先进生物工程塑料作为一种新型工程材料,具有优良的性能、加工性能和高性价比,是传统材料无法比拟的。它们用于医疗、建筑、工业和体育等各个领域。
研究表明,先进生物工程塑料在运动器材和防护用具中的应用及其性能优势主要包括:密度低、强度高、韧性强、不易腐蚀老化、易于加工成型等。
高级工程塑料是指通过生物聚合的化学加工最终获得的具有特定特性的塑料。
高级工程塑料根据其特性可分为五类:
天然生物塑料
这样,通过简单的处理就可以直接从甲壳素、回收纤维、胶原蛋白等天然材料中获得塑料。
合成聚合物生物塑料
主要通过硅橡胶、聚酯、尼龙、聚氨酯及其嵌段共聚物等高分子材料的化学反应。
无机生物医用塑料
主要加工材料为碳、硅等无机物,如碳素材料、玻璃、生物活性陶瓷等。
混合生物塑料
是指通过生物衍生的天然材料和合成材料的混合处理而获得的新型生物工程塑料,如胶原蛋白和聚乙烯醇的交联混合;
复合生物材料
主要是指碳纤维和玻璃纤维与其他基体反应得到新的增强塑料,如生物陶瓷等。
先进生物工程塑料在运动器材中的实际应用
高级生物工程塑料主要用于以下四种类型的运动器材和防护用品。
高端赛车和运动自行车
以及赛车、运动自行车的车架、方向盘、踏板、轮圈等部件,采用先进的生物工程塑料代替传统的金属材料可以获得更轻的重量、更舒适的骑行体验和更高的强度。
用于自行车不同部位的先进生物工程塑料主要有坐垫-尼龙、手柄-玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯、车轮-碳纤维增强复合材料、车架-热塑性碳纤维适配材料等。
可穿戴设备
运动中的可穿戴装备主要指头盔、帆布鞋、防护装备等各类防护装备。防护装备的主要要求是高强度和高韧性。此外,在使用条件下要求相同的设计结构和更轻的重量。
因此,在相关领域,开发了几种生物工程塑料材料,可以满足可穿戴设备的各种性能要求。如纤维复合材料经特殊拉伸加工制成的长纤维改性复合材料,比以往的纤维复合材料具有更高的抗变形能力、更低的密度和更强的强度特性。各种长纤维改性复合材料制成的防护装备,防护强度和柔软度更高,比球类相关装备更轻。
球类运动主要分为球和击器。
其中篮球、足球等球类多为手术用PU、尼龙、橡胶等材料,以碳纤维增强材料为中心结构;高尔夫球等。由聚氨酯泡沫整体填充加工而成;比如网球拍、羽毛球拍,通常采用碳纤维增强树脂复合材料作为主要的球拍结构加工材料。目前高端运动和竞技领域的羽毛球拍、网球拍基本都被碳纤维增强树脂复合材料占据。帆船赛
传统金属桅杆质量大,稳定性差,耐海水腐蚀的木质桅杆强度低,抗拉能力差,吸水后质量增加过快。因此,传统的桅杆正在被碳纤维所取代。
碳纤维复合材料制成的桅杆,在相同体积下,质量不到2/3。当质量减少时,可以帮助调整整个船体的重心,减少压舱物,帮助整个船体“瘦身”,让选手更好地把握帆船的平衡。
采用层压交叉缠绕技术制作的碳纤维复合材料桅杆,大大提高了强度,提高了帆船的稳定性,航行更快更安全。
从受力角度来看,高强高模碳纤维复合材料可以为桅杆沿长度方向的弯曲变形提供足够的刚度;考虑到使用环境,耐腐蚀性好的碳纤维复合材料可以有效防止海水、盐雾等环境因素的负面影响。因此,高性能复合材料桅杆具有广阔的市场应用前景。