高分子复合材料在体育器械中的应用与性能

高分子复合材料的分类

任何事物的发展变化和人类社会活动有着之间或者间接的关系，与陶瓷和金属等材料类似，高分子材料的不断发展成熟与我们的生活息息相关。

当前，对高分子材料的分类主要如图所示。天然高分子材料是从自然生物体获得未经过人工合成的一类产品。但是，天然高分子材料的可加工性能、力学性能、耐环境性能等往往不能满足实际需求。对于现代体育竞技而言，高新材料的发展在体育科技水平的提高方面发挥着积极作用，因此提高高分子材料力学、生物学、耐环境性能等获得高性能改性高分子材料很有必要。高性能高分子材料对竞技体育的影响发展

随着体育运动的逐渐发展，体育材料开始日新月异。现代竞技体育促进了高性能高分子材料的产生及应用。特殊性能高分子材料与竞技体育的关系还表现为，竞技体育为高性能高分子材料提供了一个应用领域和展现的平台,成为促进材料发展的主要驱动力。此外，需求也是促进研究发展的动力，通过研究高性能竞技材料有利于高分子技术的进一步发展。上世纪五十年代左右，随着材料科学的迅猛发展，撑杆跳迎来了它的春天，最开始的撑杆跳中的跳杆为木制材料，由于此类材料不具备弹性转化动能的能力，所以最终被淘汰。慢慢的复合材料开始被应用到体育项目中。由玻璃纤维与有机树脂粘合制造成玻璃纤维复合杆，重量轻且经久耐用和弹性好，而成为运动员得心应手的武器。利用这一武器，美国运动员首次打破了“人的体力不能超过4.87m的极限”的神话。20世纪末，利用合成树脂与碳纤维进行复合加工的高分子复合材料有着远超一般材料的弹性和韧性，能够最大程度地将势能转化为动能，进而大大提升竞技成绩，瑞典运动员以6.18m的高度再次打破世界记录。

在冰雪运动中，滑雪板的材料从20世纪60年代之前的纤维板等制成，20世纪70年代的高分子材料-超高分子聚乙烯，到21世纪后的导电性滑雪板，，有效地降低了滑雪过程中产生的静电影响，近年来研究员中试图从聚酰胺纤维、碳纤维环氧复合物作为主要材料，利用挤拉和纤维缠绕工艺开发高强度、抗冲击力强度大、弯曲强度高的新型滑雪板，并已经取得了一定的成果。高分子材料在体育器械的应用

高分子材料的力学性能是其在体育器械应用时的重要依据。因其刚性、韧性、润滑性等方面的优点，使其在制作或者提高体育器械质量上显得尤其重要。所以为了提高高分子材料的力学性能，相关工作者利用交联、共聚、共混、改性等方法制备相关的高分子复合材料，将高性能改性高分子与体育器械相结合应用。

对于高分子的改性，可以直接将功能纳米材料与高分子材料进行共混，从而达到改性目的，如LEITE等的相关研究用三种不同的季铵盐对粘土进行化学改性，在聚酰胺6中加入蒙脱石粘土，最终提高了聚酰胺6的弹性模量，并且提高了强度。如张芳芳等人通过乳液聚合技术合成了以聚丁二烯(PB)为核，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳的核壳结构改性剂，分别用于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/聚碳酸酯(PC)共混物的改性，最终达到增韧的效果。

尼龙、涤纶、腈纶、棉等材料有着较好的强度，且具有耐热性好，耐磨性强，吸水性佳且保暖的优点，故而通常被用于运动服的制作，又比如氨纶纤维由于其弹性好，常用来制作泳衣、秋衣、护腕和护膝，而高酯纤维由于其强度大，易分散等特点常用于制作运动袜。

环氧树脂是分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，其中含有-OH（羟基）、-COOH（羧基），可以在分子间与金属发生配位，由于其优越的性能，赋予了环氧树脂另一个万能胶的称号，也常常用其作为跑道和室内运动场，从而可以减少冲击以保护运动参赛人员的脚踝膝盖，增加运动员的职业生涯寿命。

在运动器材上，工程聚合材料得到了广泛的应用。比如聚酯因其韧性、耐磨性用于制造乒乓球；聚氨酯、聚氯乙烯因其耐腐蚀性、抗老化性用来制作篮球；PC因其牢固、耐热、耐老化等特性用来铺塑胶跑道。

高分子复合材料具有独