羽毛球體能訓(xùn)練器械用不同膠粘劑的膠接性能測(cè)試

摘 要：為順應(yīng)新時(shí)代背景下的低碳環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念，有效解決市場(chǎng)上常用酚醛樹(shù)脂膠粘劑中常見(jiàn)的游離酚醛含量過(guò)高導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，固化溫度過(guò)高致使能耗增大等相關(guān)問(wèn)題，研究基于低碳環(huán)保與膠粘性能相均衡的視角對(duì)以膠粘劑為載體的羽毛球體能訓(xùn)練器械粘接性能進(jìn)行了測(cè)試分析，并深層解析了低碳環(huán)保膠粘劑在羽毛球訓(xùn)練相關(guān)器械中的實(shí)際應(yīng)用。結(jié)果表明，酚醛物質(zhì)量比為2.5，氫氧化鋇含量為9.5%，氫氧化鈉含量為50%，尿素用量為0.15，有機(jī)硅含量為2.0%，硼酸含量為5.0%、3.0%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接性能較佳。

關(guān)鍵詞：低碳環(huán)保型膠粘劑；可持續(xù)發(fā)展理念；羽毛球器械；體能訓(xùn)練；粘接性能

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ436

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）11-0041-04

Performance testing of feather ball training equipment based on low-carbon and environmentally friendly adhesive

WANG Yingying

（

Shaanxi Polytechnic Institute， Xianyang? 712000，Shaanxi China

）

Abstract：In order to comply with the concept of low-carbon environmental protection and sustainable development under the background of the new era，effectively solve the problems related to serious environmental pollution caused by excessive free phenolic content commonly used in the market，and increase energy consumption caused by excessive curing temperature，the adhesive performance of badminton physical training equipment was tested，and the practical application of low carbon and environmental protection adhesive in badminton training equipment was deeply analyzed，which was based on the perspective of balanced low carbon environmental protection and adhesive performance.The results showed that when the mass ratio of phenolic was 2.5，barium hydroxide content was 9.5%，sodium hydroxide content was 50%，urea dosage was 0.15，silicone content was 2.0%，boric acid content was 5.0% and 3.0%，the bonding performance of low carbon environmentally friendly adhesive was better.

Key words：low carbon and environmentally friendly adhesive；concept of sustainable development；badminton equipment；physical fitness training；adhesive performance

作為有機(jī)高分子化合物，膠粘劑已實(shí)現(xiàn)了在包裝印刷、紡織印染、制鞋制包等多領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，甚至演變成了現(xiàn)代工業(yè)與國(guó)防工業(yè)不可或缺的主要材料［1-3］。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展趨勢(shì)下，膠粘劑在各個(gè)行業(yè)工藝簡(jiǎn)化、能源節(jié)約、成本節(jié)省、效益優(yōu)化等多層面所發(fā)揮的推動(dòng)性作用愈發(fā)顯著，但是膠粘劑內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物、有毒固化劑、增塑劑、稀釋劑、有害填料等有害物質(zhì)，不僅給生態(tài)環(huán)境造成了巨大壓力，還會(huì)隱埋一系列安全隱患［4-5］。

膠粘劑主要基于物理吸附與化學(xué)反應(yīng)發(fā)揮膠接作用，而膠合板內(nèi)物理吸附作用即膠接樹(shù)脂薄膜以受熱融化，嵌入木板縫隙以生成鉚釘效應(yīng)，構(gòu)成機(jī)械性膠合［6-7］；化學(xué)反應(yīng)作用即其中膠粘劑羧基與木材羥基之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以形成高強(qiáng)度化學(xué)鍵［8］。所以膠粘劑膠接作用體系中同時(shí)存在物理吸附與化學(xué)反應(yīng)雙重機(jī)制，二者相輔相成。作為體育器械的重要輔助材料，低碳環(huán)保型膠粘劑發(fā)揮著不可替代的重要作用［9-10］，對(duì)此為優(yōu)化器械使用壽命與綜合性能，以低碳環(huán)保型膠粘劑為載體對(duì)羽毛球體能訓(xùn)練器械膠接性能進(jìn)行了優(yōu)化研究。

1 羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑制備

1.1 制備原料

隨著羽毛球體能訓(xùn)練器械需求量增加，其性能要求也逐漸提高，傳統(tǒng)粘接用材料制成的羽毛球拍的拍面、排桿、手柄間的連接比較薄弱，致使球拍拉伸能力與彎曲能力明顯不足，羽毛球片與球頭間的粘接力度不充足，導(dǎo)致羽毛極易脫落。為改善羽毛球體能訓(xùn)練器械性能，以環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑為載體改進(jìn)優(yōu)化羽毛球拍與羽毛球，以提高其力學(xué)性能的同時(shí)，順應(yīng)環(huán)保理念［11］。

羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑制備用原料主要包括苯酚，淄博鈺錦商貿(mào)有限公司；甲醛，濟(jì)南銘川化工有限公司；尿素，山東軒浩環(huán)保技術(shù)有限公司；氫氧化鋇、氫氧化鈉、硫酸，濟(jì)南琳盛化工有限公司；間甲基苯酚，山東旭晨化工科技有限公司；硼酸、丙酮，山東久旺生物科技有限公司；乙醇、鹽酸，天津林苑科技有限公司；氧化鎂，濟(jì)南科華新材料有限公司；鹽酸羥胺，山東鑫隆輝化工進(jìn)出口有限公司；有機(jī)硅，濟(jì)南欣晨化工有限公司。

1.2 制備流程

羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑具體制備流程［12-14］為：在燒瓶?jī)?nèi)添加苯酚進(jìn)行熔融處理之后摻入催化劑與水，持續(xù)攪拌15 min靜置冷卻至室溫狀態(tài)，再加入甲醛溶液均勻攪拌，溫度上升到60 ℃保持60 min溫度不變，然后自然冷卻到45 ℃之后摻加尿素以反應(yīng)30 min，隨后冷卻到達(dá)室溫狀態(tài)，添加硫酸以調(diào)節(jié)pH值到8.0以生成膠粘劑。羽毛球體能訓(xùn)練器械用正方面膠合板以熱壓工藝膠接。

1.3 性能測(cè)試

基于GB/T 17657—2013標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試粘接強(qiáng)度，以液壓伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試干濕強(qiáng)度。

2 羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑性能測(cè)試結(jié)果

2.1 基于不同酚醛物質(zhì)量比的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于酚醛物質(zhì)量比的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能，氫氧化鋇用量為7.5%，尿素用量為25%，具體如表1所示。

由表1可知，隨著酚醛物質(zhì)量比增加，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均表現(xiàn)為先增加后減小的態(tài)勢(shì)，而酚醛物質(zhì)量比為2.5時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接性能較佳；相同酚醛物質(zhì)量比下低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大，這主要是由于濕態(tài)環(huán)境下水汽會(huì)進(jìn)入氣孔內(nèi)以腐蝕破壞基體［15］；酚醛物質(zhì)量比較低時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑固化之后的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高，所以膠接強(qiáng)度更大，但是在酚醛物質(zhì)量比達(dá)到3.0之后時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑則會(huì)衍生大量無(wú)法發(fā)生反應(yīng)的甲醛，導(dǎo)致膠粘劑內(nèi)出現(xiàn)由于游離甲醛所產(chǎn)生的氣孔，這時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接強(qiáng)度隨之下降。

2.2 基于不同氫氧化鋇含量的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于氫氧化鋇含量的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能，酚醛物質(zhì)量比為1∶2.3；尿素用量為25%，具體如表2所示。

由表2可知，在氫氧化鋇含量逐步增加的趨勢(shì)下，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均呈現(xiàn)為先增加后減小的狀態(tài)，而氫氧化鋇含量為9.5%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳；氫氧化鋇含量為9.5%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大，由于膠粘劑體系pH值會(huì)在氫氧化鋇含量增加的影響下隨之變大［16］，整個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也增大，但若是氫氧化鋇含量過(guò)高且pH值過(guò)高時(shí)則結(jié)構(gòu)固化反應(yīng)太過(guò)激烈，基體樹(shù)脂會(huì)產(chǎn)生脆性以導(dǎo)致膠接強(qiáng)度下降［10］。

2.3 基于不同氫氧化鈉含量的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于氫氧化鈉含量的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能，酚醛物質(zhì)量比為1∶????? 2.3；尿素用量為25%，具體如表3所示。

由表3可知，氫氧化鈉含量的增加均促使羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度發(fā)生了先增加后減小的變化，而氫氧化鈉含量為50%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳；相同氫氧化鈉含量條件下低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大；氫氧化鈉對(duì)于膠粘劑膠接性能的影響類(lèi)似于氫氧化鋇，但是其作為催化劑時(shí)膠接性能會(huì)下降，這是由于氫氧化鈉作為催化劑時(shí)鈉離子不會(huì)參與膠粘劑固化反應(yīng)，以此會(huì)顯著影響膠粘劑交聯(lián)作用［17］，據(jù)此可見(jiàn)相比氫氧化鈉，氫氧化鋇才是低碳環(huán)保膠粘劑催化劑的較佳選擇。

2.4 基于不同尿素用量的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于尿素用量的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能，酚醛物質(zhì)量比為1∶????? 2.3；氫氧化鋇用量為7.5%，具體如表4所示。

由表4可知，隨尿素用量增多羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均表現(xiàn)為先增加后減小的態(tài)勢(shì)，而尿素用量為0.15時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳；尿素用量為0.15時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大；尿素用量增多會(huì)導(dǎo)致膠粘劑體系內(nèi)游離甲醛含量減少，從而影響整個(gè)體系膠接性能［18］。

2.5 基于不同有機(jī)硅含量的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于有機(jī)硅含量的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能具體如表5所示。

由表5可知，在有機(jī)硅含量增加的趨勢(shì)下，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均呈現(xiàn)為先增加后減小的狀態(tài)，而有機(jī)硅含量為2.0%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接性能最佳；相同有機(jī)硅含量條件下低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大；有機(jī)硅含量超出2.0%之后羧甲基密度在硅氧鍵添加的影響下有所變小，而低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能也會(huì)隨之弱化［19］。

2.6 基于不同硼酸含量的低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能

基于硼酸含量的羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能具體如表6所示。

由表6可知，硼酸含量的增加均促使羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度發(fā)生了先增加后減小的變化，而硼酸含量為5.0%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接性能較佳，含量為3.0%時(shí)濕狀膠接性能較佳；硼酸含量相同時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度相比濕狀膠接強(qiáng)度較大；硼酸添加對(duì)于低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能的影響取決于固化時(shí)所形成的B—O鍵，而含量增加的趨勢(shì)下膠粘劑體系內(nèi)的剛性苯環(huán)所產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力縮小，整個(gè)膠粘劑體系韌性增大，膠接性能優(yōu)化［20］。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為體育器械的重要組成部分，羽毛球體能訓(xùn)練器械中采取低碳環(huán)保型膠粘劑，不僅可以提高其韌性與抗彎曲能力，還可以有效優(yōu)化其抗沖擊力與耐擊打性等。據(jù)此本文主要對(duì)羽毛球體能訓(xùn)練器械用基于低碳環(huán)保膠粘劑性能進(jìn)行了測(cè)試分析，得出結(jié)論：

（1）隨著酚醛物質(zhì)量比增加，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均表現(xiàn)為先增加后減小的態(tài)勢(shì)，而酚醛物質(zhì)量比為2.5時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接性能較佳；在氫氧化鋇含量逐步增加的趨勢(shì)下，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均呈現(xiàn)為先增加后減小的狀態(tài)，而氫氧化鋇含量為9.5%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳;

（2）氫氧化鈉含量的增加均促使羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度發(fā)生了先增加后減小的變化，而氫氧化鈉含量為50%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳；隨尿素用量增多羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均表現(xiàn)為先增加后減小的態(tài)勢(shì)，而尿素用量為0.15時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑膠接性能較佳;

（3）在有機(jī)硅含量增加的趨勢(shì)下，羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑的干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度均呈現(xiàn)為先增加后減小的狀態(tài)，而有機(jī)硅含量為2.0%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑的膠接性能較佳；硼酸含量的增加均促使羽毛球體能訓(xùn)練器械用低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接強(qiáng)度與濕狀膠接強(qiáng)度發(fā)生了先增加后減小的變化，而硼酸含量為5.0%時(shí)低碳環(huán)保膠粘劑干狀膠接性能較佳，含量為3.0%時(shí)濕狀膠接性能較佳。

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收稿日期：2023-06-13；修回日期：2023-09-09

作者簡(jiǎn)介：王英英（1972-），女，碩士，副教授，研究方向：體育教學(xué)研究；E-mail：617801721@qq.com。

基金項(xiàng)目：陜西省體育局課題（項(xiàng)目編號(hào)：2023043）。

引文格式：王英英.羽毛球體能訓(xùn)練器械用不同膠粘劑的膠接性能測(cè)試.［J］.粘接，2023，50（11）：41-44.