Sorona纤维取向结构对吸湿排汗效率的影响研究

Sorona纤维取向结构对吸湿排汗效率的影响研究

引言

伴随着现代化印染厂科技开发的长期增加  ，实用职能黏胶人造玻纤涂料在活动时尚服饰、室内武器、社区医疗印染厂品等行业的软件急剧常见 。在其中  ，吸水运动后出汗实用职能当上决定高稳定性印染厂品的注重目标之首 。Sorona黏胶人造玻纤  ，为一类由新加坡杜邦我司（DuPont）开拓的微动物基聚酯树脂黏胶人造玻纤  ，以自身的非常好的的刚性、AG贵宾厅游戏节能稳定性包括优良的吸水运动后出汗的特点  ，近来来接受常见重视 。Sorona黏胶人造玻纤由37%可再造仿真植物产品（如甜玉米）作成  ，含有AG贵宾厅游戏历史记录和可微动物生物化竟争力  ，包含可长期开发的发展理念 。

在众多影响吸湿排汗性能的因素中  ，纤维的取向结构（fiber orientation structure）被认为是关键的内在因素之一 。取向结构指的是纤维内部大分子链沿轴向的排列程度  ，其直接影响纤维的结晶度、孔隙率、比表面积以及毛细作用力  ，从而决定其对水分的吸附、传输与蒸发效率 。本文旨在系统研究Sorona纤维在不同取向结构条件下对吸湿排汗效率的影响  ，结合国内外研究成果  ，分析其机理  ，并通过实验数据与参数对比  ，揭示结构优化方向 。

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一、Sorona纤维的基本特性与结构特征

1.1 Sorona纤维的化学组成与物理性能

Sorona化学棉纤维也是种聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT, Polytrimethylene terephthalate）化学棉纤维  ，其单个之中为1,3-丙二醇（PDO）  ，该成分表部件起源自可机体再生资源英文（如玉米棒糖发酵法） 。与过去聚脂PET对比  ，PTT团伙链中含更好地的亚甲基（—CH₂—）单元尺寸  ，增添其比较高的链段韧性和回塑性 。

性能参数	Sorona纤维	PET纤维	PTT纤维（常规）
密度（g/cm³）	1.32	1.38	1.32
熔点（℃）	220–230	255–260	228–235
断裂强度（cN/dtex）	3.5–4.2	4.5–5.5	3.8–4.5
断裂伸长率（%）	35–50	15–30	40–60
回弹性（%）	>90（50%伸长）	70–80	85–92
吸湿率（%）	0.4–0.6	0.2–0.4	0.4–0.7
来源	杜邦公司	多家企业	杜邦及其他

数据来源：DuPont Technical Data Sheet (2020); Zhang et al., 2021

从表上由此可见  ，Sorona人造玻纤在吸潮率的方面略具有老式PET人造玻纤  ，其原子核型式型式致使富含较多的柔软性链段  ，使用水原子核型式更轻松在非晶区构建  ，关键在于升级吸潮使用性能 。

1.2 纤维取向结构的定义与测量方法

纤维取向结构通常通过取向因子（Orientation Factor, f）来量化  ，其计算公式为：

$$
f = frac{3langlecos^2thetarangle – 1}{2}
$$

但其中  ，$theta$为原子核链与人造纤维轴范围内的交角  ，$langlecos^2thetarangle$可顺利通过X光谱仪线衍射（XRD）或偏振红外光谱仪（FTIR）检验 。 认知指数公式规模在0（充分无规）到1（充分认知）相互间 。高认知度常常预示着碳原子链沿棉纤维心轴的高度排列成  ，影响于优化构造  ，但应该大大减少吸湿性性 。

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二、取向结构对吸湿排汗性能的影响机制

2.1 吸湿过程的物理机制

吸湿排汗过程主要包括三个阶段：吸附（adsorption）、扩散（diffusion）和蒸发（evaporation） 。其中  ，吸附主要发生在纤维表面及非晶区  ，受比表面积和极性基团数量影响；扩散则依赖于纤维内部的微孔结构和毛细通道；蒸发则与织物表面透气性及AG贵宾厅游戏温湿度相关 。

Sorona纤维中的酯基（—COO—）和醚键（—O—）具有一定的亲水性  ，但整体仍属疏水材料 。因此  ，其吸湿性能主要依赖于结构诱导的毛细效应和表面改性 。

2.2 取向结构对吸湿性能的影响

（1）取向度与结晶度的关系

高取向通常伴随高结晶度 。结晶区分子排列紧密  ，水分子难以进入；而非晶区结构松散  ，是吸湿的主要场所 。因此  ，适度降低取向度可增加非晶区比例  ，提升吸湿能力 。

Wang et al.（2019）的研究发觉  ，当Sorona弹性纤维的认知因素从0.85减至0.65时  ，其平稳吸潮率从0.48%提高至0.63%（RH=65%）  ，强化达31% 。这说明合理降认知促进企业提高吸潮功效 。

取向因子（f）	结晶度（%）	平衡吸湿率（%  ，RH=65%）	毛细上升高度（mm/5min）
0.85	48	0.48	32
0.75	42	0.54	45
0.65	36	0.63	60
0.55	30	0.68	72

数据来源：Wang et al., Textile Research Journal, 2019

（2）取向结构对毛细效应的影响

化学纤维材料间的微短AG贵宾厅游戏道演变成孔状管  ，带动液体水沿布艺漆层上迁入 。趋向结构的能够危害化学纤维材料漆层上很糙度和载面结构  ，直接改善孔状力 。 Sorona黏胶纤维板常用于异形3受力（如Y形、十梯形）设计  ，以开展表面上层积和管沟节构 。当黏胶纤维板趋向较低时  ，大分子链布置蓬松  ，非常容易在拉伸运动的过程 中养成细孔和表面上层凹面  ，然而开展孔状输液工作能力 。 Li et al.（2020）根据扫描拍照电镜（SEM）仔细观察察觉到  ，低趋向Sorona仟维接触面呈现出来更大水平垂直管沟  ，的平均管沟进一步达0.8 μm  ，而高趋向仟维仅为0.3 μm 。这为显著提拔了气态水的横项扩散转移效率 。

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三、实验设计与测试方法

3.1 样品制备

选用两种不一样价值价值取向组成部分的Sorona长丝（各用记为S1、S2、S3）  ，采用保持纺丝进程与热治理 温度表调结价值价值取向度：

样品	纺丝速度（m/min）	热定型温度（℃）	取向因子（f）	结晶度（%）
S1	2000	180	0.85	48
S2	1500	160	0.70	40
S3	1000	140	0.55	30

一切样件均采取不同异形3断面（Y形  ，基坑数3）  ，线导热系数为75D/36F 。

3.2 测试方法

1. 吸湿性能测试：依据GB/T 6504-2017《化学纤维 含水率试验方法》  ，在20℃、65%RHAG贵宾厅游戏下测定平衡回潮率 。
2. 排汗性能测试：
   • 水分蒸发速率：采用透湿杯法（ASTM E96）  ，测定24小时内的水蒸气透过量（g/m²·24h） 。
   • 毛细上升高度：依据FZ/T 01071-2008  ，测定垂直方向5分钟内水柱上升高度 。
3. 结构表征：
   • XRD测定结晶度与取向因子 。
   • SEM观察表面形貌 。
   • 接触角测量（OCA）评估亲水性 。

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四、实验结果与分析

4.1 吸湿性能对比

样品	平衡回潮率（%）	水分蒸发速率（g/m²·24h）	毛细上升高度（mm）	接触角（°）
S1	0.48	1250	32	98
S2	0.57	1480	50	85
S3	0.68	1620	72	76

数据界面显示  ，伴随认知度消减  ，Sorona棉纤维的吸水性出汗安全性能同质性升级 。S3仿品的水汽化掉掉带宽比S1低于29.6%  ，孔隙上升的极高升级125%  ，表面低认知形式更有效于水汽的快速的传输数据与化掉掉 。

4.2 结构与性能关联分析

用XRD介绍  ，S3仿品的沉淀度仅为30%  ，远不超S1的48% 。低沉淀度预兆着更加多的非晶区  ，为水分子结构给予了更加多吸附物位点 。与此同时  ，SEM图象出现S3仟维单单从表面挖管更加深入、更接连  ，型成合理的孔隙网路 。 凡此种种  ，接处角测试软件反映  ，S3的接处角为76°  ，临近亲水规模（<90°）  ，而S1为98°  ，属疏水溶性 。这代表低趋向格局有机会诱骗界面化学性质基团表露  ，大幅提升亲水溶性 。

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五、国内外研究进展与比较

5.1 国内研究现状

中华在Sorona食物黏胶纤维的应用领域钻研方案工作方面启动起步晚  ，但近两余年来经济发展快 。AG贵宾厅游戏综合性大学张华老师精英团队（2021）设备钻研方案了Sorona/棉混纺织类物的吸潮快偏干能  ，显示当Sorona价值取向指数公式操控在0.6–0.7时  ，机织物综合性功能优  ，其透湿量会达1500 g/m²·24h  ，强于市售Coolmax食物黏胶纤维（1380 g/m²·24h） 。 四川工院专科大学李明项目团队（2022）能够等阴离子体治疗进的一步缓和低认知Sorona氯纶的外壁亲水溶性  ，使交往角降下来65°  ，吸湿性传输率升降40% 。

5.2 国外研究动态

欧美北卡罗来纳州立社会（NC State）的Rigotti博士生导师（2020）提起“构成系数开发”安全理念  ，即在氯纶材料皮层用于低倾向构成以资料吸汗  ，芯层保证着高倾向以维系承载力 。并不是验意味着  ，系数构成Sorona氯纶材料的吸汗传送速度比均质构成增加35%  ，同時崩裂承载力保证着在3.8 cN/dtex以内 。 当地信州大学专业Kanamoto团队合作（2018）利用云同步放射性物质X放射线小角散射（SAXS）技术水平  ，具体分析了Sorona植物纤维在收缩运动工作中微纤节构的文字的演变无规律  ，发掘当收缩运动比不超3.0时  ，纳米纤维网站发育期彻底  ，重要于肌肤水分数据传输 。

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六、Sorona纤维在实际应用中的表现

6.1 运动服装中的应用

Sorona纤维广泛应用于运动T恤、跑步裤等产品中 。以安踏（ANTA）与杜邦合作开发的“舒弹科技”面料为例  ，其采用低取向Sorona纤维（f≈0.6）与Coolmax混编  ，实测吸湿速干性能达到：

• 吸湿时间：<5秒（滴水测试）
• 完全干燥时间：38分钟（25℃  ，60%RH）
• 透湿量：1560 g/m²·24h

远高于一般的绦纶的面料（干热日子>6030分钟） 。

6.2 医疗与防护纺织品

在医疗器械敷料科技领域  ，Sorona棉纤维其所低致敏性和非常好吸水性性  ，被用到制造厂伤口发炎结痂接触到层 。探究表述  ，低趋向Sorona非织造布对渗出液液的吸引传输速率比较高趋向印刷品快2.1倍  ，且能提升伤口发炎结痂微周围AG贵宾厅游戏温度在梦想空间（80–90% RH） 。

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七、优化建议与未来发展方向

7.1 工艺优化路径

1. 控制纺丝工艺参数：降低纺丝速度与热定型温度  ，有助于形成低取向、高非晶结构 。
2. 异形截面设计：采用多沟槽Y形或十字形截面  ，增强毛细效应 。
3. 表面改性技术：结合等离子体、紫外接枝等方法  ，引入亲水基团（如—COOH、—OH）  ，进一步提升吸湿性 。

7.2 复合结构设计

未来可发展核-壳结构纤维  ，其中壳层为低取向Sorona以提升吸湿  ，芯层为高取向PTT或PET以保证力学性能 。此类设计已在日本帝人（Teijin）的“Nanofront”纤维中实现初步应用 。

7.3 智能响应型Sorona纤维

切合温敏或湿敏涨原子核  ，研发能随场景温度系统自动调理孔洞率的智能化纤维板 。举列  ，将聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）接枝于Sorona界面  ，可在高湿场景下回缩  ，打开微小孔短AG贵宾厅游戏道  ，提高了吸汗错误率 。

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参考文献

1. DuPont. Sorona® Polymer Technical Data Sheet. Wilmington, DE: DuPont Company, 2020.
2. Wang, Y., Zhang, L., & Chen, J. "Influence of molecular orientation on moisture absorption of PTT fibers." Textile Research Journal, 2019, 89(12): 2456–2465.
3. Li, H., Liu, X., & Zhao, M. "Surface morphology and wicking behavior of low-oriented Sorona fibers." Fibers and Polymers, 2020, 21(4): 789–796.
4. 张华, 王磊. "Sorona/棉混纺织物吸湿快干性能研究." 纺织学报, 2021, 42(5): 88–94.
5. 李明, 陈芳. "等离子体处理对Sorona纤维亲水性的影响." 材料导报, 2022, 36(8): 112–117.
6. Rigotti, D. et al. "Gradient-structured PTT fibers for enhanced moisture management." Journal of Applied Polymer Science, 2020, 137(15): 48567.
7. Kanamoto, T. et al. "Structural evolution of Sorona fibers during drawing process studied by SAXS." Polymer, 2018, 156: 1–9.
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9. FZ/T 01071-2008. 《纺织品 毛细效应试验方法》. 中国纺织工业联合会, 2008.
10. ASTM E96/E96M-16. Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials. ASTM International, 2016.
11. 百度百科. “Sorona纤维” [EB/OL]. //baike.baidu.com/item/Sorona纤维, 2023.
12. AG贵宾厅游戏大学纤维材料改性国家重点实验室. 《功能性纤维材料研究进展》. 上海: AG贵宾厅游戏大学出版社, 2021.

（全篇约3,800字）

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