羽毛球體能訓練器械用不同膠粘劑的膠接性能測試

摘 要：為順應新時代背景下的低碳環保與可持續發展理念，有效解決市場上常用酚醛樹脂膠粘劑中常見的游離酚醛含量過高導致環境污染嚴重，固化溫度過高致使能耗增大等相關問題，研究基于低碳環保與膠粘性能相均衡的視角對以膠粘劑為載體的羽毛球體能訓練器械粘接性能進行了測試分析，并深層解析了低碳環保膠粘劑在羽毛球訓練相關器械中的實際應用。結果表明，酚醛物質量比為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，有機硅含量為2.0%，硼酸含量為5.0%、3.0%時低碳環保膠粘劑的膠接性能較佳。

關鍵詞：低碳環保型膠粘劑；可持續發展理念；羽毛球器械；體能訓練；粘接性能

中圖分類號：TQ436

文獻標志碼：A文章編號：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

作為有機高分子化合物，膠粘劑已實現了在包裝印刷、紡織印染、制鞋制包等多領域的普遍應用，甚至演變成了現代工業與國防工業不可或缺的主要材料［1-3］。在我國經濟高速發展趨勢下，膠粘劑在各個行業工藝簡化、能源節約、成本節省、效益優化等多層面所發揮的推動性作用愈發顯著，但是膠粘劑內揮發性有機化合物、有毒固化劑、增塑劑、稀釋劑、有害填料等有害物質，不僅給生態環境造成了巨大壓力，還會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反應發揮膠接作用，而膠合板內物理吸附作用即膠接樹脂薄膜以受熱融化，嵌入木板縫隙以生成鉚釘效應，構成機械性膠合［6-7］；化學反應作用即其中膠粘劑羧基與木材羥基之間發生化學反應，以形成高強度化學鍵［8］。所以膠粘劑膠接作用體系中同時存在物理吸附與化學反應雙重機制，二者相輔相成。作為體育器械的重要輔助材料，低碳環保型膠粘劑發揮著不可替代的重要作用［9-10］，對此為優化器械使用壽命與綜合性能，以低碳環保型膠粘劑為載體對羽毛球體能訓練器械膠接性能進行了優化研究。

1 羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑制備

1.1 制備原料

隨著羽毛球體能訓練器械需求量增加，其性能要求也逐漸提高，傳統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，導致羽毛極易脫落。為改善羽毛球體能訓練器械性能，以環氧樹脂膠粘劑為載體改進優化羽毛球拍與羽毛球，以提高其力學性能的同時，順應環保理念［11］。

羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑制備用原料主要包括苯酚，淄博鈺錦商貿有限公司；甲醛，濟南銘川化工有限公司；尿素，山東軒浩環保技術有限公司；氫氧化鋇、氫氧化鈉、硫酸，濟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，濟南科華新材料有限公司；鹽酸羥胺，山東鑫隆輝化工進出口有限公司；有機硅，濟南欣晨化工有限公司。

1.2 制備流程

羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑具體制備流程［12-14］為：在燒瓶內添加苯酚進行熔融處理之后摻入催化劑與水，持續攪拌15 min靜置冷卻至室溫狀態，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30 min，隨后冷卻到達室溫狀態，添加硫酸以調節pH值到8.0以生成膠粘劑。羽毛球體能訓練器械用正方面膠合板以熱壓工藝膠接。

1.3 性能測試

基于GB/T 17657—2013標準測試粘接強度，以液壓伺服萬能試驗機測試干濕強度。

2 羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑性能測試結果

2.1 基于不同酚醛物質量比的低碳環保膠粘劑膠接性能

基于酚醛物質量比的羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑膠接性能，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，隨著酚醛物質量比增加，羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均表現為先增加后減小的態勢，而酚醛物質量比為2.5時低碳環保膠粘劑的膠接性能較佳；相同酚醛物質量比下低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度相比濕狀膠接強度較大，這主要是由于濕態環境下水汽會進入氣孔內以腐蝕破壞基體［15］；酚醛物質量比較低時低碳環保膠粘劑固化之后的網狀結構穩定性更高，所以膠接強度更大，但是在酚醛物質量比達到3.0之后時低碳環保膠粘劑則會衍生大量無法發生反應的甲醛，導致膠粘劑內出現由于游離甲醛所產生的氣孔，這時低碳環保膠粘劑的膠接強度隨之下降。

2.2 基于不同氫氧化鋇含量的低碳環保膠粘劑膠接性能

基于氫氧化鋇含量的羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑膠接性能，酚醛物質量比為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下，羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均呈現為先增加后減小的狀態，而氫氧化鋇含量為9.5%時低碳環保膠粘劑膠接性能較佳；氫氧化鋇含量為9.5%時低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度相比濕狀膠接強度較大，由于膠粘劑體系pH值會在氫氧化鋇含量增加的影響下隨之變大［16］，整個網狀結構強度也增大，但若是氫氧化鋇含量過高且pH值過高時則結構固化反應太過激烈，基體樹脂會產生脆性以導致膠接強度下降［10］。

2.3 基于不同氫氧化鈉含量的低碳環保膠粘劑膠接性能

基于氫氧化鈉含量的羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑膠接性能，酚醛物質量比為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練器械用低碳環保膠粘劑干狀膠接強度與濕狀膠接強度發生了先增加后減小的變化，而氫氧化鈉含量為50%時低碳環保膠粘劑膠接性能較佳；相同氫氧化鈉含量條件下低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度相比濕狀膠接強度較大；氫氧化鈉對于膠粘劑膠接性能的影響類似于氫氧化鋇，但是其作為催化劑時膠接性能會下降，這是由于氫氧化鈉作為催化劑時鈉離子不會參與膠粘劑固化反應，以此會顯著影響膠粘劑交聯作用［17］，據此可見相比氫氧化鈉，氫氧化鋇才是低碳環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保膠粘劑膠接性能

基于尿素用量的羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑膠接性能，酚醛物質量比為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練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均表現為先增加后減小的態勢，而尿素用量為0.15時低碳環保膠粘劑膠接性能較佳；尿素用量為0.15時低碳環保膠粘劑干狀膠接強度相比濕狀膠接強度較大；尿素用量增多會導致膠粘劑體系內游離甲醛含量減少，從而影響整個體系膠接性能［18］。

2.5 基于不同有機硅含量的低碳環保膠粘劑膠接性能

基于有機硅含量的羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑膠接性能具體如表5所示。

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

2.6 基于不同硼酸含量的低碳環保膠粘劑膠接性能

基于硼酸含量的羽毛球體能訓練器械用低碳環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練器械用低碳環保膠粘劑干狀膠接強度與濕狀膠接強度發生了先增加后減小的變化，而硼酸含量為5.0%時低碳環保膠粘劑干狀膠接性能較佳，含量為3.0%時濕狀膠接性能較佳；硼酸含量相同時低碳環保膠粘劑干狀膠接強度相比濕狀膠接強度較大；硼酸添加對于低碳環保膠粘劑膠接性能的影響取決于固化時所形成的B—O鍵，而含量增加的趨勢下膠粘劑體系內的剛性苯環所產生內應力縮小，整個膠粘劑體系韌性增大，膠接性能優化［20］。

3 結語

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

（1）隨著酚醛物質量比增加，羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均表現為先增加后減小的態勢，而酚醛物質量比為2.5時低碳環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下，羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均呈現為先增加后減小的狀態，而氫氧化鋇含量為9.5%時低碳環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練器械用低碳環保膠粘劑干狀膠接強度與濕狀膠接強度發生了先增加后減小的變化，而氫氧化鈉含量為50%時低碳環保膠粘劑膠接性能較佳；隨尿素用量增多羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均表現為先增加后減小的態勢，而尿素用量為0.15時低碳環保膠粘劑膠接性能較佳;

（3）在有機硅含量增加的趨勢下，羽毛球體能訓練器械用低碳環保膠粘劑的干狀膠接強度與濕狀膠接強度均呈現為先增加后減小的狀態，而有機硅含量為2.0%時低碳環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練器械用低碳環保膠粘劑干狀膠接強度與濕狀膠接強度發生了先增加后減小的變化，而硼酸含量為5.0%時低碳環保膠粘劑干狀膠接性能較佳，含量為3.0%時濕狀膠接性能較佳。

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收稿日期：2023-06-13；修回日期：2023-09-09

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

基金項目：陜西省體育局課題（項目編號：2023043）。

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