排汗涤纶织物的基本原理

2.1 吸湿排汗机制

吸湿排汗功能的核心在于通过材料结构或表面化学改性，实现对汗液的快速吸收、传导与蒸发，从而保持皮肤干爽。其作用机制主要包括以下几个方面：

毛细效应（Capillary Action）：通过纤维截面异形化（如Y形、十字形、W形）或织物组织结构优化，形成微细导湿通道，利用毛细作用将汗液从内层向织物外层输送。
亲水改性（Hydrophilic Modification）：在涤纶分子链中引入亲水基团（如聚醚、磺酸基等），提升纤维对水分子的吸附能力。
双层结构设计：采用内外层不同功能的复合结构，内层亲水吸湿，外层疏水快干，形成“单向导湿”效应。

根据中国纺织工业联合会发布的《功能性纺织品技术规范》（FZ/T 01095-2020），吸湿排汗织物需满足吸水率≥100%、滴水扩散时间≤3秒、蒸发速率≥0.25g/h等指标。

2.2 涤纶的改性方法

改性方法	技术原理	代表技术	优点	缺点
物理改性	异形截面纺丝、复合纺丝	三叶形、十字形截面	提高比表面积，增强毛细效应	工艺复杂，成本较高
化学改性	共聚改性、接枝改性	聚醚酯共聚（如Coolmax®）	引入亲水基团，提升吸湿性	可能影响纤维强度
表面处理	等离子体处理、涂层处理	亲水涂层（如SiO₂溶胶）	工艺简单，成本低	耐久性较差
复合结构	双组分纺丝、多层织造	PET/PA复合纤维	实现单向导湿	需要精密设备

资料来源：Zhang et al., Textile Research Journal, 2021; 中国纺织信息中心, 2022

3. 吸湿排汗涤纶织物的关键性能参数

为评估吸湿排汗涤纶织物在高强度运动中的适用性，需对其物理性能、热湿舒适性及耐久性进行系统测试。以下为典型产品参数对比：

表1：常见吸湿排汗涤纶织物性能对比

产品名称	纤维类型	克重（g/m²）	吸水率（%）	滴水扩散时间（s）	蒸发速率（g/h）	透气率（mm/s）	拉伸强度（N/5cm）	生产商
Coolmax® EcoMade	改性聚酯（含20%再生PET）	140	180	1.2	0.38	120	320	Invista（美国）
TACTEL® HyCool	尼龙/涤纶复合纤维	135	165	1.5	0.35	110	300	Invista
东丽Hydroseal®	异形截面涤纶	150	200	1.0	0.40	130	340	东丽（日本）
恒力吸湿排汗涤纶	三叶形截面+亲水涂层	145	175	1.8	0.32	105	310	恒力集团（中国）
华峰超细旦吸湿排汗纤维	超细旦+异形截面	130	190	1.3	0.36	118	295	华峰集团（中国）

数据来源：Invista官网技术白皮书（2023）；东丽株式会社产品手册（2022）；《中国化纤》2023年第4期；恒力集团测试报告（2023）

表2：国际主流吸湿排汗纤维技术对比

技术品牌	所属企业	国家	核心技术	是否含再生材料	环保认证
Coolmax®	Invista	美国	四沟槽异形截面	是（EcoMade系列）	bluesign®, Oeko-Tex®
TACTEL® HyCool	Invista	美国	微孔结构+亲水处理	否	Oeko-Tex® Standard 100
Hygroscopic Polyester	Toray	日本	聚醚共聚改性	否	ISO 14001
37.5® Technology	Cocona Inc.	美国	活性碳颗粒嵌入	是（椰壳碳）	bluesign®
Dryarn®	Aquafil	意大利	超细聚丙烯纤维	否	EU Ecolabel

资料来源：Textile Exchange Report 2022；Sustainable Apparel Coalition（2023）

4. 在高强度运动服装中的具体应用

4.1 跑步服装

高强度跑步过程中，人体每小时可出汗0.8–1.5升，对服装的导湿性能要求极高。吸湿排汗涤纶织物通过快速将汗液从皮肤表面转移至外层蒸发，显著降低体感温度。

应用实例：

Nike Dri-FIT系列采用Coolmax®改性涤纶，结合网眼结构设计，使背部透气区蒸发速率提升40%（Nike Innovation Report, 2022）。
李宁“云感”跑步T恤使用东丽Hydroseal®纤维，实测在30℃、60%湿度环境下，皮肤湿度比普通涤纶降低28%（《纺织学报》，2023）。

4.2 篮球与足球运动服

球类运动具有高强度间歇性特点，运动员频繁变速、跳跃，产热量大。吸湿排汗织物需兼具高弹性、耐磨性与快干性。

技术方案：

采用涤纶/氨纶（90/10）混纺针织结构，克重控制在140–160 g/m²。
内层为亲水改性涤纶，外层为疏水涤纶，形成“单向导湿”结构。
在腋下、背部等易出汗区域增加蜂窝状透气网布。

性能测试数据（来源：国家体育总局体育科学研究所，2022）：

湿阻（Ret）：0.18 m²·Pa/W（低于普通涤纶的0.25）
热阻（Rct）：0.035 m²·K/W
洗涤50次后吸水率下降<10%，表明耐久性良好。

4.3 登山与户外运动服装

在高海拔或低温环境中，吸湿排汗功能不仅关乎舒适性，更涉及体温调节安全。若汗液滞留，蒸发时会带走大量热量，导致失温。

解决方案：

采用多层复合结构：内层为吸湿排汗涤纶，中层为保暖抓绒，外层为防风防水膜（如ePTFE）。
使用37.5®技术纤维，其内置的活性矿物质可吸收湿气并转化为远红外线，提升体表微环境温度（Cocona Inc., 2021）。

实测效果（《中国纺织》2023年第6期）：

在-5℃环境中，穿着37.5®涤纶内衣的志愿者体表温度比对照组高1.2℃。
湿气传输效率提升35%，干燥时间缩短40%。

5. 国内外研究进展与技术创新

5.1 国内研究动态

中国在吸湿排汗涤纶领域的研究近年来发展迅速。东华大学、浙江理工大学、天津工业大学等高校在纤维改性与织物结构设计方面取得多项突破。

东华大学开发出“海岛型”复合纤维，通过溶解“海”相形成超细纤维网络，显著提升比表面积与导湿速率（Zhang et al., Journal of Textile Research, 2022）。
恒力集团与中科院合作，采用等离子体接枝聚乙二醇（PEG）技术，使涤纶纤维吸水率提升至200%以上，且耐洗性达100次（《高分子材料科学与工程》，2023）。

5.2 国际前沿技术

美国Invista公司推出Coolmax® EcoMade，使用20%再生PET原料，每吨纤维减少碳排放1.5吨，获bluesign®认证（Invista Sustainability Report, 2023）。
日本东丽开发出“纳米多孔涤纶”，通过相分离技术在纤维内部形成纳米级孔道，导湿速率比传统产品提高50%（Toray Technical Review, 2022）。
德国Adidas与Parley for the Oceans合作，使用海洋回收塑料制成吸湿排汗运动服，2023年全球销量超3000万件（Adidas Annual Report, 2023）。

6. 生产工艺与质量控制

6.1 主要生产工艺流程

原料准备：使用PET切片+改性剂（如聚醚二醇）
共聚反应：在酯交换或直接酯化阶段引入亲水组分
纺丝：采用异形喷丝板（如四沟槽）进行熔融纺丝
牵伸与热定型：控制结晶度与取向度，提升强度
织造：针织为主（平纹、网眼、罗纹）
后整理：亲水柔软整理、防紫外线处理、抗菌处理

6.2 质量检测标准

检测项目	测试标准	方法简述
吸水率	AATCC 79-2019	浸水30分钟后称重计算
滴水扩散时间	AATCC 197-2013	滴水后记录完全扩散时间
蒸发速率	ISO 11092:2014	使用 sweating guarded-hotplate 测定
透气性	ASTM D737-20	测定单位时间通过织物的空气量
耐洗性	GB/T 8629-2001	洗涤50次后复测性能

资料来源：中国国家标准GB/T 30127-2013《纺织品吸湿速干性的评定》；AATCC Test Method 195-2020

7. 环保与可持续发展

随着全球对可持续发展的重视，吸湿排汗涤纶的环保属性日益受到关注。

再生涤纶应用：使用rPET（再生聚酯）作为原料，减少石油消耗与碳排放。据Textile Exchange统计，2023年全球rPET在运动服装中的使用比例已达28%。
无氟防水整理：传统防水剂含PFAS（全氟化合物），近年开发出无氟疏水整理剂（如Arkema的Kynar® PVDF），降低环境毒性。
生物基涤纶：如杜邦的Sorona®，使用37%玉米来源的PDO，碳足迹比传统涤纶减少30%（DuPont Sustainability Report, 2022）。

8. 市场前景与挑战

8.1 市场规模

根据Grand View Research（2023）报告，2022年全球功能性运动服装市场规模达1860亿美元，预计2030年将突破3200亿美元，年复合增长率（CAGR）为7.2%。其中，吸湿排汗产品占比超过60%。

8.2 面临挑战

成本问题：改性涤纶价格比普通涤纶高30–50%，限制在中低端市场的推广。
性能耐久性：部分亲水涂层在多次洗涤后失效，需开发更稳定的共聚技术。
标准不统一：各国对“吸湿排汗”定义不同，缺乏全球统一测试方法。

参考文献

Invista. (2023). Coolmax® Fiber Technical Guide. https://www.invista.com
Toray Industries, Inc. (2022). Hydroseal® Product Brochure. Tokyo: Toray R&D Center.
Zhang, Y., Wang, X., & Li, J. (2021). "Moisture management properties of modified polyester fabrics for sportswear." Textile Research Journal, 91(15-16), 1789–1801.
中国纺织工业联合会. (2020). FZ/T 01095-2020《纺织品吸湿速干性的评定》. 北京: 中国标准出版社.
National Institute of Sports Science, China. (2022). Performance Testing Report on High-Intensity Sportswear. Beijing: NISS.
Cocona Inc. (2021). 37.5® Technology: How It Works. Fort Collins, CO.
Adidas AG. (2023). Annual Sustainability Report 2022. Herzogenaurach: Adidas Group.
DuPont. (2022). Sorona® Sustainability Overview. Wilmington, DE.
Textile Exchange. (2022). Preferred Fiber and Materials Market Report. Lubbock, TX.
东华大学材料科学与工程学院. (2022). “海岛型复合纤维的制备与性能研究.” 《纺织学报》, 43(5), 88–94.
恒力集团. (2023). 吸湿排汗涤纶纤维测试报告. 苏州: 恒力研究院.
GB/T 30127-2013. 《纺织品吸湿速干性的评定》. 北京: 中国标准出版社.
AATCC. (2019). Test Method 79: Absorbency of Textiles. Research Triangle Park, NC.
ISO 11092:2014. Textiles — Physiological effects — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test). Geneva: ISO.
《中国化纤》编辑部. (2023). “国产吸湿排汗涤纶技术进展.” 《中国化纤》, (4), 12–18.