聚氨酯复合材料在足球训练防护器具中的应用.pdf

87塑料助剂2023年第3 期（总第15 9 期）聚氨酯复合材料在足球训练防护器具中的应用艾强（榆林学院，榆林7 19 0 0 0）摘要：聚氨酯基复合材料有优异的力学性能、回弹性、耐化学性以及稳定性。文章以足球运动为例，对聚氨酯基复合材料在足球训练防护器具中的应用性能优势展开研究，对一般训练器材、足球材料以及防护器具应用进行描述，对此类型材料应用在典型足球头盔防护器具中的性能进行简述，为聚氨酯基复合材料在足球运动中的应用发展提供依据。关键词：聚氨酯；复合材料；运动防护器具；足球doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.03.0023Application of Polyurethane Composite in Football Protective EquipmentAi Qiang(Yulin University,Yulin,Shaanxi 719000,China)Abstract:Polyurethane-based composite materials contain extremely excellent mechanical properties,resilience,chemical resistance,and stability.Taking the sports of football as an example,this paper studiesthe advantages of such materials in the application of football training protective equipment,and describes thegeneral training equipment,football-involved materials and protective equipment application,and summarizes theproperties of such materials used in such typical protective equipment like football helmets,which provided thebasis for the future integrated development of sports like football and polyurethane composites.Keywords:polyurethane;composite material;sport protective equipment;football足球被称为世界第一运动，随着社会的不断发展，许多高分子功能材料在足球运动中得到了普遍应用，例如采用填充胶粒制备的人造草坪、碳纤维材料制备的足球鞋等I-2。高分子功能材料融人足球运动中，使足球装备的性能得到了大幅度的提升，在提高足球运动员竞技水平、预防运动损伤以及改善运动环境环保性等方面发挥了重要作用。本文以聚氨酯基复合材料为主要研究目标，对聚氨酯基复合材料在足球运动领域的应用收稿日期：2 0 2 2-0 7-0 2做了介绍。在足球领域的应用1.1人造草坪人造草坪通常由三层材料组成：基础层、缓冲层与草皮层。基础层，要求比强度高、表面润滑以及出色的防水性能，为满足这些要求，大多数情况下基础层由碎石混合沥青或者混凝土组成；缓冲层，要求厚度为3 5 mm且具备优良的弹性，过厚容易出现凹陷，过薄则无法为足球运动员提供足够的缓冲作用，因此通常使用聚氨酯88塑料助剂2023年第3 期（总第15 9 期）基等高分子材料制备；草皮层，使用仿制自然草的工艺进行加工，一般采用尼龙材料。人造草坪中间的缓冲层为重要的结构层，需要紧紧贴在基础层上。聚氨酯材料除了可直接制备缓冲层所需材料，还可以经过其他加工方式，加工成双组分聚氨酯胶黏剂，专用于人造草坪等铺装行业的主要黏胶，其特性为黏接力强、防水、防霉、耐酸、耐腐蚀等，与其他黏接材料对比，其环保性更好，更坚固耐用，使足球运动草坪的耐磨性以及草丝拔取力得到大幅度提高 4-8 。1.2足球训练跑道聚氨酯足球训练跑道是一种利用水性聚氨酯加工制成的新型跑道，无臭味、无污染、无溶剂9，不含苯、二甲苯、甲苯等有毒物质，不含重金属等有害添加物，不会对足球运动员身体健康造成伤害及污染球场环境。同时，聚氨酯材料自身的黏接性能较强，施工便捷，加工后的足球训练跑道可以快速铺设且支持机械摊铺等施工要求。水性聚氨酯所制备出的足球运动训练跑道可以划分为底层和面层两部分，其中底层通常使用聚氨酯弹性体复合胶黏剂制备，其厚度为1cm左右，面层使用厚聚氨酯胶浆制备，其厚度为2.5 mm左右。1.3足球球体现代化足球本体的制作用料经历了三个阶段：真皮一合成材料一高科技复合。在2 0 18 年俄罗斯所举办的世界杯比赛中使用的足球，已经全面采用聚氨酯基复合材料。江苏国信复合材料科技股份公司利用无溶剂聚氨酯制备出一种专供高端足球赛事使用的皮革表层，其主要有两种结构构成，两种材料的制备过程所需材料均为双份聚氨酯树脂，其中一组为异氰酸酯材料，另一组为无溶剂羟基混合物树脂10-=。使用聚氨酯基复合材料制成的足球，控制性、飞行特性以及防水性能都极为出色，特别是球皮最外层充满气体的聚氨酯材料具备极好的弹性，在运动员大力度踢、射以及铲后，球体自身可以快速恢复原状，提高运动员的踢球精准度，球体飞行路线能得到保证。2聚氨酯基复合材料足球头部护具头球是足球运动中一种重要的技术动作，但其可能会对运动员的大脑造成不可逆的负面影响。足球对头部的反复撞击，尤其是在高速状态下对运动员头部的撞击很大概率会使运动员的神经系统细胞受到损伤，甚至可能导致运动员出现短暂失忆。2.1护具结构图1为聚氨酯基复合材料所制备的足球头部防护器具实物图，各部分的应用以及功能如下：凸起防护部，主体采用聚氨酯材料制成，能减轻头球带来的冲击，对运动员起到防护作用；织物，主体采用芳纶材料制成，其耐磨性与透气性均比较突出；箍筋，主体采用弹性聚氨酯材料制成，用于卡紧运动员头部，其弹性与舒适性比较出色，长时间的佩戴不会感到勒；其他部分，有绑带、粘条等。织物箍筋凸起防护部绑带粘条护耳开槽图1足球头部防护器具基本结构Fig.1 Basic structure of a head protection apparatus for footballgames2.2性能优势2.2.1优异的防护性能聚氨酯基复合材料的压缩强度比较高，抗冲击性能也很好，作为防止运动员在比赛过程中受到碰撞伤害的护具，图2 所示的足球头部防护器具包括硅胶垫、聚氨酯基复合材料以及P4U非牛顿流体材料三种防护层，与传统橡胶制备的头盔相比，整体防护性能得到了质的飞跃 12-13 。2.2.2良好的防湿性能聚氨酯基复合材料的低吸湿性能表现比较突出，因而由其制成的运动头盔与传统橡胶材质头89艾强：聚氨酯基复合材料在足球训练防护器具中的应用盔相比，不会因雨雪天气或出汗而明显加重 4。聚氨酯基增强复合材料P4U非牛顿流体硅胶垫图2足球头部防护器具防护部结构Fig.2Structure of protective part of a head protectionapparatus for football games2.2.3良好的保护性虽说头部护具对于运动员头部的保护极为重要，但这绝不能以威胁其他球员的安全为前提。在聚氨酯基复合材料被应用于体育领域之前，橡胶材料制成的防护器具可以为佩戴的人员提供优良的保护，但对其他球员来说，一旦在高速运动的过程中受到该防护器具的冲击，往往更容易造成伤害。而由聚氨酯基复合材料所制成的头部防护器具中含有非牛顿流体材料，在比赛过程中与其他球员发生肢体接触时，对其他球员所产生的反作用力较小，从“触感”方面来分析，佩戴聚氨酯基防护器具的球员与其他球员之间没有任何本质差异 15 。3结语本文对聚氨酯基复合材料以及聚氨酯在足球运动领域中的应用情况进行了综述，分析了聚氨酯基复合材料对足球领域的影响。足球被称为世界第一运动，聚氨酯基复合材料在足球运动中的应用范围也在持续扩大，对于足球运动训练以及比赛当中擅长使用头球技术的运动员来说，聚氨酯基复合材料制成的防护器具可以有效预防其因撞击而受到伤害。参考文献1孙焕红,王琦，李霞.聚氨酯基形状记忆材料的研究进展J.塑料科技,2 0 2 1,49(12):9 5-9 8.2 刘兵,邓雪.体育用品用聚氨酯的研究进展 J.合成树脂及塑料,2 0 2 1,3 8(6):6 3-6 6.3商翔，杜卫宁，金勇.阻燃水性聚氨酯的合成及应用研究进展 J.皮革科学与工程,2 0 2 1,3 1(6):2 7-3 2,3 8.4袁博，唐小亮.严寒地区公路用聚氨酯灌缝胶的制备及性能研究 J.聚氨酯工业,2 0 2 1,3 6(5):3 0-3 3.5 许杨楠，王熙，吴若冰.无溶剂自乳化水性聚氨酯改性水泥复合材料的性能研究 J.功能材料,2 0 2 1,5 2(9):9 17 4-9182.6刘洪波,董雅乔,高红帅，等.玻璃纤维增强聚氨酯基复合材料圆管弯曲性能试验研究 J.黑龙江大学工程学报,2 0 2 1,12(3):2 17-2 2 6.7薛飞.聚氨酯基增强复合材料泡沫足球训练防护器具性能优势 J合成材料老化与应用,2 0 2 1,5 0(4):16 7-16 9.8张珂.聚氨酯基增强复合材料应用在体育健身器材中的优势分析 J.粘接,2 0 2 1,47(8):6 7-7 1.9刘鲤粽.聚氨酯基注浆加固材料大样反应温度及释放气体试验研究 J.能源与环保,2 0 2 1,43(7):15 6-16 0.10李亚森,尚玉栋,贺江平,等.多壁碳纳米管在聚氨酯基涂覆材料中分散性能的研究 J.中国塑料,2 0 2 1,3 5(7):18-24.11陈少卿，李宁.先进高分子复合材料在足球运动中创新应用 J.合成材料老化与应用,2 0 2 1,5 0(3):16 5-16 7.12权华.足球运动防护用HCB/TPU复合泡沫材料制备及其性能 J.粘接,2 0 2 1,46(6):148-15 1.13陈思,王利平.经编间隔织物增强聚氨酯基复合材料的压缩模型 J.东华大学学报(自然科学版),2 0 18,44(3)：360-365.14陈思,龙海如.经编间隔织物增强聚氨酯基复合材料的压缩性能 J.东华大学学报(自然科学版),2 0 15,41(3)282-287.15陈丰,张华,夏显明,等.长纤维增强反应注射成型聚氨酯基复合材料固化动力学研究 J.工程塑料应用,2 0 13,41(5):70-74.管理安全就是管理风险防事故必须除隐患