芳纶及其复合材料在体育运动中的应用.pdf
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1、58塑料助剂2023年第3 期(总第159 期)芳纶及其复合材料在体育运动中的应用庞晓华(陕西国际商贸学院体育部,西安7 12 0 4 6)摘要:芳纶及其复合材料是利用高科技合成的新型材料,具有良好的耐高温性能、耐摩擦性能,以及高模量、高强度,将其用于体育运动设备或器械中能够使运动员获得舒适的运动体验,在竞技比赛中取得更好的成绩。基于相关研究探究芳纶及其复合材料的制备工艺与成型工艺,了解各类芳纶及复合材料的特点,探究这些材料在体育运动中的具体应用与运用优势。芳纶及其复合材料在体育运动设备、防具、器械中表现出良好的抗冲击性能、耐腐蚀性能等,具有帮助体育爱好者提升运动成绩与舒适度的优势。芳纶及其复
2、合材料性能优异,产业规模不断扩大,要加强其在体育等下游领域的开发和应用,为体育事业发展提供助力。关键词:芳纶;复合材料;体育运动doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.02.0014Application of Aramid and Its Composite Materials in the Sports FieldPang Xiaohua(Physical Education Department of Shaanxi Institute of International Trade&Commerce,Xian,Shaanxi 712046,China)Abst
3、ract:Aramid and its composite materials synthesized using high-tech technology have good high-temperature resistance,friction resistance,high modulus,and high strength.When used in sports equipment orapparatus,they can help athletes achieve more comfortable sports experiences and better results in c
4、ompetitivecompetitions.Based on relevant research,we explore the preparation and molding processes of aramid and itscomposite materials,understand the characteristics of various aramid and composite materials,and explore thespecific applications and advantages of these materials in sports.Aramid and
5、 its composite materials exhibitexcellent impact resistance,corrosion resistance,and other advantages in sports equipment,armor,and apparatus,helping sports enthusiasts improve their performance and comfort.Aramid and its composite materials haveexcellent performance,and the industrial scale is cons
6、tantly expanding.It is necessary to strengthen theirdevelopment and application in downstream fields such as sports to provide assistance for the development ofsports.Keywords:aramid;composite material;sports芳纶(aramidfiber)是聚苯二甲酰对苯二胺收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 9的简称,芳香族聚酰胺的代表性物质,这类材料密度较低,具有很高的拉伸模量和强度,优异的减震、耐冲
7、击、耐腐蚀、耐疲劳性能,在体育、59庞晓华:芳纶及其复运动中的应用航空、军事等领域应用较为广泛。芳纶材料分子链主要由酰胺基与苯环有规律地排列构成,分子链中的酰胺基团采取直接键合的形式连接在苯环上,赋予了芳纶纤维良好的结晶性。为进一步提升芳纶纤维的综合性能,拓宽其应用范围,通常将其与其他树脂类材料进行复合,使其能够在充分发挥自身性能优势的同时,提升复合材料的刚性、强度与抗老化性能。总而言之,芳纶及其复合材料具有良好的可设计性和加工成型性能,根据体育运动项目需求,可以灵活调整芳纶及其复合材料的比例或种类,获得性能各异的新材料,以此满足体育设备或器械的特殊使用要求,弥补木材或金属在体育运动领域应用的
8、缺陷,推动体育事业向更高水平、更高层次发展。1芳纶及其复合材料的制备工艺芳纶纤维性能优异,其分子结构中含有的酰胺键(一CONH一)不少于8 5%,从对位芳纶(poly-P-phenyleneterephthamide,PPT A)的化学结构(图1)可知其分子链主链主要为共价键,其键能相对较高,可以赋予芳纶及其复合材料高强度,分子结构中的苯环分离了酰胺基团,形成了元-元共轭效应,使得芳纶结构表现出平面结构,可制得结晶度相对较高,且完整性较好的芳纶纤维 2 。现阶段根据不同制备方法可以直接得到结构各异的芳纶,拓宽了芳纶及其复合材料的应用范围。HH00*N-NCC*Jn图1PPTA的分子结构Fig.
9、1Molecular structure of PPTA1.1对位芳纶及相关材料对位芳纶(芳纶14 14)具有良好的热稳定性和超高拉伸模量与强度,能够合成质量轻便、强度极高的复合材料,用于制作面料或绳缆等,能够极大提升运动的安全性。对位芳纶由酰胺基和苯环采取特殊规律排列形成,其结构十分规则。芳纶14 14 具有刚性结构,是现代工业、军事领域常用的高强度、高模量、耐高温特种纤维,其改性材料与复合材料应用也十分广泛。梁园等 3 通过液晶纺丝技术,基于干喷一湿纺的方式制备对位芳纶,分析了芳纶纤维初生过程中凝固浴温度、空气层高度等对纤维性能的影响。实验结果显示,特定参数下制得的芳纶纤维具有良好的外观和
10、力学性能,对国产芳纶技术提升具有重要作用。此外,芳纶14 14 还可用于聚合物改性,将其掺杂到其他聚合物中,利用高速捣碎机持续搅拌,使得芳纶14 14 纤维充分分散在其他聚合物中,然后将混合材料在高温环境中压制、冷却,可以制造出抗冲击性能和拉伸性能更优异的对位芳纶复合材料。1.2间位芳纶及相关材料间位芳纶(poly-m-phenylene isophthalamide,PMTA)材料分子结构酰胺基与苯基间位相连,使其呈现出锯齿状结构,同时,间位芳纶分子中共价键间没有共轭效应,使得间位芳纶纤维具有优异的热稳定性、机械性能与力学性能。间位芳纶纤维材料结晶结构中,氢键以格子状排列在晶体两平面,由于结
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