多功能Sorona滌綸麵料：吸濕排汗與抗UV性能集成技術一、引言 隨著現代紡織科技的不斷進步，功能性紡織品在運動服裝、戶外裝備、日常服飾及醫療防護等領域中扮演著日益重要的角色。其中，Sorona® 作為...
多功能Sorona滌綸麵料：吸濕排汗與抗UV性能集成技術
一、引言
隨著現代紡織科技的不斷進步，功能性紡織品在運動服裝、戶外裝備、日常服飾及醫療防護等領域中扮演著日益重要的角色。其中，Sorona® 作為一種由杜邦公司（DuPont）開發的生物基聚酯纖維，因其優異的彈性、柔軟性、環保特性及可加工性，近年來在高端功能性麵料中備受關注。在此基礎上，將Sorona滌綸與吸濕排汗和抗紫外線（UV）性能集成，形成多功能複合麵料，已成為紡織材料研究的重要方向。
本文係統介紹多功能Sorona滌綸麵料的技術原理、結構設計、性能參數、應用領域，並結合國內外權威文獻與實驗數據，深入探討其在吸濕排汗與抗紫外線雙重功能集成方麵的技術路徑與實際效果。
二、Sorona滌綸纖維的基本特性
Sorona® 是一種部分生物基的聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT, Polytrimethylene Terephthalate），其單體之一——1,3-丙二醇（PDO），由可再生資源（如玉米澱粉）通過生物發酵法製備，生物基含量可達37%以上（DuPont, 2020）。相比傳統聚酯（PET）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT），Sorona具有更優異的回彈性、染色性能和柔軟手感。
2.1 Sorona纖維的核心優勢
| 特性 | 參數/描述 | 說明 |
|---|---|---|
| 生物基含量 | ≥37% | 來源於可再生玉米資源，降低碳足跡 |
| 回彈性 | 優於PET，接近尼龍 | 適合高彈運動服裝 |
| 染色溫度 | 低於PET（約100–110℃） | 節能，減少熱損傷 |
| 手感 | 柔軟、滑爽 | 接近天然纖維 |
| 耐磨性 | 高 | 適合頻繁摩擦使用場景 |
| 可回收性 | 可化學回收 | 支持循環經濟 |
資料來源： DuPont Sorona® Technical Data Sheet (2023)
Sorona纖維的分子結構中，1,3-丙二醇單元賦予其“彈簧狀”分子鏈，從而在拉伸後能迅速恢複原狀，這種特性使其在運動服、內衣、泳裝等領域具有廣泛應用前景。
三、吸濕排汗功能的實現機製
吸濕排汗（Moisture-Wicking）是指麵料能將皮膚表麵的汗液迅速吸收並擴散至外層蒸發，從而保持穿著者幹爽舒適。這一功能在高溫、高濕或劇烈運動環境中尤為重要。
3.1 吸濕排汗的技術路徑
多功能Sorona滌綸通過以下方式實現吸濕排汗：
- 異形截麵纖維設計：采用十字形、Y形或中空結構，增加纖維表麵積，形成毛細效應，促進水分沿纖維表麵遷移。
- 親水改性處理：在Sorona聚合過程中引入親水性單體（如聚乙二醇PEG），或通過表麵接枝改性，提高纖維對水分子的親和力。
- 雙層麵料結構：內層為親水改性Sorona，外層為疏水標準滌綸，形成“內吸外排”的梯度結構。
3.2 吸濕排汗性能測試標準與數據
| 測試項目 | 測試標準 | Sorona多功能麵料實測值 | 對比PET普通滌綸 |
|---|---|---|---|
| 水分蒸發速率（g/m²·h） | ASTM E96 | 1250 | 820 |
| 芯吸高度（mm/30min） | AATCC 197 | 110（垂直） | 45 |
| 濕阻（m²·Pa/W） | ISO 11092 | 0.085 | 0.132 |
| 接觸瞬間涼感（Q-max, W/cm²） | ASTM F1894 | 0.28 | 0.19 |
數據來源： 中國紡織科學研究院《功能性紡織品檢測報告》（2022）
研究顯示，經過親水改性的Sorona纖維其吸濕速率達到天然棉的80%以上，同時幹燥速度比棉快3倍（Zhang et al., 2021）。
四、抗紫外線（UV）功能的集成技術
紫外線（UV）輻射，特別是UVA（320–400 nm）和UVB（280–320 nm），長期暴露可導致皮膚曬傷、老化甚至皮膚癌。因此，開發具有高紫外線防護係數（UPF）的紡織品具有重要健康意義。
4.1 抗UV技術路徑
Sorona滌綸可通過以下方式實現抗紫外線功能：
- 添加紫外線吸收劑（UVA）：在紡絲過程中加入納米TiO₂、ZnO或有機紫外線吸收劑（如苯並三唑類）。
- 纖維結構致密化：通過高密度編織或加撚工藝減少光線透過率。
- 後整理塗層：使用含抗UV助劑的塗層或浸軋工藝進行表麵處理。
其中，原位摻雜納米氧化物是目前主流且耐久性高的方法。
4.2 抗UV性能參數對比
| 麵料類型 | UPF值 | UVA透過率（%） | UVB透過率（%） | 耐洗性（50次水洗後UPF保持率） |
|---|---|---|---|---|
| 普通滌綸 | 15–20 | 8.5% | 6.2% | 60% |
| 普通棉布 | 5–10 | 15.3% | 12.1% | 40% |
| Sorona+TiO₂（3%） | 50+ | 1.2% | 0.8% | 92% |
| Sorona+ZnO（2.5%） | 50+ | 1.0% | 0.7% | 94% |
數據來源： International Journal of Clothing Science and Technology (2020), Vol.32(4), pp.567–580
根據澳大利亞/新西蘭標準AS/NZS 4399:2017，UPF 50+表示紫外線防護極佳，可阻擋97.5%以上的紫外線輻射。
五、多功能集成技術：吸濕排汗與抗UV協同優化
將吸濕排汗與抗UV功能集成於同一Sorona滌綸麵料中，需解決功能之間的潛在衝突。例如，親水改性可能降低纖維的耐候性，而納米顆粒的添加可能影響纖維的柔軟度。
5.1 協同設計策略
-
分層結構設計：
- 內層：親水改性Sorona，負責吸濕導濕；
- 外層：含納米TiO₂/ZnO的Sorona，提供抗UV保護；
- 中間層：可選透氣膜或微孔結構，增強整體防護與透氣平衡。
-
多功能母粒共混紡絲：
采用“三元共混”技術，將親水劑、抗UV劑與Sorona切片共混，通過熔融紡絲一次性製備多功能纖維。 -
表麵等離子體處理：
利用低溫等離子體對纖維表麵進行活化，提升親水性與納米顆粒附著力，避免傳統塗層易脫落問題（Wang et al., 2019）。
5.2 集成功能麵料性能綜合表
| 性能指標 | 測試方法 | 實測值 | 說明 |
|---|---|---|---|
| UPF值 | AS/NZS 4399 | 50+ | 極佳紫外線防護 |
| 芯吸高度（經向） | AATCC 197 | 108 mm | 優秀導濕能力 |
| 水分蒸發速率 | ISO 11092 | 1280 g/m²·h | 快速幹燥 |
| 柔軟度（KES-FB） | KES彎曲剛度 | 0.18 gf·cm²/cm | 接近棉感 |
| 耐摩擦色牢度 | AATCC 8 | 4–5級 | 高色牢度 |
| 抗起球性 | ISO 12945 | 4級 | 良好抗起球 |
| 生物基含量 | ASTM D6866 | 37% | 環保可持續 |
測試單位： 國家紡織製品質量監督檢驗中心（上海）2023年度報告
實驗表明，采用TiO₂/PEG雙功能母粒的Sorona纖維在保持高UPF的同時，芯吸高度提升至普通Sorona的2.3倍（Li et al., 2022）。
六、國內外研究進展與文獻綜述
6.1 國內研究現狀
中國在功能性紡織品領域的研究近年來發展迅速。東華大學、浙江理工大學、天津工業大學等機構在Sorona改性及多功能集成方麵取得多項成果。
- 東華大學張瑞萍團隊（2021）通過原位聚合將聚乙二醇接枝到Sorona分子鏈上，顯著提升其親水性，接觸角由98°降至42°。
- 浙江理工大學王立團隊（2020）開發了“Sorona/TiO₂核殼纖維”，通過靜電紡絲技術實現納米顆粒均勻分布，UPF值達62，且不影響透氣性。
- 中國紡織工業聯合會發布的《2023年中國功能性纖維發展白皮書》指出，生物基功能纖維市場規模年增長率達18.7%，Sorona類材料占比逐年上升。
6.2 國際研究動態
- 美國杜邦公司（DuPont, 2022）在其新Sorona Pro係列中引入“CoolMax EcoMade + Sorona”混紡技術，實現吸濕、排汗、抗UV與環保四重功能。
- 日本帝人（Teijin） 開發了類似PTT結構的“EcoCear”纖維，采用玉米PDO與回收PET共聚，兼具功能與可持續性（Teijin Report, 2021）。
- 歐洲Textile-UV項目組（2019）對12種抗UV麵料進行長期戶外暴露測試，結果顯示含納米ZnO的Sorona麵料在500小時QUV老化後UPF保持率仍達89%。
文獻引用：
- Zhang, R., et al. (2021). "Hydrophilic modification of Sorona fiber via PEG grafting for moisture management." Textile Research Journal, 91(15-16), 1789–1801.
- Wang, L., et al. (2019). "Plasma-assisted surface modification of PTT fibers for enhanced wettability and UV resistance." Surface and Coatings Technology, 372, 234–241.
- Li, Y., et al. (2022). "Development of multifunctional Sorona composite fibers with TiO₂ and PEG for sportswear applications." Fibers and Polymers, 23(4), 765–773.
- DuPont. (2022). Sorona® Performance Fiber: Sustainability and Innovation Report. Wilmington, DE.
- Teijin Limited. (2021). EcoCear™ Bio-based Polyester Fiber Technical Brochure.
七、生產工藝與流程
多功能Sorona滌綸麵料的生產涉及從聚合、紡絲到織造、後整理的完整產業鏈。
7.1 主要生產工藝流程
| 工序 | 工藝內容 | 關鍵參數 |
|---|---|---|
| 原料準備 | Sorona切片 + 功能母粒（PEG/TiO₂） | 母粒添加量：2–5% |
| 熔融紡絲 | 螺杆擠出，溫度260–280℃ | 紡絲速度：1200–1800 m/min |
| 牽伸定型 | 多級熱輥牽伸，溫度80–110℃ | 牽伸倍數：2.8–3.2 |
| 織造 | 采用緯編或經編針織，組織為雙麵結構 | 密度：18–22針/英寸 |
| 後整理 | 等離子處理 + 親水柔軟整理 | 處理功率：100–150 W |
| 功能檢測 | UPF、芯吸、透氣性、色牢度測試 | 按ISO/AATCC標準 |
7.2 環保與可持續性評估
| 指標 | Sorona多功能麵料 | 傳統滌綸 |
|---|---|---|
| 碳排放（kg CO₂/kg纖維） | 3.2 | 5.8 |
| 能源消耗（MJ/kg） | 68 | 105 |
| 可生物降解性（工業堆肥） | 部分降解（37%） | 不可降解 |
| 水足跡（L/kg） | 85 | 140 |
數據來源： Higg Materials Sustainability Index (Higg MSI), 2023
Sorona的生物基原料顯著降低了全生命周期的環境負荷，符合歐盟《綠色新政》與中國的“雙碳”目標。
八、應用領域與市場前景
多功能Sorona滌綸麵料因其優異的綜合性能，廣泛應用於多個領域：
8.1 應用場景
| 應用領域 | 典型產品 | 功能需求 |
|---|---|---|
| 運動服裝 | 跑步服、健身衣 | 吸濕排汗、高彈性、抗UV |
| 戶外服飾 | 登山服、防曬衣 | 抗UV、輕質、透氣 |
| 內衣與家居服 | 女士內衣、睡衣 | 柔軟、親膚、快幹 |
| 兒童服裝 | 童裝、校服 | 安全、抗UV、易護理 |
| 醫療防護 | 醫用隔離服、康複服 | 透氣、抗菌（可附加）、低致敏 |
8.2 市場數據與趨勢
- 根據Grand View Research（2023）報告，全球功能性運動服裝市場預計2030年達568億美元，年複合增長率7.3%。
- 中國功能性纖維消費量在2022年已達850萬噸，其中生物基纖維占比提升至12.5%（中國化纖協會，2023）。
- 品牌應用案例：
- Lululemon：在其“Swiftly Tech”係列中采用Sorona混紡麵料，強調環保與性能。
- 迪卡儂（Decathlon）：在QUECHUA戶外係列中推廣含Sorona的防曬衣。
- 安踏（Anta）：與中國紡織科學研究院合作開發“呼吸防紫外線”運動服。
九、挑戰與未來發展方向
盡管多功能Sorona滌綸麵料優勢顯著，但仍麵臨以下挑戰：
- 成本較高：生物基PDO生產成本高於石油基原料，導致Sorona價格約為普通滌綸的1.8–2.2倍。
- 功能耐久性：部分親水整理劑在多次洗滌後性能下降，需開發更穩定的共價接枝技術。
- 染色均勻性：改性纖維可能存在染色差異，需優化染色工藝參數。
未來發展方向包括：
- 開發全生物基Sorona（PDO與TPA均來自可再生資源）；
- 引入智能響應功能，如溫敏變色、pH響應釋放香氛；
- 結合數字紡織技術，實現個性化功能定製。
參考文獻
- DuPont. (2023). Sorona® Polymer and Fiber Technical Guide. DuPont Performance Materials.
- Zhang, R., Li, H., & Chen, J. (2021). Hydrophilic modification of Sorona fiber via PEG grafting for moisture management. Textile Research Journal, 91(15-16), 1789–1801. http://doi.org/10.1177/0040517520983456
- Wang, L., Liu, Y., & Zhao, G. (2019). Plasma-assisted surface modification of PTT fibers for enhanced wettability and UV resistance. Surface and Coatings Technology, 372, 234–241. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.05.032
- Li, Y., Xu, M., & Tang, R. (2022). Development of multifunctional Sorona composite fibers with TiO₂ and PEG for sportswear applications. Fibers and Polymers, 23(4), 765–773. http://doi.org/10.1007/s12221-022-4321-8
- AS/NZS 4399:2017. Sun protective clothing – evalsuation and classification. Standards Australia.
- ASTM E96/E96M-21. Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials.
- AATCC Test Method 197-2015. Vertical Wicking of Textiles.
- ISO 11092:2014. Clothing — Physiological effects — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test).
- 中國紡織工業聯合會. (2023). 《中國功能性纖維發展白皮書》. 北京：中國紡織出版社.
- Higg MSI. (2023). Materials Sustainability Index. Sustainable Apparel Coalition.
- Grand View Research. (2023). Activewear Market Size, Share & Trends Analysis Report.
- 中國化纖協會. (2023). 《2022年中國化纖行業運行分析》. 北京.
- Teijin Limited. (2021). EcoCear™ Bio-based Polyester Fiber. http://www.teijin.com
- 百度百科. (2023). “Sorona”詞條. http://baike.baidu.com/item/Sorona
（全文約3,680字）
