體育設(shè)施與健身器材中塑料復(fù)合材料的實踐分析

張建龍

摘要：文章以塑料復(fù)合材料為基本對象，探討其在體育設(shè)施以及健身器材領(lǐng)域的應(yīng)用，明確了塑料復(fù)合材料在該領(lǐng)域的優(yōu)勢所在，同時對塑料復(fù)合材料的未來發(fā)展空間做了進一步分析，提出一些可行的應(yīng)用策略，經(jīng)過探討，以期給相關(guān)工從業(yè)者提供一些可行的參考。

關(guān)鍵詞：體育設(shè)施;健身器材;塑料復(fù)合材料

中圖分類號：TQ322.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）10-0086-03

在當(dāng)前社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，人們渴望追求高層次的生活，此時體育運動則成為了多數(shù)人青睞的一種方式。與之相關(guān)的體育設(shè)施正在快速發(fā)展，對于材料的選取也更為講究，以期滿足安全性與耐久性的要求。在諸多應(yīng)用材料中，以塑料復(fù)合材料的可行性較高，相較于常規(guī)的金屬材料而言，該類型材料的可塑性更為良好，所得產(chǎn)品的壽命更長，無論是前期安裝還是后續(xù)的維護，對于成本的需求都相對較低，可以創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟效益性。

1塑料復(fù)合材料的特點

相較于各類傳統(tǒng)的材料而言，塑料復(fù)合材料具有突出的優(yōu)勢，具體做如下總結(jié)。

1）密度小，質(zhì)量輕。材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為特殊，其密度相對較低，更富有輕型化特征。運動器材的存在主要是為了提升鍛煉者的體能水平，對于多數(shù)器材而言都通過人力的方式來推動結(jié)構(gòu)的運動，這樣的方式已經(jīng)無法適應(yīng)于當(dāng)前的鍛煉需求，會對舒適度大打折扣。而輕質(zhì)體育器材的出現(xiàn)，有助于運動員更好的發(fā)揮出競技水平，從而彰顯出運動的魅力。這點對于中老年群體而言更為適用，輕質(zhì)運動器材可以更好的與此類人群的體質(zhì)相吻合，且在后續(xù)的維護工作中難度相對較小，可以顯著增強設(shè)備的耐久性。

2）優(yōu)異的力學(xué)性能。以纖維增強樹脂為代表的塑料材料，其具有優(yōu)良的拉伸性能，無論是彈性模量還是柔韌性都明顯優(yōu)于金屬材料。

3）使用壽命長。絕大部分的體育器材對使用環(huán)境提出了較高的要求，部分體育材料需要承受持續(xù)性的載荷，而部分器材則需要長期受到陽光以及雨水的侵蝕?；谒芰蠌?fù)合材料，則可以有效的抵御各類因素的影響，當(dāng)前，以塑料復(fù)合材料為基礎(chǔ)而形成的塑料地板已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，諸如羽毛球場或者是排球場等，關(guān)于其具體內(nèi)容如圖1所示。

4）優(yōu)異的成型工藝。塑料復(fù)合材料在成型過程中所采取的工藝方法諸多，最為典型的有注塑成型、模壓成型等。將塑料材料應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)器材之中，能夠充分發(fā)揮出可塑性的特點，且多年的發(fā)展下該技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，更易于實現(xiàn)量產(chǎn)的目標(biāo)。在技術(shù)持續(xù)發(fā)展下，一些新型成型工藝也隨之產(chǎn)生，較為典型的有真空成型以及纏繞成型等。

5）安全等級高。金屬材料若經(jīng)過長時間的使用，受疲勞破壞的影響容易引發(fā)安全事故。相比之下，塑料材料具有輕質(zhì)化特性，可以達到更高的安全等級，其中以纖維增強復(fù)合材料最具代表性，即便是局部遭到破壞也不會對整體造成影響，有效避免意外的發(fā)生。

2適用塑料品種及特性

體育器材所涉及的塑料類型極為豐富，本文則對一些常見的材料做以總結(jié)。

1）不飽和聚酯（UP）。是一種呈透明狀或者是不透明狀的固體，此類型材料的柔韌性與耐酸性較為良好，但需要注意的是，其耐光性與耐熱性相對較差，考慮到這一問題通常將其與纖維材料復(fù)合使用，應(yīng)用較為廣泛的領(lǐng)域有皮劃艇的艇身結(jié)構(gòu)，而基于纏繞成型的工藝方法還可以得到高爾夫球棒。

2）環(huán)氧樹脂（EP）。此類型材料的力學(xué)性能良好，可以有效的抵御外界腐蝕的影響，其固化體系較為豐富，伴隨著固化劑的不同，所形成的環(huán)氧樹脂材料性能也有所區(qū)別，在應(yīng)用時應(yīng)以實際需求為指導(dǎo)而確定出合適的固化體系。此外，環(huán)氧樹脂與纖維增強材料的復(fù)合使用也是一種較為可行的方式，基于纏繞成型的工藝方法可以形成值得弓箭等器材。

3）聚鄰苯二甲酸二烯丙酯（PDAP）。此類型材料的黏緒性能良好，能夠與玻璃纖維材料進行復(fù)合使用，經(jīng)特定的工藝方法所得到的符合材料強度更佳、韌f生高。

3塑料復(fù)合材料性能測試

文章則選取了集中典型的熱塑性塑料，分別對其展開力學(xué)性能以及耐腐蝕試驗，具體的試驗工具以及方法如下。

3.1實驗材料

不飽和聚酯樹脂片材，WSR618型，江陰萬千化學(xué)品有限公司;環(huán)氧樹脂片材，AralditeXHE-44型，無錫市明日化工科技有限公司;碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料片材，BQ-Y-P-1.5K-025型，東莞金旺纖維制品制造公司。關(guān)于上述所選取的三種材料，其規(guī)格均一致，長款分別為250mm與20mm。

3.2實驗儀器

微機控制電子萬能試驗機，RGT-20A，揚州市賽思檢測設(shè)備有限公司;微型測力傳感器，EVT-14F-M，上海游然傳感科技有限公司;位移傳感器，2DD-T200，上海游然傳感科技有限公司;沖擊試驗機，HD-1048，濟南聯(lián)供測試技術(shù)有限公司。

3.3實驗方法

1）展開拉伸性能分析，將上述所提及的三種材料分別置于微機控制電子萬能試驗機上，將設(shè)備的拉伸速度設(shè)定為6mm/min，借助于微型測力傳感器而展開檢測工作，在位移傳感器的作用下獲得斷裂伸長率，并計算出相應(yīng)的彈性模量，每組材料都需要展開3次測試。

2）展開沖擊性能分析，將上述所提及的三種材料分別置于沖擊試驗機上，單次沖擊能應(yīng)達到8J，基于GB/T2571-1995的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)而展開測試工作，每組材料都需要展開3次測試。

對所得的試驗結(jié)果展開分析：如果不使用任何助劑，無論是拉伸強度還是沖擊強度等指標(biāo)，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料都表現(xiàn)得的更為良好，但相較于其它兩種材料而言，其斷裂伸長率相對較低。相比于環(huán)氧樹脂而言，不飽和聚酯樹脂在拉伸強度這一指標(biāo)上相對優(yōu)良一些，但是沖擊強度偏差。若需要進一步增強材料的力學(xué)性能，則可以通過增添適量助劑的方法而實現(xiàn)。

4塑料復(fù)合材料體育設(shè)施和健身器材品種

4.1水上運動設(shè)施

此處以賽艇為例展開分析，其中的艇身部分以芳綸纖維材料為宜，而使用玻璃纖維增強塑料則可以形成高強度的艇身骨架，關(guān)于漿以及漿桿的材料，則以泡沫夾層板為主。此外，關(guān)乎沖浪板以及滑水板的外層材料，較為可行的則是纖維增強塑料與聚氨酯泡沫所構(gòu)成的復(fù)合材料。

4.2球類運動設(shè)施

最為典型的有高爾夫球、保齡球等，這些都廣泛使用到了塑料復(fù)合材料，就高爾夫球而言，則以發(fā)泡離子樹脂作為主要材料，而網(wǎng)球拍的骨架則主要以碳纖維增強塑料與聚乙烯所構(gòu)成的復(fù)合材料為主。關(guān)于壘球棒的制作，主要應(yīng)用的是玻璃纖維增強塑料。

4.3滑板運動

滑板由支架、板體等多個部分構(gòu)成，就其中的板體而言，最初使用到了橡膠、黏土以及金屬這三大類材料，但在塑料復(fù)合材料的影響下，當(dāng)前則以聚氨酯塑料為主。關(guān)于輪子部分，對于不同的路面所使用到的聚氨酯材料也存在差異，可以通過對材料用量的控制來達到不同的硬度要求。塑料板面部分，主要使用到的有聚丙烯以及聚碳酸酯材料，二者的力學(xué)性能都較為良好，即便在持續(xù)的載荷作用下也可以確保結(jié)構(gòu)形態(tài)的完整性。此外，塑料材料還具有輕質(zhì)化特性，因此增強了攜帶的便捷性。

4.4運動場和跑道

傳統(tǒng)的水泥地面形式已經(jīng)被逐步淘汰，取而代之的則是塑膠跑道，它在體育場以及學(xué)校操場中都取得了廣泛的應(yīng)用，基于塑膠跑道，可以帶來更好的減震效果，還能夠滿足美觀的要求，關(guān)于塑膠跑道的組成情況具體如圖2所示。綜合圖中所給的信息進行分析，其中的第四層由塑膠以及沙子所構(gòu)成，它是一個極為重要的過渡層;再向上一層則為塑膠層，它以橡膠顆粒為主，還使用到了適量的乳狀乙烯一乙酸乙烯酯，最頂面的一層則主要使用到聚丙烯酸酯材料。

值得注意的是，基于改性聚氨酯材料所形成的跑道，在增強使用舒適度時還能具有環(huán)境友好效應(yīng)，在此背景下，有關(guān)于聚氨酯材料的研究也在大量展開。當(dāng)前以納米改性聚氨酯材料為佳，它的彈性與強度更為良好，同時還具有優(yōu)良的防火性能。

4.5其他運動

除上述所提及的材料外，還存在大量的其它運動器材，此處對護目鏡進行分析，它將聚碳酸酯作為原材料，所得到的產(chǎn)品安全性良好，即便是破裂時也不會對眼睛造成損傷。

5結(jié)論與展望

相較于傳統(tǒng)的金屬材料而言，全新的塑料復(fù)合材料性能更為優(yōu)良，其在體育設(shè)施以及健身器材領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，所得到的器材耐久性良好，所需成本低，且能夠為鍛煉者提供更為安全的使用體驗。在今后的發(fā)展中，塑料復(fù)合材料將是主流的方向，加之技術(shù)水平的持續(xù)深化，塑料復(fù)合材料將變得更加多樣化，可以預(yù)見的是其未來發(fā)展前景良好。

6結(jié)語

綜上所述，塑料復(fù)合材料已經(jīng)成為了當(dāng)前體育設(shè)施預(yù)計健身器材中最為重要的一種材料，它已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于水上運動、球類運動等各類型運動器材之中，以塑料復(fù)合材料為基礎(chǔ)所得到的產(chǎn)品整體力學(xué)性能優(yōu)異，可以滿足高強度的運動需求，即便是在室外環(huán)境中也具有較高的可行性。