樹脂基復合材料在體育娛樂器材方面的應用
1、樹脂基復合材料的性能特點
樹脂基復合材料作為一種復合材料，是由兩個或兩個以上的獨立物理相，包含基體材料（樹脂）和增強材料所組成的一種固體產物。樹脂基復合材料具有如下的特點：
1).各向異性（短切纖維復合材料等顯各向同性）；
2).不均質（或結構組織質地的不連續性）；
3).呈粘彈性行為；
4).纖維（或樹脂）體積含量不同，材料的物理性能差異；
5).影響質量因素多，材料性能多呈分散性。
樹脂基復合材料的整體性能并不是其組分材料性能的簡單疊加或者平均，這其中涉及到一個復合效應問題。復合效應實質上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互補充的結果。它表現為樹脂基復合材料的性能在其組分材料基礎上的線性和非線性的綜合。復合效應有正有負，性能的提高總是人們所期望的，但有進材料在復合之后某些方面的性能出現抵消甚至降低的現象是不可避免的。
復合效應的表現形式多樣，大致上可分為兩種類型：混合效應和協同效應?；旌闲卜Q作平均效應，是組分材料性能取長補短共同作用的結果，它是組分材料性能比較穩定的總體反映，對局部的擾動反應并敏感。協同效應與混合效應相比，則是普遍存在的且形式多樣，反映的是組分材料的各種原位特性。所謂原位特性意味著各相組分材料在復合材料中表現出來的性能并不只是其單獨存在時的性能，單獨存在時的性能不能表征其復合后材料的性能。
2、樹脂基復合材料的種類及特性
我國的熱塑性樹脂基復合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發展，2000年產量達到12萬噸，約占樹脂基復合材料總產量的17%，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復合材料方面未能有重大突破，與發達尚有差距。樹脂基復合材料采用的增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。
1).玻璃纖維
目前用于高性能復合材料的玻璃纖維主要有高強度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。由于高強度玻璃纖維性價比較高，因此增長率也比較快，年增長率達到10%以上。高強度玻璃纖維復合材料不僅應用在軍用方面，近年來民用產品也有廣泛應用，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機機翼、預警機雷達罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各類耐高溫制品以及近期報道的性能優異的輪胎簾子線等。石英玻璃纖維及高硅氧玻璃纖維屬于耐高溫的玻璃纖維，是比較理想的耐熱防火材料，用其增強酚醛樹脂可制成各種結構的耐高溫、耐燒蝕的復合材料部件，大量應用于火箭、導彈的防熱材料。迄今為止，我國已經實用化的高性能樹脂基復合材料用的碳纖維、芳綸纖維、高強度玻璃纖維三大增強纖維中，只有高強度玻璃纖維已達到國際先進水平，且擁有自主知識產權，形成了小規模的產業，現階段年產可達500噸。
2).碳纖維
碳纖維具有強度高、模量高、耐高溫、導電等一系列性能，先在航空航天領域得到廣泛應用，近年來在運動器具和體育用品方面也廣泛采用。據預測，土木建筑、交通運輸、汽車、能源等領域將會大規模采用工業級碳纖維。1997-2000年間，宇航用碳纖維的年增長率估計為31%，而工業用碳纖維的年增長率估計會達到130%。我國的碳纖維總體水平還比較低，相當于國外七十年代中、末期水平，與國外差距達20年左右。國產碳纖維的主要問題是性能不太穩定且離散系數大、無高性能碳纖維、品種單一、規格不全、連續長度不夠、未經表面處理、價格偏高等。
3).芳綸纖維
20世紀80年代以來，荷蘭、日本、前蘇聯也先后開展了芳綸纖維的研制開發工作。日本及俄羅斯的芳綸纖維已投入市場，年增長速度也達到20%左右。芳綸纖維比強度、比模量較高，因此被廣泛應用于航空航天領域的高性能復合材料零部件（如火箭發動機殼體、飛機發動機艙、整流罩、方向舵等）、艦船（如航空母艦、核潛艇、游艇、救生艇等）、汽車（如輪胎簾子線、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等）以及耐熱運輸帶、體育運動器材等。
4).超高分子量聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居，尤其是它的抗化學試劑侵蝕性能和抗老化性能優良。它還具有優良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多已用它來制造艦艇的高頻聲納導流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力。除在軍事領域，在汽車制造、船舶制造、醫療器械、體育運動器材等領域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應用前景。該纖維一經問世就引起了發達的極大興趣和重視。
5).熱固性樹脂基復合材料
熱塑性樹脂基復合材料是20世紀80年代發展起來的，主要有長纖維增強粒料(LFP)、連續纖維增強預浸帶(MITT)和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料(GMT)。根據使用要求不同，樹脂基體主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性工程塑料，纖維種類包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和硼纖維等一切可能的纖維品種。隨著熱塑性樹脂基復合材料技術的不斷成熟以及可回收利用的優勢，該品種的復合材料發展較快，歐美發達熱塑性樹脂基復合材料已經占到樹脂基復合材料總量的30%以上。
1971年以前我國的熱固性樹脂基復合材料工業主要是軍工產品，70年代后開始轉向民用。熱固性樹脂基復合材料產品主要用于建筑、防腐、輕工、交通運輸、造船等工業領域。在建筑方面，有內外墻板、透明瓦、冷卻塔、空調罩、風機、玻璃鋼水箱、衛生潔具、凈化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及貯罐；在交通運輸方面，汽車上主要有車身、引擎蓋、保險杠等配件，火車上有車廂板、門窗、座椅等，船艇方面主要有氣墊船、救生艇、偵察艇、漁船等；在機械及電器領域如屋頂風機、軸流風機、電纜橋架、絕緣棒、集成電路板等產品都具有相當的規模；在航空航天及軍事領域，輕型飛機、尾翼、衛星天線、火箭噴管、防彈板、防彈衣、魚雷等都取得了重大突破。
2、樹脂基復合材料在體育娛樂器材方面的應用
復合材料體育用品種類很多。有水上體育用品、如復合材料皮艇、賽艇、滑艇、帆船、帆板、沖浪板等；球類運動器材有網球拍、羽毛球拍及壘球棒、籃球架的籃板等；冰雪運動中有復合材料滑雪板、滑雪杖、雪撬、冰球棒等；跳高運動用的撐桿、射箭運動的弓和箭等也都選用復合材料代替傳統的竹、木及金屬材料。實踐證明，很多體育用品改用復合材料制造后，大大地改善了其使用性能，使運動員創造出好成績。
在娛樂設施中，復合材料已大量用于游樂車、游樂船、水上滑梯、速滑車、碰碰車、兒童滑梯等產品，這些產品充分發揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、色澤鮮艷、產品美觀及制造方便等特點。上前國內各大公園及各游樂場的娛樂設施，都已基本上用玻璃鋼代替了傳統材料。
復合材料釣魚竿是體育娛樂器材中的大宗產品，它主要分為玻璃鋼釣魚竿和碳纖維復合材料釣魚竿兩類。其大特點是強度高、重量強、可收縮、攜帶方便、造型美觀等。
在樂器制造方面，高性能復合材料得到推廣應用，這是因為碳纖維-環氧復合材料的比模量高、彎曲剛度大、耐疲勞性好和不受環境溫濕度影響等特點所致。用復合材料制造的揚聲器、小提琴和電吉它，其音響效果均優于傳統木質紙盒和云杉木產品質量。復合材料在樂器方面的用量占總產量的比例不大，但它在提高樂器質量方面，仍不失為一種有發展前途的方向。體育新材料研發中心 陳林華
樹脂基復合材料作為一種復合材料，是由兩個或兩個以上的獨立物理相，包含基體材料（樹脂）和增強材料所組成的一種固體產物。樹脂基復合材料具有如下的特點：
1).各向異性（短切纖維復合材料等顯各向同性）；
2).不均質（或結構組織質地的不連續性）；
3).呈粘彈性行為；
4).纖維（或樹脂）體積含量不同，材料的物理性能差異；
5).影響質量因素多，材料性能多呈分散性。
樹脂基復合材料的整體性能并不是其組分材料性能的簡單疊加或者平均，這其中涉及到一個復合效應問題。復合效應實質上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互補充的結果。它表現為樹脂基復合材料的性能在其組分材料基礎上的線性和非線性的綜合。復合效應有正有負，性能的提高總是人們所期望的，但有進材料在復合之后某些方面的性能出現抵消甚至降低的現象是不可避免的。
復合效應的表現形式多樣，大致上可分為兩種類型：混合效應和協同效應?；旌闲卜Q作平均效應，是組分材料性能取長補短共同作用的結果，它是組分材料性能比較穩定的總體反映，對局部的擾動反應并敏感。協同效應與混合效應相比，則是普遍存在的且形式多樣，反映的是組分材料的各種原位特性。所謂原位特性意味著各相組分材料在復合材料中表現出來的性能并不只是其單獨存在時的性能，單獨存在時的性能不能表征其復合后材料的性能。
2、樹脂基復合材料的種類及特性
我國的熱塑性樹脂基復合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發展，2000年產量達到12萬噸，約占樹脂基復合材料總產量的17%，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復合材料方面未能有重大突破，與發達尚有差距。樹脂基復合材料采用的增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。
1).玻璃纖維
目前用于高性能復合材料的玻璃纖維主要有高強度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。由于高強度玻璃纖維性價比較高，因此增長率也比較快，年增長率達到10%以上。高強度玻璃纖維復合材料不僅應用在軍用方面，近年來民用產品也有廣泛應用，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機機翼、預警機雷達罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各類耐高溫制品以及近期報道的性能優異的輪胎簾子線等。石英玻璃纖維及高硅氧玻璃纖維屬于耐高溫的玻璃纖維，是比較理想的耐熱防火材料，用其增強酚醛樹脂可制成各種結構的耐高溫、耐燒蝕的復合材料部件，大量應用于火箭、導彈的防熱材料。迄今為止，我國已經實用化的高性能樹脂基復合材料用的碳纖維、芳綸纖維、高強度玻璃纖維三大增強纖維中，只有高強度玻璃纖維已達到國際先進水平，且擁有自主知識產權，形成了小規模的產業，現階段年產可達500噸。
2).碳纖維
碳纖維具有強度高、模量高、耐高溫、導電等一系列性能，先在航空航天領域得到廣泛應用，近年來在運動器具和體育用品方面也廣泛采用。據預測，土木建筑、交通運輸、汽車、能源等領域將會大規模采用工業級碳纖維。1997-2000年間，宇航用碳纖維的年增長率估計為31%，而工業用碳纖維的年增長率估計會達到130%。我國的碳纖維總體水平還比較低，相當于國外七十年代中、末期水平，與國外差距達20年左右。國產碳纖維的主要問題是性能不太穩定且離散系數大、無高性能碳纖維、品種單一、規格不全、連續長度不夠、未經表面處理、價格偏高等。
3).芳綸纖維
20世紀80年代以來，荷蘭、日本、前蘇聯也先后開展了芳綸纖維的研制開發工作。日本及俄羅斯的芳綸纖維已投入市場，年增長速度也達到20%左右。芳綸纖維比強度、比模量較高，因此被廣泛應用于航空航天領域的高性能復合材料零部件（如火箭發動機殼體、飛機發動機艙、整流罩、方向舵等）、艦船（如航空母艦、核潛艇、游艇、救生艇等）、汽車（如輪胎簾子線、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等）以及耐熱運輸帶、體育運動器材等。
4).超高分子量聚乙烯纖維
超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居，尤其是它的抗化學試劑侵蝕性能和抗老化性能優良。它還具有優良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多已用它來制造艦艇的高頻聲納導流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力。除在軍事領域，在汽車制造、船舶制造、醫療器械、體育運動器材等領域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應用前景。該纖維一經問世就引起了發達的極大興趣和重視。
5).熱固性樹脂基復合材料
熱塑性樹脂基復合材料是20世紀80年代發展起來的，主要有長纖維增強粒料(LFP)、連續纖維增強預浸帶(MITT)和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料(GMT)。根據使用要求不同，樹脂基體主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性工程塑料，纖維種類包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和硼纖維等一切可能的纖維品種。隨著熱塑性樹脂基復合材料技術的不斷成熟以及可回收利用的優勢，該品種的復合材料發展較快，歐美發達熱塑性樹脂基復合材料已經占到樹脂基復合材料總量的30%以上。
1971年以前我國的熱固性樹脂基復合材料工業主要是軍工產品，70年代后開始轉向民用。熱固性樹脂基復合材料產品主要用于建筑、防腐、輕工、交通運輸、造船等工業領域。在建筑方面，有內外墻板、透明瓦、冷卻塔、空調罩、風機、玻璃鋼水箱、衛生潔具、凈化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及貯罐；在交通運輸方面，汽車上主要有車身、引擎蓋、保險杠等配件，火車上有車廂板、門窗、座椅等，船艇方面主要有氣墊船、救生艇、偵察艇、漁船等；在機械及電器領域如屋頂風機、軸流風機、電纜橋架、絕緣棒、集成電路板等產品都具有相當的規模；在航空航天及軍事領域，輕型飛機、尾翼、衛星天線、火箭噴管、防彈板、防彈衣、魚雷等都取得了重大突破。
2、樹脂基復合材料在體育娛樂器材方面的應用
復合材料體育用品種類很多。有水上體育用品、如復合材料皮艇、賽艇、滑艇、帆船、帆板、沖浪板等；球類運動器材有網球拍、羽毛球拍及壘球棒、籃球架的籃板等；冰雪運動中有復合材料滑雪板、滑雪杖、雪撬、冰球棒等；跳高運動用的撐桿、射箭運動的弓和箭等也都選用復合材料代替傳統的竹、木及金屬材料。實踐證明，很多體育用品改用復合材料制造后，大大地改善了其使用性能，使運動員創造出好成績。
在娛樂設施中，復合材料已大量用于游樂車、游樂船、水上滑梯、速滑車、碰碰車、兒童滑梯等產品，這些產品充分發揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、色澤鮮艷、產品美觀及制造方便等特點。上前國內各大公園及各游樂場的娛樂設施，都已基本上用玻璃鋼代替了傳統材料。
復合材料釣魚竿是體育娛樂器材中的大宗產品，它主要分為玻璃鋼釣魚竿和碳纖維復合材料釣魚竿兩類。其大特點是強度高、重量強、可收縮、攜帶方便、造型美觀等。
在樂器制造方面，高性能復合材料得到推廣應用，這是因為碳纖維-環氧復合材料的比模量高、彎曲剛度大、耐疲勞性好和不受環境溫濕度影響等特點所致。用復合材料制造的揚聲器、小提琴和電吉它，其音響效果均優于傳統木質紙盒和云杉木產品質量。復合材料在樂器方面的用量占總產量的比例不大，但它在提高樂器質量方面，仍不失為一種有發展前途的方向。體育新材料研發中心 陳林華
