高分子材料在篮球运动中的应用

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摘 要：高分子材料有着优异的力学性能，其应用到篮球运动中有许多优势。作者在大量阅读文献的基础上，具体阐述了高分子材料在篮球、球衣、护具、篮球架、场地等中的应用，并在文章的结尾对高分子材料的发展提出了几点建议。
关键词：高分子化合物；材料；篮球运动
中图分类号：TQ050 文献标识码：A
0.前言
篮球运动不仅是力量的对抗，更是速度的较量，精度的比拼，难度的竞争。这一系列指标无疑是对材料提出了高要求，如强度、抗击、韧性、刚性、耐磨等。而高分子材料具有很多优良特性，基本能够满足上述要求。高分子材料在篮球领域有许多应用，本文即介绍高分子材料在篮球、球衣、护具、篮球架、场地等中的应用。
1.高分子材料与篮球运动
1.1高分子材料简介
高分子材料也称为聚合物材料，是由高分子化合物以及其他添加剂所构成的材料，其根据来源划分，可分为天然高分子和合成高分子材料。前者是存在于生物体内的高分子化合物，可分为天然纤维、天然树脂、天然胶等。后者主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料等。
1.2高分子材料应用到篮球运动中的优势
高分子化合物的三级结构、高分子与添加剂的组合、成型加工过程的控制都赋予了高分子材料优异的力学性能，尤其在弯曲强度、拉伸强度、硬度、韧性、弹性、抗冲击性、耐磨性、刚性、润滑性等方面，这是高分子材料应用到篮球运动中的优势。
2.高分子材料在篮球运动中的应用
在篮球运动的各个方面，人们都用到了聚合物材料，本文即分段阐述这些材料在篮球运动中的应用。
2.1 高分子材料在篮球中的应用
人们之前在篮球中使用动物皮革，控球手感较好，弹性适中，但不易生产，且价格昂贵，不易保养。如今的篮球多用PU材料和PVC合成皮。PU是含软段的二元醇和含硬段的二元异氰酸酯聚合而成的高分子化合物——聚氨酯。通过控制羟基与异氰酸酯基的比值可改变材料的柔顺性，从而使材料具有易加工，耐磨不易变形的性质，可有效避免因不正确使用而使球发生爆炸。PVC即聚氯乙烯，通过交联可使材料的耐温，抗冲击性提高。聚氯乙烯糊可涂附在棉布、纸张上，经加热在140℃～145℃很快发生凝胶，成型为薄膜，再经滚筒压紧，即成人造革。虽在手感和耐低温能力上略逊于PU材料，但其防水、耐磨、抗霉变、抗盐碱能力优于PU合成皮，且有价格优势，经济实惠所以适于更广大的群体。
2.2 高分子材料在球衣中的应用
众所周知，运动服装的衣料和款式直接影响运动成绩。就衣料而言，篮球服主要有两种。一是防水透湿性的。在尼龙塔夫绸（主成分为尼龙，即聚酰胺，可由二元胺和二元酸聚合成。因为可以與水结合形成氢键所以具有吸水性）上涂上复氨酸系聚合物，可以使篮球服具有良好的透气和吸湿排湿的性能。二是保温吸汗的。聚酯纤维就是聚酯经纺丝所得的合成纤维，就是俗称的涤纶。其成分是相对分子量为15000～22000的聚对苯二甲酸乙二醇酯。涤纶有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性、绝缘性能好，酸、碱对其破坏程度都不大。在其混纺面料上真空蒸镀一层可以在高温下熔化的铝或钛。这样可以更有效地反射太阳光红外线，控制球服内部的温度升高以保持舒适度。
而更新研究出的一款由三层纤维组成的衣料不但具有上述衣料的控制升温的性能，还可以随气温变化而储存释放热量。纤维分为人造纤维和天然纤维，前者是从石油中提取的，所以含有疏水基团，并且与部分有机溶剂有相似相溶能力，所以为疏水纤维；后者是由葡萄糖组成，含有大量羟基，能与水结合形成氢键，所以为亲水纤维。衣料最内层是疏水性纤维，中间层是亲水性纤维和疏水性纤维的混合层，最外层是亲水性纤维。纤维是由可塑性非常好的晶体构成，再经过特殊处理，就能使人体与运动服之间形成空间的温湿度、气流的循环。
2.3 高分子材料在球鞋中的应用
实验证明，在运动过程中，足与地面的接触会给身体带来一定的冲击。这种冲击若是过强，会一直传递到全身甚至损伤机体：以3m/s跑时，足部承受自身重量两倍的冲击力，若时6m/s，则是4倍；每当球鞋增重100g，运动员会多消耗1%的体能。因此有些人在长时间运动或激烈运动后会突然头昏眼花，就是不当运动与穿鞋的不当。为了减少因为鞋子而导致运动的人体的损伤，研究人员通过改变运动鞋的各项性能以达到目的。在鞋底嵌入不同的六边形的高分子材料并加入合成树脂稳定板的cell减震技术，可保证鞋的稳定、弹性和吸汗能力。此外还有一种具有空调功能的，即在鞋底脚跟、脚趾部位用网状细孔连接气流垫。这样，在迈步时足部不同的压力使气垫内经过高价注入的大分子气体流动，配合鞋底的曲线设计可舒适机足部，缓冲地面的冲击，也代替了累赘的传统材料，减轻了球鞋的重量。
2.4 高分子材料在篮球架中的应用
对于打篮球时间长的人来说，过去的木质篮板可谓是让人发指，因为木材的结构不够规整，所以在擦板进球的时候总有其他的影响。而现在篮板常用有机玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯制成。因为聚甲基丙烯酸甲酯柔顺性较好，抗冲击力强。若是经过拉伸和加热处理，其韧性也会大大提升。其透光达到92%，是所有高分子材料中透光性最好的。
高分子基复合材料是以高分子聚合物为基体，添加各种增强材料制得的多相态材料，大多数高分子基复合材料有很高的强度，良好的抗疲劳性、耐高温性。球架表面可应用聚乙烯纤维增强的乙烯基酯复合材料。这里的复合材料中，聚乙烯纤维是增强材料，乙烯基酯是基体材料。超高分子量聚乙烯纤维具有极高的强度，具有化学稳定性、低密度等优点，其应用于球架表面可使其寿命增长、抗冲击、耐腐蚀能力增强。在此基础上再进行喷塑，可以防锈蚀，耐氧化，有不掉漆，不退色的优点。
2.5 高分子材料在篮球场地中的应用
人体运动时，肌肉会不断收缩发力，也会不断产生反作用力。这种反作用力的作用时间若是大于0.2s便会产生于钢铁近似的破坏力。而在篮球运动中，运动员起跳抢篮板后着地时，产生的冲击是很大的，很容易引起损伤。因而地板既要有一定硬度，更要有适度的柔软缓冲性。较之于先前的土地、水泥、柏油的篮球场，高分子及其复合材料满足了这高要求。
一种由类似米粒样的橡胶碎片，以3%空隙涂后硬化的基础层和聚氨酯树脂的表面层组成的新型涂料地板，具有良好的柔软性和适度弹性，能很好地减轻脚踝、膝关节的冲击。还有一种多功能的地板，以鹅卵石、河沙为地基，上铺聚氯乙烯薄膜防潮层。聚氯乙烯一般都加有多种助剂，含增塑剂40%以上的聚氯乙烯称为软质聚氯乙烯，可通过挤出成型工艺用于制作薄膜。从而阻止湿气渗透上来。第三层用混凝土在稳定基础。第四层用乙烯—醋酸乙烯共聚物（E/VAC）乳液作粘结剂。乙烯-醋酸乙烯共聚物（也称为乙烯-乙酸乙烯共聚物）是由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚物（即由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物）制得。因为其密封的泡孔结构而具有良好的耐腐蚀性和隔音性且能赋予地板良好的回弹性、保温性。最后铺上有良好力学性能、耐磨性的塑胶弹力层，该层还可以进行着色，使地板更加美观。
2.6 高分子材料在护具中的应用
为了减轻因为对抗而产生的损伤，之前的护腕、护膝仅仅用了布料，而如今利用了粘胶长丝和橡胶材质或是粘弹性聚氢基酸脂以及用于固定的金属条，可使护具具有超强的弹性、透气性且易洗涤。从而增加运动员的力量。而为了保护脸部尤其是眼睛，运动员有时会佩戴由塑料外壳、吸能泡沫和聚碳酸脂制成的护目镜。聚碳酸酯主链分子是由柔性的碳酸酯链与刚性的苯环相连接，因而有坚韧、刚性强、透光率高达90%等的其他优异性能，所以这种材料可做护目镜，且耐高冲击力。球场外使用梅隆聚酸脂、聚酯纤维制成的围栏，（现已用于广告）即使运动员撞上去，双方也会安然无恙。
结语
随着科技的发展，高分子材料在篮球运动中的应用越来越广泛，其共同点都是利用自身的特点而提高运动的舒適性、技术性和安全度，并有替代其他材料的趋势。而随之出现的花式篮球更是在高分子材料的应用方面受益匪浅，使其观赏性、特效效果更加吸人眼球。
对于未来高分子材料在篮球运动中的应用，本文提出了如下几点建议：
（1）消费者需要更加物美价廉的产品，要求科研人员开发出更有性价比的材料。
（2）运动员需要更加稳定的产品，球赛中出现的笑点，大多都是因为球鞋、篮板的不稳定而造成的。
（3）高分子材料希望能被广泛应用到治疗上，希望能出现受伤的运动员在短时间的紧急处理后依然能继续比赛。
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