聚氯乙烯纖維對運動領(lǐng)域的影響及其智能化發(fā)展研究

楊論 王利娟

摘 要：紡織材料是一類應(yīng)用于紡織加工的纖維及纖維制品的統(tǒng)稱，現(xiàn)代材料技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地促進了傳統(tǒng)體育運動、體育產(chǎn)業(yè)的整體進步。文章以新型紡織材料對運動領(lǐng)域的影響為主要研究對象，對體育運動產(chǎn)業(yè)應(yīng)用新型紡織材料的性、優(yōu)勢等進行分析，對體育運動領(lǐng)域應(yīng)用智能化新型紡織材料的未來前景、產(chǎn)品競爭力進行展望，旨在為我國高分子、紡織材料、運動產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的綜合發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新型紡織材料;聚酸胺纖維;聚胺纖維;聚氯乙烯纖維

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）07-0163-04

Research on the Influence of Polyvinyl Chloride Fiber on Sports Field and Its Intelligent Development

Yang Lun1， Wang Lijuan2

（1. Shaanxi Institute of Technology， Xi an 710300， China;2. Department of Physical Education， Hebei Vocational College of Political Science and Law， Shijiazhuang 050061， China）

Abstract：Textile materials are a general term for a class of fibers and fiber products used in textile processing. The rapid development of modern material technology has greatly promoted the overall progress of traditional sports and the sports industry. The paper takes the influence of new textile materials on the sports field as the main research object， analyzes the performance and advantages of new textile materials in the sports industry， and looks forward to the future prospects and product competitiveness of the application of intelligent new textile materials in the sports field. Aims to provide reference for the comprehensive development of my countrys polymer， textile materials， sports industry and other fields.

Key words：new textile materials; polyamide fiber; polyamine fiber; polyvinyl chloride fiber

0 引言

傳統(tǒng)的紡織材料以天然纖維如棉、麻、羊毛、蠶絲等為代表，主要可分為天然纖維素纖維和天然蛋白質(zhì)纖維兩類;新型紡織材料則以粘膠纖維、銅氨纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維等為代表，可分為人造纖維、合成纖維等。隨著全球運動領(lǐng)域與高科技材料技術(shù)的飛速融合，傳統(tǒng)的紡織材料已經(jīng)逐漸無法適應(yīng)體育運動領(lǐng)域?qū)Ψ?、器材等性能的高度專業(yè)化需求，利用新型紡織材料提升運動員運動舒適性、服飾保溫性能、器材安全性能以及職業(yè)運動員競技成績等，成為現(xiàn)代紡織材料發(fā)展以及材料與體育產(chǎn)業(yè)融合的必然發(fā)展方向。文章以新型紡織材料中的化學(xué)纖維為主要研究對象，對新型紡織材料性能、優(yōu)勢及其對運動領(lǐng)域的影響進行詳細分析，并對新型紡織材料未來智能化發(fā)展方向進行展望。

1 新型紡織材料分類

1.1 人造纖維

人造纖維是一種利用某些天然高聚物及其衍生物如竹子、甘蔗渣等進行化學(xué)處理與機械加工最終形成的仿纖維材料。根據(jù)材料用途進行劃分，通?？梢詫⑷嗽炖w維分為人造絲、人造棉以及人造毛3類;按照材料類型進行劃分可以將人造纖維分為粘膠纖維、醋酯纖維等，如圖1所示[1]。文章將主要基于材料類型劃分對人造纖維進行論述。

1.1.1 粘膠纖維

粘膠纖維是以天然纖維（多數(shù)為木材等）為原材料，從基礎(chǔ)原材料中對天然纖維素進行提取，通過纖維素磺酸脂溶液進行化學(xué)處理后仿制而成的再生纖維素纖維。粘膠纖維又被成為人造絲、冰絲、粘膠長絲等，應(yīng)用于體育運動服飾加工領(lǐng)域具有光滑透氣、自然涼爽、抗靜電等特性。按照粘膠纖維加工流程應(yīng)用原料及紡絲工藝的差異，可將粘膠纖維分為圖1所示4大類。其中，普通粘膠纖維即物化性能均較為一般的粘膠纖維，又可分為棉型、毛型和長絲型;高濕模量纖維具有較高的聚合度和濕模量，又被稱為富強纖維;強力粘膠纖維按照纖維干態(tài)強度可分為強力絲（>30.0cN/tex）、二超強力絲（>38.0cN/tex）、三超強力絲（>44.1cN/tex）等[2];改性粘膠纖維則可根據(jù)纖維具體應(yīng)用方向，利用不同材料進行改性得到具備阻燃性強、強度高等優(yōu)勢的功能性材料。

1.1.2 醋酯纖維

醋酯纖維又被成為醋纖、乙酸纖維或乙酸纖維素纖維，是當前新型紡織材料人造纖維制備領(lǐng)域僅次于粘膠纖維的第二大品種。醋脂纖維通常以精致棉籽絨為原材料通過合成并部分水解三乙酸纖維素酯得到二乙酸酯，再通過丙酮進行溶解得到紡絲溶液后進行干紡法成形得到。由于醋酯纖維吸濕量在標準條件下為6%～7%，在水中的膨脹性較低，其制成品易于洗滌，甚至用熱水洗時幾乎不會收縮[3]，因此被廣泛應(yīng)用于制備運動專用內(nèi)衣、兒童運動服飾、部分體育場館的室內(nèi)裝飾織物以及某些體育醫(yī)療設(shè)備中的化學(xué)工業(yè)凈化及分離器械等。

1.2 合成纖維

合成纖維是以取自煤、石油、天然氣等自然資源中提煉的低分子化合物為基礎(chǔ)原材料，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)制備而成的高分子線型聚合物經(jīng)抽死加工而形成的化學(xué)纖維。合成纖維具有廣泛的材料來源優(yōu)勢，其生產(chǎn)與制備條件較為寬松。同時合成纖維還具有堅固耐磨、質(zhì)輕、易洗快干、不易褶皺、不霉不蛀等良好的性能特征，是制備快干運動衣、運動鞋面、手套等運動服飾、器材的良好原料。合成纖維主要可分為聚酯類纖維、聚酰胺類纖維、聚烯烴類纖維等，如圖2所示[4]。文章將篩選部分應(yīng)用最為廣泛的合成纖維進行針對性論述。

1.2.1 聚對苯二甲酸乙二酯纖維

聚對苯二甲酸乙二酯纖維即常見的滌綸（PET）纖維材料，滌綸材料具有良好的機械強度、耐磨、耐酸堿腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展后已經(jīng)成為各類型合成纖維材料中應(yīng)用最為廣泛的材料。滌綸可以通過紡絲工藝加工成長絲或短纖維適應(yīng)不同需求的面料加工。

1.2.2 聚酰胺纖維

聚酰胺纖維在我國被稱之為錦綸、尼龍、耐綸等，是一類分子主鏈上含有-[NHCO]-的熱塑性樹脂總稱。聚酰胺纖維材料主要包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺以及芳香族聚酰胺等纖維材料，在體育產(chǎn)業(yè)中多應(yīng)用于制作戶外運動中的帳篷、強力襪以及水上運動所使用的各類型纜繩等。

1.2.3 聚丙烯腈纖維

聚丙烯腈纖維又稱腈綸、阿克利綸或奧綸等，其主要纖維加工原材料為丙烯腈、聚丙烯腈或丙烯腈共聚物等。當前體育產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聚丙烯腈纖維最多的為丙烯腈與氯乙烯共聚所得到的聚丙烯腈纖維材料，該方法通過兩種材料共聚物溶于丙酮再經(jīng)干/濕法紡絲制得，所應(yīng)用于某些溫度高或具有一定的阻燃需求的體育服飾、器材加工領(lǐng)域;根據(jù)不同的用途也可以與純紡或天然纖維進行混紡。

1.2.4 聚氨酯彈性纖維

聚氨酯彈性纖維俗稱氨綸，是一種彈性恢復(fù)率較高的材料。氨綸通常不單獨作為一種紡織材料使用，而是少量地摻入織物使織物材料兼具一般纖維和類橡膠性能。氨綸通常被廣泛應(yīng)用于制作彈性編織物如冰雪運動中的防風(fēng)襪口、滑雪衣、裝備帶等，具有重量輕、柔軟舒適、耐日曬風(fēng)雪等特征。

1.3 其他纖維

運動領(lǐng)域應(yīng)用其他新型紡織材料主要包括環(huán)保纖維等，如天然彩色棉纖維、天絲纖維、大豆蛋白纖維以及可回收再利用纖維、可降解的纖維素等，多應(yīng)用于運動醫(yī)療、運動護理、衛(wèi)生領(lǐng)域等。

2 新型紡織材料性能優(yōu)勢及其對運動領(lǐng)域影響

2.1 運動服裝

運動過程通常都會伴隨大量的人體熱量、水分排出，同時部分對抗類運動如足籃球、拳擊、冰球運動等以還會隨時面臨人體與器材或人體與人體之間的大量碰撞。因此，為充分提升運動員運動過程舒適性、安全性，運動服裝的選材和設(shè)計已經(jīng)逐漸開始向更高層次發(fā)展。

Coolmax纖維是一種基于異形截面聚對苯二甲酸乙二酯纖維加工二來的扁平“十”字型纖維材料[5]。通過特殊的紡織工藝，Coolmax纖維能夠形成一種自帶“四道溝槽”的運動服飾面料結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)的作用下運動服裝能夠更好地實現(xiàn)對運動員汗液的外排。Coolmax纖維與其他纖維材料在標準狀況下的纖維單位時間水分損失率對比情況如表1所示。與其他幾種紡織材料相比，Coolmax纖維在干燥時間為10min條件下即可達或超過到普通棉材料20min條件時的干燥效果，但此時與尼龍、蠶絲、丙綸以及腈綸之間的差異并不大;至干燥時間為20min時，Coolmax纖維水分損失率（66.7%）已經(jīng)遠超過排名第二的腈綸纖維（59.2%），此時的吸濕排汗優(yōu)勢已極為明顯;至干燥時間達到30min后，Coolmax纖維的水分損失率已經(jīng)高達97.8%，基本已經(jīng)達到完全排出水分的作用。因此，自Coolmax纖維問世以來便被廣泛應(yīng)用于各種冰上運動、雪地運動的服飾加工領(lǐng)域，用于滿足該類型運動吸濕排汗、保暖御寒的需求。此外Coolmax纖維還兼具易洗快干、防縮性等優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 防護用具

搏擊運動、對抗類競技運動對防護用具的需求與要求均較高。傳統(tǒng)的體育防護用具選材多集中于橡膠材料，該類型材料能夠為運動員提供一定的防護作用。但由于橡膠材料存在透氣性差、易老化等問題，體育防護用具領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨笤絹碓礁摺?/p>

聚氨酯彈性纖維是一種具備高彈力性能的新型紡織材料，聚氨酯彈性纖維主要性能指標如表2所示[6]。聚氨酯彈性纖維在于其他材料復(fù)合加工后能夠獲得類似橡膠+織物的復(fù)合性能，利用聚氨酯彈性纖維制備體育防護用具能夠獲得良好的綜合性能。

聚氨酯材料在硬度、彈性模量等方面具有顯著由于一般橡膠材料的特征，高硬度優(yōu)勢能夠幫助聚氨酯材料加工制備的防護材料具有優(yōu)良的緩沖作用，在運動員受到外力沖擊時能夠較好地保護運動員;聚氨酯彈性模量約合一般橡膠的1.25～2.22倍，在運動員受到相同外力沖擊或積壓時，聚氨酯材料制備而成的防護用具能夠保證更小的形變量，進而提高防護用具的工作極限[7];聚氨酯材料在70℃·22h條件下的永久變形值遠低于一般橡膠材料，表明同等工作環(huán)境下，使用聚氨酯材料制備的防護用具具有明顯更長的使用壽命。

2.3 運動場地

運動場地如足球運動中的人造草坪、籃球運動中的地板以及其他各種類型的運動場館等都需要應(yīng)用大量的自然材料或建筑材料。傳統(tǒng)的建筑材料如人工草坪等具有維護難度高、維護費用高等缺陷;傳統(tǒng)的水泥籃球地板具有環(huán)保性差、耐熱性差等缺陷。因此，在非必要場合下，運動場館所使用的傳統(tǒng)材料已經(jīng)逐漸被復(fù)合材料替代。如高強玻璃纖維具有高力學(xué)性能、高耐熱性等優(yōu)勢，利用該類型材料構(gòu)建的紡織膜結(jié)構(gòu)材料能夠充分應(yīng)用于各大型室內(nèi)運動場地的屋頂建設(shè)，不僅能夠有效降低傳統(tǒng)材料在運動場館中的應(yīng)用占比，還能夠有效降低傳統(tǒng)運動場地封閉環(huán)境下對燈光的使用;此外還能夠在很大程度上減少建筑用料，降低運動場地建設(shè)成本。