高 棟

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 咸陽 712000)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提升，人們?cè)絹碓阶⒅刈陨斫】祮栴}，大多數(shù)人會(huì)選擇在空閑時(shí)間，通過體育健身的方式提高身體素質(zhì)。這在一定程度上促進(jìn)體育健身器材行業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)體育娛樂設(shè)施器材主要采用普碳鋼作為主要制作材料，該材料遇水極易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，伴隨外界環(huán)境的不斷變化，可降低體育娛樂設(shè)施器材的使用壽命。本研究采用塑料復(fù)合材料作為體育娛樂設(shè)施器材的原材料，這可提升其的使用壽命。

1 體育娛樂設(shè)施器材的選材原則

1.1 嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量

為充分發(fā)揮塑料復(fù)合材料在體育娛樂設(shè)施中的應(yīng)用效果，應(yīng)提升塑料復(fù)合材料的基本性能。使用者在使用體育娛樂設(shè)施的過程中，主要利用人力使各種設(shè)施實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，因此，體育娛樂設(shè)施的質(zhì)量越輕，使用者消耗的體力越少，在使用體育娛樂設(shè)施時(shí)發(fā)揮的水平越高。體育娛樂設(shè)施中包括使用機(jī)械力量實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的器材，該類型的器材對(duì)質(zhì)量也有要求，質(zhì)量越輕，越有利于設(shè)施后期維修工作的順利開展[1-2]。

1.2 保證材料的韌性和強(qiáng)度

若體育娛樂設(shè)施選用的制作材料具有較強(qiáng)的剛度及韌性，在一定程度上可降低制作材料的消耗量，有利于最大限度地提升體育娛樂設(shè)施的使用性能及壽命。傳統(tǒng)體育娛樂設(shè)施主要采用金屬材料作為核心原材料，可使設(shè)施具有較好的力學(xué)性能；使用塑料復(fù)合材料作為體育娛樂設(shè)施的原材料，可使設(shè)施具有更高的比模量及比強(qiáng)度。

1.3 耐老化性能較好

大多數(shù)體育娛樂設(shè)施均在戶外進(jìn)行使用，隨著外界環(huán)境的不斷變化，可降低體育娛樂設(shè)施的使用壽命及基本性能，應(yīng)用者的安全無法得到保證。為了最大限度地提升體育娛樂設(shè)施的使用壽命及美觀程度，可采用塑料復(fù)合材料制作體育娛樂相關(guān)設(shè)施。比如運(yùn)動(dòng)跑道、滑板等易受外界環(huán)境影響的設(shè)施。通過塑料復(fù)合材料的使用，可提升體育設(shè)施的耐老化性能[3-4]。

1.4 成型加工性能加好

為保證體育娛樂設(shè)施的基本性能，應(yīng)選用成型加工性能較好的材料完成體育娛樂設(shè)施的制作。塑料復(fù)合材料的成型較為容易，可提升體育娛樂設(shè)施的使用壽命及美觀程度。隨著成型技術(shù)的不斷發(fā)展，可采用壓制成型、熱壓罐成型等方式完成體育娛樂設(shè)施的制作。

2 塑料復(fù)合材料的性能測(cè)試

為驗(yàn)證塑料復(fù)合材料的基本性能，本研究選擇與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境相匹配的材料完成性能測(cè)試。為保證體育娛樂設(shè)施應(yīng)用效果的最優(yōu)化，將維持體育娛樂設(shè)施的安全性作為測(cè)試的目的，并滿足該設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求[5-6]。

2.1 力學(xué)性能測(cè)試

為使塑料復(fù)合材料的應(yīng)用效果達(dá)到體育娛樂設(shè)施的要求，對(duì)塑料復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，以此保證體育娛樂設(shè)施的安全性。本研究對(duì)塑料復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，選取不飽和聚酯樹脂和碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為主要研究對(duì)象，從多個(gè)方面對(duì)二者進(jìn)行分析。

2.1.1測(cè)試環(huán)境準(zhǔn)備

為保證測(cè)試結(jié)果的精準(zhǔn)性及規(guī)范性，選用2種材質(zhì)的試驗(yàn)樣本作為研究對(duì)象，2個(gè)樣本的尺寸均為250 mm×20 mm×5 mm。為避免試驗(yàn)過程中存在的偶然性，將試驗(yàn)次數(shù)控制在3次；3次試驗(yàn)結(jié)果的平均值即為力學(xué)性能測(cè)試的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)[7-8]。

2.1.2測(cè)試實(shí)際操作

人力資本（edut）：人力資本一般運(yùn)用人力資本存量來衡量。于燕運(yùn)用每萬人普通高校畢業(yè)生數(shù)量來衡量人力資本存量[10]135。本文采用每萬人畢業(yè)大學(xué)生數(shù)量來衡量人力資本存量。

塑料復(fù)合材料的操作過程：首先借助電子萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)塑料復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，在計(jì)算機(jī)中將拉伸速度設(shè)置為5 mm/min；其次，利用微型測(cè)力傳感器等設(shè)備精準(zhǔn)記錄塑料復(fù)合材料的拉伸數(shù)據(jù)，最后對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

塑料復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如表1所示。

為提升體育娛樂設(shè)施的安全性能，應(yīng)綜合考慮塑料復(fù)合材料的彈性模量。通過對(duì)塑料復(fù)合材料的彈性模量進(jìn)行測(cè)試，有利于保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。不飽和聚酯樹脂3次彈性模量測(cè)試結(jié)果依次分別為2.55、2.51、2.56 GPa；碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料3次彈性模量測(cè)試結(jié)果依次分別為5.13、5.19、5.07 GPa。

塑料復(fù)合材料在實(shí)際拉伸過程中，應(yīng)不斷對(duì)材料每次拉伸的變化情況進(jìn)行精準(zhǔn)記錄，使記錄的數(shù)據(jù)形成動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，直至研究對(duì)象被拉斷為止。當(dāng)研究對(duì)象被拉斷時(shí)的數(shù)據(jù)即為斷裂伸長(zhǎng)率參數(shù)，不飽和聚酯樹脂3次斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果依次分別為3.14%、3.22%、3.19%；碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料3次斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果依次分別為2.44%、2.37%、2.40%[9-10]。

利用沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)研究對(duì)象的沖擊強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，不飽和聚酯樹脂3次沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果依次分別為16.55、15.88、17.11 kJ/m2；碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料3次沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果依次為41.56、40.51、41.46 kJ/m2。

綜上所述，碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能更優(yōu)，將該材料應(yīng)用于體育娛樂設(shè)施的制作時(shí)，可考慮向該材料中添加適當(dāng)?shù)闹鷦源藵M足體育娛樂設(shè)施對(duì)材料的要求，并保證體育娛樂設(shè)施的安全性能[11-12]。

2.2 耐腐蝕性能測(cè)試

為充分發(fā)揮塑料復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)，并降低體育娛樂設(shè)施在后期維護(hù)的成本，應(yīng)不斷提升塑料復(fù)合材料的抗腐蝕效果，使該材料在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，滿足體育娛樂設(shè)施的應(yīng)用要求。

本研究對(duì)塑料復(fù)合材料的耐腐蝕性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取塑料復(fù)合材料的“浸泡時(shí)間”作為核心變量，將塑料復(fù)合材料的浸泡時(shí)間控制在1個(gè)月；在材料浸泡過程中，不斷對(duì)塑料復(fù)合材料的變化情況進(jìn)行精準(zhǔn)記錄。浸泡的溶液由氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鉀以及氯化鈉共同組成，其質(zhì)量依次分別為237 g、1.8 g、8.4 g、70 mL。將4種材料置于2 000 mL的去離子水中，對(duì)該溶液進(jìn)行攪拌，待其完全溶解后，將該溶液分為質(zhì)量相等的2份溶液，并向2份溶液中分別加入不飽和聚酯樹脂和碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，觀察二者的變化情況并記錄；塑料復(fù)合材料耐腐蝕性能的測(cè)試結(jié)果如表2所示[13-14]。

表2 塑料復(fù)合材料耐腐蝕性能的測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of corrosion resistanceof plastic composites

綜上所述，不飽和聚酯樹脂的耐腐蝕性能更優(yōu)。雖然該材料在實(shí)際應(yīng)用過程中存在不同程度的破壞現(xiàn)象，但是該材料的耐腐蝕性能明顯優(yōu)于碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。在該材料的實(shí)際應(yīng)用過程中，可利用添涂耐腐蝕鍍層的方式，并結(jié)合機(jī)械構(gòu)造實(shí)現(xiàn)體育娛樂設(shè)施使用壽命的延長(zhǎng)。

3 塑料復(fù)合材料在體育娛樂設(shè)施器材中的應(yīng)用

3.1 在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中的應(yīng)用

當(dāng)前體育運(yùn)動(dòng)跑道中，塑膠類跑道憑借自身較為突出的減震性能以及防滑性能，被廣泛應(yīng)用于體育領(lǐng)域中。塑膠類體育運(yùn)動(dòng)跑道主要由彈力層、塑膠層、過渡層、混凝土、防潮層以及砂石墊層共同組成。其中彈力層的主要原材料為聚丙烯酸酯，塑膠層的原材料為乙酸乙烯脂共聚物。對(duì)跑道的面層進(jìn)行制作時(shí)，通常采用乙烯和乙酸乙烯聚合后乳液(E/VAC乳液)或者丙烯酸乳液進(jìn)行固化。E/VAC乳液的性能較差，在實(shí)際應(yīng)用過程中，逐漸被丙烯酸乳液代替。聚氨酯材料憑借自身毒害性較小，環(huán)保性較高等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于跑道的制作。塑膠類體育運(yùn)動(dòng)跑道的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示[16-18]。

圖1 塑膠類體育運(yùn)動(dòng)跑道的結(jié)構(gòu)組成Fig.1 Structural composition of a plastic sports track

3.2 在滑板中的應(yīng)用

滑板主要由支架、軸承等零件共同組成。傳統(tǒng)滑板選用橡膠、黏土以及金屬作為主要原材料完成制作。當(dāng)前滑板主要采用聚氨酯材料作為核心材料完成制作，由于馬路路面上端存在凹凸不平現(xiàn)象，滑板前行的穩(wěn)定性無法得到保障。通過對(duì)聚氨酯的密度進(jìn)行控制，可支持多種類型且不同硬度的輪子，有利于滑板更好的適應(yīng)馬路路面。眾多聚氨酯制成的輪子中，硬度為85A的輪子具有良好的抓地性，可將其應(yīng)用于粗糙的路面。對(duì)滑板的版面進(jìn)行制作時(shí)，可采用實(shí)木、塑料復(fù)合材料作為主要材料，塑料復(fù)合材料具有良好的強(qiáng)度及剛度，可通過降低自身質(zhì)量的方式，使用者可不受沖擊載荷的影響。塑料復(fù)合材料制滑板板體構(gòu)成如圖2所示。

圖2 塑料復(fù)合材料制滑板板體Fig.2 Skateboard made of plastic composite material

對(duì)滑板板體進(jìn)行制作時(shí)，在板體的各層次之間采用環(huán)氧灌漿材料完成板體的粘合，該材料具有良好的滲透性，通過該材料可強(qiáng)化滑板板體制作原材料的完整性。為最大限度地提升滑板板體的力學(xué)性能，將環(huán)氧樹脂基體作為主材料，竹木、碳纖維等材料作為滑板制作的增強(qiáng)材料，可全面提升滑板的強(qiáng)度及硬度[19-20]。

4 結(jié)語

本研究主要對(duì)塑料復(fù)合材料在體育娛樂設(shè)施中的應(yīng)用效果進(jìn)行研究，體育娛樂設(shè)施的質(zhì)量越輕，使用者消耗的體力越少，在使用體育娛樂設(shè)施時(shí)發(fā)揮的水平越高。通過對(duì)塑料復(fù)合材料性能進(jìn)行測(cè)試可知，該材料具有良好的拉伸強(qiáng)度、耐腐蝕等性能。大多數(shù)體育娛樂設(shè)施均在戶外進(jìn)行使用，隨著外界環(huán)境的不斷變化，可降低體育娛樂設(shè)施的使用壽命及基本性能，應(yīng)用者的安全無法得到保證。將塑料復(fù)合材料應(yīng)用于體育設(shè)施的制作中，可提升體育娛樂設(shè)施的使用壽命及美觀程度。