隨著生活水平的提升，人們對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的重視度逐漸增加，希望在休閑娛樂過程中獲得健康體魄，因此，對(duì)體育運(yùn)動(dòng)器材的生產(chǎn)制作材料提出了較高要求。芳綸復(fù)合材料是一種高科技材料，最初應(yīng)用于航空...

隨著生活水平的提升，人們對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的重視度逐漸增加，希望在休閑娛樂過程中獲得健康體魄，因此，對(duì)體育運(yùn)動(dòng)器材的生產(chǎn)制作材料提出了較高要求。芳綸復(fù)合材料是一種高科技材料，最初應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，之后芳綸復(fù)合材料憑借顯著的性能優(yōu)勢(shì)在體育領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。芳綸可與橡膠、樹脂等材料結(jié)合形成芳綸增強(qiáng)復(fù)合材料。芳綸復(fù)合材料有著密度小、力學(xué)性能好、易成型且可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)，很適合體育領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)器材和防護(hù)用具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

芳綸復(fù)合材料概述

芳綸

芳綸是由芳香族聚酰胺樹脂紡成的纖維，分子式的主體是芳香環(huán)或者其衍生物，超過85%的酰胺鍵與芳香環(huán)上的碳原子連接形成聚酰胺纖維，是一種新型的高分子材料。它具有較高強(qiáng)度和模量，可耐高溫、絕緣以及阻燃等，具有優(yōu)異的防護(hù)性能，因此芳綸可被應(yīng)用于防護(hù)用具的生產(chǎn)與制作中，在航空航天、體育、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用中亦有著突出表現(xiàn)。芳綸和玻璃纖維一樣，在產(chǎn)品形態(tài)和規(guī)格上品種多樣。另外，為提升材料的綜合力學(xué)性能，芳綸常與樹脂類材料復(fù)合使用，例如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等。

芳綸復(fù)合材料

常見的芳綸復(fù)合材料是以環(huán)氧樹脂作為基體材料，芳綸作為增強(qiáng)纖維，因此芳綸復(fù)合材料同時(shí)具有芳綸和環(huán)氧樹脂的各自優(yōu)勢(shì)，又在強(qiáng)度、剛性以及抗老化等性能方面有著明顯提高。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前體育設(shè)施與器材領(lǐng)域大量使用的纖維復(fù)合材料，而芳綸復(fù)合材料在抗疲勞性能和抗沖擊性能方面比碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有著更大的優(yōu)勢(shì)，因此，芳綸復(fù)合材料是很多需要承擔(dān)沖擊載荷和動(dòng)載荷的體育運(yùn)動(dòng)器材制備過程中的理想生產(chǎn)材料。

芳綸復(fù)合材料的成型工藝與其他纖維復(fù)合材料類似，有手糊法、纏繞法、真空袋法、預(yù)浸漬法以及注射法等，可根據(jù)體育運(yùn)動(dòng)器材的運(yùn)動(dòng)特性或者使用需求選擇合適的生產(chǎn)工藝。芳綸材料在結(jié)構(gòu)上和功能上與其他材料的復(fù)合生產(chǎn)，增強(qiáng)了纖維復(fù)合材料的綜合使用性能，且生產(chǎn)工藝種類較全，因此芳綸復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性非常強(qiáng)。通過調(diào)整與之復(fù)合的纖維種類或者基體材料就可獲得不一樣性能的復(fù)合材料，容易滿足一些體育器材的特殊使用性能需求，這是一些金屬材料或者木質(zhì)材料在體育器材的設(shè)計(jì)生產(chǎn)上無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

芳綸復(fù)合材料應(yīng)用于體育器材的性能優(yōu)勢(shì)

密度小

一般來(lái)說，同一種體育運(yùn)動(dòng)器材，質(zhì)量輕的比質(zhì)量重的更容易提升運(yùn)動(dòng)水平。一些體育器材的生產(chǎn)上選擇質(zhì)量較輕的木質(zhì)材料，雖滿足了質(zhì)量，但木材的力學(xué)性能較差，使用壽命不久。之后采用成型簡(jiǎn)單、力學(xué)性能較強(qiáng)的金屬材料，但又存在密度大、質(zhì)量重的缺陷。隨著纖維材料的研發(fā)，芳綸及其復(fù)合材料逐漸被廣泛應(yīng)用于體育器材的生產(chǎn)制作中。芳綸的密度遠(yuǎn)低于鋁合金的密度，碳纖維材料的密度在1.76~1.80g/cm3，芳綸材料的密度還要略低于碳纖維材料。因此，在同類型體育器材的生產(chǎn)制作上，密度很小的芳綸復(fù)合材料具有顯著優(yōu)勢(shì)。

力學(xué)性能好

為確保運(yùn)動(dòng)員在使用體育器材進(jìn)行訓(xùn)練或者競(jìng)賽時(shí)的安全性，生產(chǎn)材料需要具有較高的比強(qiáng)度和比模量。纖維復(fù)合材料較為符合選材要求，比單一的材料具有更高的強(qiáng)度和剛性。表1比較了幾種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能。綜合來(lái)看，在這幾種性能優(yōu)異的纖維復(fù)合增強(qiáng)材料中，芳綸復(fù)合材料比強(qiáng)度值最高，比模量也較高，如果將芳綸與其他纖維材料進(jìn)行復(fù)合，會(huì)產(chǎn)生“混雜效應(yīng)”，可在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)芳綸復(fù)合材料原本不太突出的力學(xué)性能，以實(shí)現(xiàn)體育器材的特定性能需求。

阻尼性能好

在一些體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，為幫助運(yùn)動(dòng)員更好地發(fā)揮實(shí)力，會(huì)優(yōu)先選用阻尼性能較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)器材，這些器材通常采用芳綸復(fù)合材料進(jìn)行生產(chǎn)與制造，因?yàn)橄啾扔谄胀ń饘伲?a title="芳綸" href="http://www.rrghosting.com/index.php?s=news&c=search&keyword=%E8%8A%B3%E7%BA%B6" target="_blank">芳綸復(fù)合材料有著更好的阻尼減震性。計(jì)算與實(shí)測(cè)不同復(fù)合材料的阻尼值比較

如表2所示，這三種復(fù)合材料中所用的環(huán)氧樹脂的損耗因子為0.026。另外，由芳綸與玻璃纖維混合加工而成的復(fù)合材料中，增加玻璃纖維的比例，能夠進(jìn)一步提升復(fù)合材料的阻尼性能；而在芳綸與碳纖維混合而成的復(fù)合材料中，增加碳纖維所占比例反而會(huì)降低復(fù)合材料的阻尼性能。通過掌握不同增強(qiáng)纖維混雜效應(yīng)規(guī)律，可設(shè)計(jì)與生產(chǎn)出阻尼性能更高的體育運(yùn)動(dòng)器材。

安全環(huán)保

在綠色可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)下，體育器材在追求更好的綜合性能優(yōu)勢(shì)以外，也要重視對(duì)環(huán)境的保護(hù)和資源的節(jié)省。綠色環(huán)保的體育器材與設(shè)施不僅起到保護(hù)環(huán)境的作用，也是運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練或者比賽過程中的人身健康、安全的有力保證，可有效提升運(yùn)動(dòng)員對(duì)體育目標(biāo)的高質(zhì)量完成。芳綸及其復(fù)合纖維有著較小的密度、較高的強(qiáng)度以及良好的耐磨性能等優(yōu)點(diǎn)，因此，在一些體育器材的生產(chǎn)中，由芳綸復(fù)合材料代替一些不環(huán)保的材料，可以有效減少這類材料的使用給周圍環(huán)境和運(yùn)動(dòng)人員造成的損害，也可被用于防護(hù)用具和產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中

芳綸復(fù)合材料在體育運(yùn)動(dòng)器材中的實(shí)際應(yīng)用

防護(hù)設(shè)施與用品

體育訓(xùn)練或者競(jìng)賽是一項(xiàng)時(shí)刻具有危險(xiǎn)性的運(yùn)動(dòng)，需要防護(hù)設(shè)施與用具的全面保護(hù)，特別是在速度快、強(qiáng)度大的抗擊性運(yùn)動(dòng)中，例如，賽車、滑雪等。堅(jiān)固的防護(hù)設(shè)施與用具是保障運(yùn)動(dòng)員人身安全的重要因素，也是體育運(yùn)動(dòng)得以順利、安全、長(zhǎng)期舉辦的有利條件。

以往的防護(hù)設(shè)施和穿戴用具經(jīng)常采用橡膠和皮革的材料進(jìn)行生產(chǎn)制作，但此材料制成的防護(hù)設(shè)施與用品通常質(zhì)量重、體積大，沒有良好的透氣性，給運(yùn)動(dòng)員的使用體驗(yàn)感較差，不利于運(yùn)動(dòng)員實(shí)力的發(fā)揮，在高危險(xiǎn)性的體育競(jìng)賽中甚至?xí){到運(yùn)動(dòng)員的人身安全。而芳綸復(fù)合材料加工而成的防護(hù)設(shè)施與用品，具備質(zhì)量輕、透氣性好以及防震減震等優(yōu)勢(shì)，不僅能有效減小運(yùn)動(dòng)員在體育運(yùn)動(dòng)中的危險(xiǎn)性，還能夠滿足運(yùn)動(dòng)員對(duì)高水平、高質(zhì)量體育訓(xùn)練與競(jìng)賽的需求。在一些劇烈體育運(yùn)動(dòng)中，芳綸復(fù)合材料體育防護(hù)設(shè)施與用具可有效減輕意外事故中運(yùn)動(dòng)員受到的撞擊和碰撞力度。

乒乓球拍

傳統(tǒng)的乒乓球拍手柄使用木質(zhì)材料制作，板面使用木質(zhì)和橡膠材料制作，不僅質(zhì)量大，彈力效果也不理想。運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練會(huì)產(chǎn)生酸痛感。隨著纖維材料的研發(fā)與應(yīng)用，芳綸和碳纖維復(fù)合而成的材料，可用來(lái)制作特種纖維乒乓球拍底板，使得乒乓球拍的質(zhì)量、強(qiáng)度和彈性都有了大幅度提升，這樣在擊球時(shí)，剛性和彈性優(yōu)良的乒乓球拍可提供給乒乓球更大的速度和能量，并且，芳綸材料的使用，增強(qiáng)了球拍的減震能力，帶給運(yùn)動(dòng)員較為舒適、清晰的擊球手感。運(yùn)動(dòng)員使用該類型乒乓球拍進(jìn)行日常訓(xùn)練與競(jìng)技比賽，可有效促進(jìn)乒乓球競(jìng)技實(shí)力的提升。

滑雪板

在滑雪運(yùn)動(dòng)中，一個(gè)高質(zhì)量的滑雪板可以有效減少滑雪事故的發(fā)生。滑雪板需要承載運(yùn)動(dòng)員的體重，而芳綸復(fù)合材料制成的滑雪板不僅質(zhì)量輕，還具備超高強(qiáng)度，不易耗費(fèi)運(yùn)動(dòng)員的體力，可滿足運(yùn)動(dòng)需求。簡(jiǎn)單一點(diǎn)的下坡滑雪運(yùn)動(dòng)中，芳綸復(fù)合材料增強(qiáng)了滑雪板的阻尼減震性能，運(yùn)動(dòng)員更加容易控制下滑過程中的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。越野滑雪運(yùn)動(dòng)對(duì)滑雪板的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)員的實(shí)力有較高的要求，非常考驗(yàn)滑雪板的減震、耐磨性能，芳綸復(fù)合材料制作而成的滑雪板，完全滿足這一運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，有助于減輕運(yùn)動(dòng)員受到的沖擊感，提升對(duì)滑雪過程速度、方向的穩(wěn)定控制。

運(yùn)動(dòng)帆板

海上運(yùn)動(dòng)使用的體育器材，例如，帆板、沖浪板等，也是體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域常用器材。芳綸復(fù)合材料在此類器材中的應(yīng)用可能不如其他體育領(lǐng)域器材廣泛，常采用手糊和層壓成型工藝實(shí)現(xiàn)帆板船板體的生產(chǎn)加工。芳綸復(fù)合材料用于帆板船板體的設(shè)計(jì)中，可增強(qiáng)帆板使用壽命，緩解海水侵蝕進(jìn)程，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)帆板的輕量化發(fā)展。此外，在帆板船角索和拉帆索的生產(chǎn)制作中，可積極采用芳綸復(fù)合材料，增加帆板局部器材的實(shí)用效果。

運(yùn)動(dòng)繩索

芳綸復(fù)合材料在運(yùn)動(dòng)繩索領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。由于芳綸復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕的優(yōu)良性能，加工而成的登山繩索、速降繩索、沖浪繩索等普遍具有拉力大、抗老化、耐摩擦的顯著優(yōu)點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)繩索易斷、受摩擦嚴(yán)重的現(xiàn)象。芳綸復(fù)合材料的引進(jìn)，擴(kuò)大了運(yùn)動(dòng)繩索在材料上的選擇范圍，加工而成的繩索逐漸被體育器材、船舶器材領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

芳綸復(fù)合材料以其顯著力學(xué)性能、阻尼減震性能和安全環(huán)保性能等，被廣泛應(yīng)用于體育器材的生產(chǎn)與制造中。

芳綸復(fù)合材料在體育防護(hù)設(shè)施與穿戴護(hù)具中的應(yīng)用，有效保證了運(yùn)動(dòng)員的生命安全，在乒乓球拍、滑雪板等體育器材中的應(yīng)用，不僅減輕了體育器材的質(zhì)量，也提升了其剛性、抗沖擊性和耐磨性。相信隨著材料的研究與開發(fā)，芳綸復(fù)合材料會(huì)更加促進(jìn)體育器材綜合性能的提升。