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改变世界的聚氨酯,让世界杯足球飞得更漂亮!

2018-07-12  |  蝌蚪五线谱 原创 收藏(0)  | 

无处不在的聚氨酯,让世界杯足球更精彩!

从1986年墨西哥世界杯比赛用球开始,聚氨酯首次走进足球制造领域,从而开启了足球制造史上的一次大变革。

如今的Telstar 18仍然闪耀着聚氨酯的光彩。怎么,Telstar 18不是用生物基EPDM橡胶制成的吗?是的,不过它只是Telstar 18球皮正下方海绵橡胶层的主要成分。该海绵橡胶层作为足球的模压垫(缓冲垫),其最重要的功能就是弹性和回弹性。

而Telstar 18的表皮是由两层不同厚度的聚氨酯致密层构成的,位于最内层上面的是一个由数百万充气微孔构成的聚氨酯泡沫层。虽然该泡沫层的厚度只有1毫米,但其良好的弹性可使足球在受力变形后迅速恢复原状。

那么,聚氨酯是怎样发明出来的呢?它与世界杯足球又有怎么样的“缘分”呢?

2018年世界杯足球赛(网络图)

“第五大塑料”诞生记

一提塑料,你一定会说这个材料我太熟悉了。然而你听说过聚氨酯吗?也许,有些人对它并不熟悉。其实啊,尽管它的名字生疏了一些,但是说不定你正在使用它呢!

你大概听说过泡沫塑料吧,它的应用可是十分广泛的哦!其实啊,聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料等许多品种,分别具有不同的应用领域。

聚氨酯是由德国科学家奥托?拜耳(Otto Bayer,1902-1982)博士发明的。奥托?拜耳系德国化学家,聚合物科学家和工程师,沃纳?冯?西门子环奖得主。

1933年,美国杜邦公司的卡罗瑟斯发明了尼龙,从而刺激了德国对类似产品的研发。1937年,奥托?拜耳博士首先发现了多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯,从此为聚氨酯化学的发展铺平了道路。

奥托?拜耳展示他发明的聚氨酯(1952年)

聚氨酯的全称为“聚氨基甲酸酯”,是由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成的一类新兴的有机高分子材料,并被人们誉为是继聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯之后的“第五大塑料”。

硬质聚氨酯泡沫制造示意图(网络图)

1946年,美国开始了对硬质聚氨酯泡沫塑料的研究,产品可用于飞机夹心板材部件。1952年,拜耳公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果。

20世纪50年代末,我国聚氨酯工业开始起步,近十几年发展较快。

无处不在的聚氨酯

由于聚氨酯含有强极性的氨基甲酸酯基,因此不溶于非极性溶剂,具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性,已广泛应用于冶金、石油、汽车、选矿、水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、建筑等领域。

硬质聚醚型聚氨酯泡沫塑料具有质轻(密度可调),比强度大,绝缘和隔音性能优越,电气性能好,加工工艺性好,耐化学药品,吸水率低等理化性能,可用作冷库、冷罐、管道等领域的绝缘保温材料,也可用作高层建筑、航空、汽车等领域的保温隔音材料。

硬质聚氨酯泡沫制造示意图(网络图)

软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料主要用作家具及交通工具的各种垫材,精密仪器的防震包装,以及服装、鞋帽的衬里、垫肩等。半硬泡沫塑料可用作汽车仪表板、方向盘等。

同时,聚氨酯还具有优良的生物相容性,因此被广泛用作生物医用材料,如用于人工血管、人工骨骼、人工食道、人工肾脏、人工透析膜等方面的制造。

见证体育事业的辉煌

聚氨酯的诞生是近代科技最为重要的事件之一,正是它以令人难以置信的多变性为人类创造了众多的奇迹。其中,体育产业就是聚氨酯发明的受益领域之一。

首先是我们经常会看到的塑胶跑道。它具有弹性好、耐磨防滑、色彩美观、场地清洁、易于维护、平坦均匀、可吸收震动、减少跌跤受伤程度等优点。

塑胶跑道又称全天候运动跑道,从下到上一般分为基础层和胶面层。胶面层一般是由弹性高分子材料构成的,主要由聚氨酯材料组成的称为聚氨酯塑胶跑道。据悉,运动员100米短跑在聚氨酯跑道上要比在煤渣跑道上快0.2~1.03秒,而跳远成绩可提高20~30厘米。

聚氨酯塑胶跑道(网络图)

还有曾在奥运会上大放异彩的“鲨鱼皮泳衣2000”,那也是聚氨酯纤维材料的杰作啊!科学家发现,鲨鱼之所以在水中游得非常快,原因就在于鲨鱼的皮肤可以减少水流的摩擦力,从而使身体周围的水流更高效地流过。选用富有弹性的聚氨酯纤维材料制作“鲨鱼皮泳衣2000”,充分运用了了仿生学的原理,可以减少3%的水阻力,这在游泳比赛中具有关键的意义。

鲨鱼皮泳衣(网络图)

最后再说说最近十分火爆的世界杯。世界杯足球的更新换代从根本上来说取决于材料的进步,而聚氨酯的发明把世界杯足球带进了一个人工合成材料的新时代。1986年,阿兹特克足球因聚氨酯的引入,宣告了真皮时代的逐渐结束。

世界杯足球赛(网络图)

30年来,日新月异的聚氨酯材料和技术,不断推动着世界杯足球向更完美的目标进发。如今,最新一代的聚氨酯材料在2018年世界杯足球上绽放异彩,从而表现出了非凡的操控性、飞行性和防水性。

聚氨酯足球30年(作者制图)

聚氨酯已经走过了80年的成长之路,如今在全球范围内已成为了一种通用的技术产品。无论从家用冰箱隔热层到太空飞行服,还是从世界杯足球到体育运动鞋……聚氨酯正在成为改变世界的科技元素之一。

参考文献:

【1】PUWORLD.《聚氨酯材料应用于俄罗斯FIFA世界杯足球》,中国化工网,2018-06-15 。

【2】经济日报.《足球飞得漂亮也靠高科技材料》,搜狐网,2018 -06-21。

【3】李绍雄 刘益军.《聚氨酯树脂及其应用》,化学工业出版社,2002年版。

作者:肖溪树

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