聚氯乙烯纤维对运动领域的影响及其智能化发展研究

杨论 王利娟

摘 要：纺织材料是一类应用于纺织加工的纤维及纤维制品的统称，现代材料技术的飞速发展，极大地促进了传统体育运动、体育产业的整体进步。文章以新型纺织材料对运动领域的影响为主要研究对象，对体育运动产业应用新型纺织材料的性、优势等进行分析，对体育运动领域应用智能化新型纺织材料的未来前景、产品竞争力进行展望，旨在为我国高分子、纺织材料、运动产业等领域的综合发展提供借鉴。

关键词：新型纺织材料;聚酸胺纤维;聚胺纤维;聚氯乙烯纤维

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：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

传统的纺织材料以天然纤维如棉、麻、羊毛、蚕丝等为代表，主要可分为天然纤维素纤维和天然蛋白质纤维两类;新型纺织材料则以粘胶纤维、铜氨纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维等为代表，可分为人造纤维、合成纤维等。随着全球运动领域与高科技材料技术的飞速融合，传统的纺织材料已经逐渐无法适应体育运动领域对服饰、器材等性能的高度专业化需求，利用新型纺织材料提升运动员运动舒适性、服饰保温性能、器材安全性能以及职业运动员竞技成绩等，成为现代纺织材料发展以及材料与体育产业融合的必然发展方向。文章以新型纺织材料中的化学纤维为主要研究对象，对新型纺织材料性能、优势及其对运动领域的影响进行详细分析，并对新型纺织材料未来智能化发展方向进行展望。

1 新型纺织材料分类

1.1 人造纤维

人造纤维是一种利用某些天然高聚物及其衍生物如竹子、甘蔗渣等进行化学处理与机械加工最终形成的仿纤维材料。根据材料用途进行划分，通常可以将人造纤维分为人造丝、人造棉以及人造毛3类;按照材料类型进行划分可以将人造纤维分为粘胶纤维、醋酯纤维等，如图1所示[1]。文章将主要基于材料类型划分对人造纤维进行论述。

1.1.1 粘胶纤维

粘胶纤维是以天然纤维（多数为木材等）为原材料，从基础原材料中对天然纤维素进行提取，通过纤维素磺酸脂溶液进行化学处理后仿制而成的再生纤维素纤维。粘胶纤维又被成为人造丝、冰丝、粘胶长丝等，应用于体育运动服饰加工领域具有光滑透气、自然凉爽、抗静电等特性。按照粘胶纤维加工流程应用原料及纺丝工艺的差异，可将粘胶纤维分为图1所示4大类。其中，普通粘胶纤维即物化性能均较为一般的粘胶纤维，又可分为棉型、毛型和长丝型;高湿模量纤维具有较高的聚合度和湿模量，又被称为富强纤维;强力粘膠纤维按照纤维干态强度可分为强力丝（>30.0cN/tex）、二超强力丝（>38.0cN/tex）、三超强力丝（>44.1cN/tex）等[2];改性粘胶纤维则可根据纤维具体应用方向，利用不同材料进行改性得到具备阻燃性强、强度高等优势的功能性材料。

1.1.2 醋酯纤维

醋酯纤维又被成为醋纤、乙酸纤维或乙酸纤维素纤维，是当前新型纺织材料人造纤维制备领域仅次于粘胶纤维的第二大品种。醋脂纤维通常以精致棉籽绒为原材料通过合成并部分水解三乙酸纤维素酯得到二乙酸酯，再通过丙酮进行溶解得到纺丝溶液后进行干纺法成形得到。由于醋酯纤维吸湿量在标准条件下为6%～7%，在水中的膨胀性较低，其制成品易于洗涤，甚至用热水洗时几乎不会收缩[3]，因此被广泛应用于制备运动专用内衣、儿童运动服饰、部分体育场馆的室内装饰织物以及某些体育医疗设备中的化学工业净化及分离器械等。

1.2 合成纤维

合成纤维是以取自煤、石油、天然气等自然资源中提炼的低分子化合物为基础原材料，通过一系列的化学反应制备而成的高分子线型聚合物经抽死加工而形成的化学纤维。合成纤维具有广泛的材料来源优势，其生产与制备条件较为宽松。同时合成纤维还具有坚固耐磨、质轻、易洗快干、不易褶皱、不霉不蛀等良好的性能特征，是制备快干运动衣、运动鞋面、手套等运动服饰、器材的良好原料。合成纤维主要可分为聚酯类纤维、聚酰胺类纤维、聚烯烃类纤维等，如图2所示[4]。文章将筛选部分应用最为广泛的合成纤维进行针对性论述。

1.2.1 聚对苯二甲酸乙二酯纤维

聚对苯二甲酸乙二酯纤维即常见的涤纶（PET）纤维材料，涤纶材料具有良好的机械强度、耐磨、耐酸碱腐蚀、化学稳定性好等优点，在经过数十年发展后已经成为各类型合成纤维材料中应用最为广泛的材料。涤纶可以通过纺丝工艺加工成长丝或短纤维适应不同需求的面料加工。

1.2.2 聚酰胺纤维

聚酰胺纤维在我国被称之为锦纶、尼龙、耐纶等，是一类分子主链上含有-[NHCO]-的热塑性树脂总称。聚酰胺纤维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纤维材料，在体育产业中多应用于制作户外运动中的帐篷、强力袜以及水上运动所使用的各类型缆绳等。

1.2.3 聚丙烯腈纤维

聚丙烯腈纤维又称腈纶、阿克利纶或奥纶等，其主要纤维加工原材料为丙烯腈、聚丙烯腈或丙烯腈共聚物等。当前体育产业应用聚丙烯腈纤维最多的为丙烯腈与氯乙烯共聚所得到的聚丙烯腈纤维材料，该方法通过两种材料共聚物溶于丙酮再经干/湿法纺丝制得，所应用于某些温度高或具有一定的阻燃需求的体育服饰、器材加工领域;根据不同的用途也可以与纯纺或天然纤维进行混纺。

1.2.4 聚氨酯弹性纤维

聚氨酯弹性纤维俗称氨纶，是一种弹性恢复率较高的材料。氨纶通常不单独作为一种纺织材料使用，而是少量地掺入织物使织物材料兼具一般纤维和类橡胶性能。氨纶通常被广泛应用于制作弹性编织物如冰雪运动中的防风袜口、滑雪衣、装备带等，具有重量轻、柔软舒适、耐日晒风雪等特征。

1.3 其他纤维

运动领域应用其他新型纺织材料主要包括环保纤维等，如天然彩色棉纤维、天丝纤维、大豆蛋白纤维以及可回收再利用纤维、可降解的纤维素等，多应用于运动医疗、运动护理、卫生领域等。

2 新型纺织材料性能优势及其对运动领域影响

2.1 运动服装

运动过程通常都会伴随大量的人体热量、水分排出，同时部分对抗类运动如足篮球、拳击、冰球运动等以还会随时面临人体与器材或人体与人体之间的大量碰撞。因此，为充分提升运动员运动过程舒适性、安全性，运动服装的选材和设计已经逐渐开始向更高层次发展。

Coolmax纤维是一种基于异形截面聚对苯二甲酸乙二酯纤维加工二来的扁平“十”字型纤维材料[5]。通过特殊的纺织工艺，Coolmax纤维能够形成一种自带“四道沟槽”的运动服饰面料结构，在结构的作用下运动服装能够更好地实现对运动员汗液的外排。Coolmax纤维与其他纤维材料在标准状况下的纤维单位时间水分损失率对比情况如表1所示。与其他几种纺织材料相比，Coolmax纤维在干燥时间为10min条件下即可达或超过到普通棉材料20min条件时的干燥效果，但此时与尼龙、蚕丝、丙纶以及腈纶之间的差异并不大;至干燥时间为20min时，Coolmax纤维水分损失率（66.7%）已经远超过排名第二的腈纶纤维（59.2%），此时的吸湿排汗优势已极为明显;至干燥时间达到30min后，Coolmax纤维的水分损失率已经高达97.8%，基本已经达到完全排出水分的作用。因此，自Coolmax纤维问世以来便被广泛应用于各种冰上运动、雪地运动的服饰加工领域，用于满足该类型运动吸湿排汗、保暖御寒的需求。此外Coolmax纤维还兼具易洗快干、防缩性等优势，具有广阔的应用前景。

2.2 防护用具

搏击运动、对抗类竞技运动对防护用具的需求与要求均较高。传统的体育防护用具选材多集中于橡胶材料，该类型材料能够为运动员提供一定的防护作用。但由于橡胶材料存在透气性差、易老化等问题，体育防护用具领域对新材料的需求越来越高。

聚氨酯弹性纤维是一种具备高弹力性能的新型纺织材料，聚氨酯弹性纤维主要性能指标如表2所示[6]。聚氨酯弹性纤维在于其他材料复合加工后能够获得类似橡胶+织物的复合性能，利用聚氨酯弹性纤维制备体育防护用具能够获得良好的综合性能。

聚氨酯材料在硬度、弹性模量等方面具有显著由于一般橡胶材料的特征，高硬度优势能够帮助聚氨酯材料加工制备的防护材料具有优良的缓冲作用，在运动员受到外力冲击时能够较好地保护运动员;聚氨酯弹性模量约合一般橡胶的1.25～2.22倍，在运动员受到相同外力冲击或积压时，聚氨酯材料制备而成的防护用具能够保证更小的形变量，进而提高防护用具的工作极限[7];聚氨酯材料在70℃·22h條件下的永久变形值远低于一般橡胶材料，表明同等工作环境下，使用聚氨酯材料制备的防护用具具有明显更长的使用寿命。

2.3 运动场地

运动场地如足球运动中的人造草坪、篮球运动中的地板以及其他各种类型的运动场馆等都需要应用大量的自然材料或建筑材料。传统的建筑材料如人工草坪等具有维护难度高、维护费用高等缺陷;传统的水泥篮球地板具有环保性差、耐热性差等缺陷。因此，在非必要场合下，运动场馆所使用的传统材料已经逐渐被复合材料替代。如高强玻璃纤维具有高力学性能、高耐热性等优势，利用该类型材料构建的纺织膜结构材料能够充分应用于各大型室内运动场地的屋顶建设，不仅能够有效降低传统材料在运动场馆中的应用占比，还能够有效降低传统运动场地封闭环境下对灯光的使用;此外还能够在很大程度上减少建筑用料，降低运动场地建设成本。