吸汗\导汗\速干织物用聚酯纤维的研究及设计

化学纤维为解决人们对服用以及装饰和产业、国防等领域的需求作出了积极的贡献，但各类化学纤维又各自存在着不足。例如作为服用纤维的聚酯纤维存在着回潮率低、染色性差、织物透气性差、易起毛起球、易起静电、易沾污、易燃等缺点，对这些缺陷的不断改进对于聚酯纤维产业的持续发展是十分必要的。

目前，聚酯纤维的染色问题已经基本得到了解决，分散染料常压染色、高温高压型阳离子染料染色以及常压型阳离子染料染色聚酯纤维均已得到开发和发展。而随着人民生活水平的不断提高，对于服装的穿着舒适性有了更高的要求。舒适性内涵丰富，但其中最为关键的是要使织物具有优良的吸汗 导汗 速干功能，其他功能，如抗起球起毛、抗静电、抗沾污、阻燃以及无熔滴等功能都是在此基础上的锦上添花，而依据不同的应用场合实现几种功能的复合，则是更高的研究目标。

1织物吸湿 - 导湿 - 速干功能的机理

人体排出的汗液（气相或液相）与织物接触后首先要能够将织物润湿，而后汗液通过构成织物的纤维间的间隙或纤维自身将汗液传导扩散，继而依靠汗液与环境间的湿度差等为动力蒸发散出，使织物变得干燥，从而提高了服装穿着的舒适性。对于缺少极性亲水性基团的聚酯纤维而言，被水润湿面料的速干几乎不存在问题，而其中的润湿过程则是完成吸汗 导汗 速干整体过程的第一步，也是关键一步。

此前有不少的相关研究成果，基本思路都是将聚酯纤维做成诸如中空、Y形、W形、C形或十字形等异形纤维。尽管异形纤维的大比表面积使其比圆形截面纤维有利于润湿，由此其构成的织物也能充分发挥纤维间毛细效应产生导水能力，但是毕竟纤维表面缺少亲水基团，织物对水的润湿性尚显不足。

2吸汗、导汗、速干织物用聚酯纤维的结构设计

基于织物吸湿 导湿 速干的机理，本文提出了吸汗、导汗、速干织物用聚酯纤维的结构设计方案――重点解决润湿问题，同时更好地解决导汗与速干的问题。

通常织物的改性可在多个阶段采用多种手段实施，即聚合物制造阶段、纤维制造阶段、纱线制造阶段、织物组织结构设计阶段以及织物染整加工阶段，一般的织物改性加工多在其中的某一个或 2、3 个阶段实施。本文设计的方案则涉及了上述的 5 个阶段，并采用了多种手段以实现织物的吸汗、导汗、速干功能。具体的实施思路为：（1）首先合成一种含有亲水基团并添加成孔剂的共聚酯母粒，使其具有特定的特性黏度；（2）将上述母粒与常规PET以规定的比例共混纺丝 拉伸 定形，使共聚酯分布于纤维断面内外各部，制成三叶形等异形纤维；（3）将上述共混纤维辅以少量吸湿性良好的天然纤维制成共混纱线并织造成织物；（4）对织物进行适度碱减量处理，使纤维表面形成诸多沟槽或微坑构造，同时除去纤维中的成孔剂，内部呈现诸多孔洞。以上设计思路可简单地归纳为：（1）纤维材质的亲水化；（2）截面的异形化；（3）表面的粗糙化；（4）内部的微孔化。

纤维上的亲水基团为织物提供了良好的润湿性能，同时借助于纤维表面的沟槽、微坑以及异形纤维间的毛细效应达到良好的导湿效果，使织物的润湿表面积扩大；异形纤维及其表面的沟槽、微坑形成的大比表面积还为汗液的快速蒸发提供了保证，从而可实现织物的高吸汗 导汗 速干功能。

3吸汗、导汗、速干织物用聚酯纤维的开发及 性能

3.1纤维的形态结构

按照上述设计理念制备了含亲水基团的共聚酯母粒，纺制了 38 mm ×（1.14 ～ 1.32）dtex的短纤维，其断裂强度约为 5.0 cN/dtex，断裂伸长率 18% ～ 20%。共混纤维经碱减量处理后纤维的形态结构如图 1 所示。从图 1 可明显地见到三叶状的纤维表面有沟槽和微坑构造，纤维内部也呈现出诸多微孔，较好地实现了最初的设计理念。

3.2织物吸湿、导湿、速干性能

3.2.1织物的吸湿、导湿性能

利用Ltd型MMT（Moisture Management Tester）水分管理仪研究织物的吸水性能，它是模拟人体出汗时织物从皮肤上吸收汗水使自己润湿，而后沿布面平面方向传导的过程，在测量过程中将固定量的模拟汗液（NaCl溶液）滴注到面料试样的顶部（相当于面料与皮肤紧贴的内层），此时模拟汗液将完成如下过程：（1）首先对面料润湿；（2）在上表面由中心向四周扩散；（3）由上表面向下表面传递；（4）在下表面向四周扩散。

表 1 比较了本研究中的织物与市场上同类产品的MMT研究结果。其中，上、下表面润湿时间的长短表征了织物亲水性能的好坏；一定时间内上、下表面最大润湿半径及其扩散速率表征了模拟汗液在织物组织内传导的毛细效应优劣，综合评价值是对织物吸水性能给予的客观评价。

由表 1 可知，本研究中的织物具有最短的上、下表面润湿时间、最大润湿半径及扩散速率；2样品略逊，润湿时间较长，扩散速率较慢；3样品无论润湿时间、最大润湿半径及扩散速率均不理想；4样品虽上表面润湿时间较短，但最大润湿半径小，这必然会影响其干燥速率，当然也是由于内中含有了过多比例的棉和粘胶纤维所致；而5样品几乎不被润湿，最大润湿半径仅是滴下模拟汗液的直径，而经过 10余秒时间后，液滴透过布面渗至下表面，仍呈原有的面积而不润湿织物，当然其扩散速率也几近为零。综合评价结果也显示本研究中的产品具有优异的吸水性能。

3.2.2润湿后织物的速干性能

把剪成 5 cm × 5 cm的织物布样放在规定的标准环境下平衡 24 h，将上述 5 种织物试样腾空放置于由细铁丝搭成的试样架上，然后置于精度为 1/10 000 的电子天平上，测试其失重量。按照记录数据依下式计算失重率，并绘制失重率随时间变化曲线。

失重率（%）＝（ W0 － Wt ） / W0 × 100%

式中，W0为滴入水的质量；Wt为 t 时刻水的质量。

实验过程须在标准温、湿度及无空气流动环境下进行。将上述失重率随时间变化的数据绘制成曲线，可见失重率随时间的变化基本呈直线关系。表 2 为失重率随时间变化曲线的斜率，数值越大，表示失水速率愈快。

由表 2 可知，本研究织物的速干性能明显优于其它测试样品，特别是纯涤纶织物，由于不亲水，实验过程中滴在其上的水滴呈球状滞留在织物表面，蒸发面积极小，故干燥性能不良。3样品的润湿面积小，水分蒸发面积小，干燥速度较慢。

4结论

以往吸汗 排汗 速干类纤维和织物的设计往往采用纯物理改性方法，而本研究的设计思路则是采用了化学与物理相结合的方法，且将解决非亲水性合成纤维对汗液的润湿问题作为重点，同时解决了汗液在织物中的传导问题，速干问题则迎刃而解。通过碱减量处理，三叶状纤维表面可明显见到沟槽和微坑，纤维内部也呈现出诸多微孔。测试结果表明，由该纤维织造的织物具有良好的吸汗、导汗、速干功能。