基于体育教学的器材材质研究

第４７卷第５期　２０１８年５月　当　代　化　工　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４７．ＮＯ．５　Ｍａｙ，２０１８　基于体育教学的器材材质研究　王立刚　（长安大学体育部，陕西西安７１００６４）　摘　要：当前体育器材已成为了社会关注的焦点。针对教学实践当中应用广泛的树脂材料进行了高吸水性　的研究与实验。实验结果表明：吸附时间越大，树脂材料的甲基紫的吸附会不断变大，但一天左右会达到平衡；　随着甲基紫吸附浓度的不断增加，ｐＨ值开始会显著增加，最大达到３．８左右，但此后吸附浓度会发生明显下降。　上述研究表明了树脂的高吸水的吸附性能，这对于优化体育材料有一定的参考价值。　关键词：高吸水性；树脂；甲基紫；体育器材　文献标识码：　Ａ　文章编号：　１６７１—０４６０（２０１８）０５—０９８５—０３　中图分类号：ＴＱ　３５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧＬｉ－ｇａｎｇ　（Ｃｈａｎｇ　ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｘｉ’ａｎ　７　１　００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｓｐｏｒｔｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ｓｏｃｉａｌ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｓｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｏｆｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆｍｅｔｈｙｌ　ｖｉｏｌｅｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｉｎ　ａ　ｄａｙ；Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｍｅｔｈｙｌ　ｖｉｏｌｅｔ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｐＨ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ，　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐＨ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｏ　３．８，ｂｕｔ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｎ　ｗａｓ　ｈｉｇｈ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐｏｒｔｓ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；Ｒｅｓｉｎ；ｍｅｔｈｙｌ　ｖｉｏｌｅｔ；Ｓｐｏｒｔｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　高吸水性能树脂广泛应用在日用化工、石油工　业、环保工业、光纤工业、电子工业等领域　Ｊ。在　日常生活中，如食品防腐剂、化妆品添加剂、香水　备。双方在比赛中使用指定的设备等级。为了避免　纠纷，必须事先指定品牌（商标）、制造商和设备规　格Ｌ１　引。自备设备由运动员自己使用的设备，如球　支撑剂、油田处理剂等高吸水性树脂都发挥了巨大　拍、帆船和划船、桨、体育服装、防护装备、鞋帽　的作用。直到２０世纪８０年代，吸水物质都是纤维　等，现场设备类别是指用于比赛和训练设施，如球　素或纤维素的产物，产品仅限于纸巾、棉、海绵和　框、挡板、时间显示器、计分器等设备；其他设备　纸浆，这些类型的水潴留产品的保水能力是其自身　如健身器材、儿童休闲体育器材、运动器材、残疾　质量的２０倍【４　Ｊ。由于日本公司被排除在美国农业　人辅助设备等［１８－２０］。　部之外，他们开始了自己的研究。他们研究了淀粉、　羧甲基纤维素（ｃＭｃ）、丙烯酸、聚乙烯醇（ＰＶＡ）和异　丁烯和马来酸酐（ＩＭＡ）。在化学工业发展的初期，包　括陶氏化学、大力神化工、杜邦、日本国家淀粉化　工公司、三洋化工有限公司、日本化学公司和日本　基于上述发展背景，文中针对体育教学实践当　中应用广泛的树脂材料进行了高吸水性的研究与实　验。实验结果得到：吸附时间越大，树脂材料的甲　基紫的吸附会不断变大，但一天左右会达到平衡；　淀粉化工公司在内的许多大型企业都参与了该项目　的研究。聚丙烯酸钠，又称保水剂，是一种广泛应　用于消费领域的产品　引，它的化学式是　随着甲基紫吸附浓度的不断增加，ｐＨ值会开始显著　增加，最大达到３．８左右，但此后吸附浓度会发生　明显下降。研究树脂的高吸水吸附ｌ生能，对于优化　体育材料有一定的参考作用。　卜ＣＨｚ—ＣＨ（ＣＯＯＮａ）一］　，其最大吸收能力为２００　３００　倍，丙烯酸类聚合物通常含有阴离子电荷。　运动器材主要有三种分类方法：基于体育项目　分类的基础上，分为自备设备、场地设备和其他设　１实验部分　当水聚合物和表面接触时，会发生相互作用过　程，水分子聚合物和负氧原子会形成氢键，与此同　收稿日期：２０１８－０３—１４　作者简介：王立刚（１　９７９一），男，河北石家庄人，硕士，讲师，主要从事体育教育与训练。　９８６　当　代　时水分子和疏水的基团也将发生作用，其中的三个　里面。接着加入０．００４　８　ｇ／ｍＬ的ＭＢＡ溶液，Ｏ．８　ｍＬ　水分子和一个亲水基团相互作用。亲水基团和疏水　基团是由亲水基团和疏水基团相互作用形成的。疏　水基团可以很容易地作用到内部，由于疏水的作用，　会形成不溶性的粒状结构，疏水基团周围的水分子　与正常水形成了不同的水结构。研究发现亲水水化　是分子表面的一层水。在第一层，极性离子基团和　水分子通过配位键或氢键形成水合水。在第二层，　水分子通过氢键与水合水结合。于是发现，高吸水　树脂，主要的影响是树脂之间的内部三维网络，吸收　大量的自由水储存在聚合物内，即是受到甲基紫的　影响，吸水原理见图１分子式所示过程。以下的实　验就是在上述背景下进行的。　Ｃ　和０．００１　２　ｇ／ｍＬ的ＫＰＳ溶液２　ｍＬ，然后通过搅拌５０　ｈｉｍ，到实现凝胶。最后取凝胶切片，干燥称重。　２实验结果与分析　２．１　吸附的时间结果与分析　分别对１０、２０、３０、６Ｏ、９０、１８０、３００、５００、　１　４００　ｍｉｎ的时问对样品进行时间与吸附结果分析，　结果见图２所示。由图２可以看出，随着吸附时间　的增加，吸附速率不断加快，１３０　ｍｉｎ左右后吸附速　率表现的模型下降降低，１　４００　ｍｉｎ即一天左右吸附　速率非常稳定。这是由于吸附树脂中的甲基紫、树　脂浓度差非常大，所以吸附率较大，有效降低吸附，　浓缩度降低，吸附率小，最终平衡。　一　ＣＨ　Ｏ　ＨＯ　ＯＨ　…警口≤　…　曰　。　ＣＯＯ　～　图１分子式所示过程　Ｆｉｇ．１　Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　１．１　实验材料　本次实验主要用到的实验材料如下：壳聚糖、　过硫酸钾、过硫酸铵、氢氧化钠、甲基紫、丙烯酸。　主要用到的设备为天平、可见分光光度计、水浴锅　以及搅拌器等　１．２树脂材料的制备　树脂材料的制备过程如下：文中通过采用２　ｇ　高岭土，８０％的丙烯酰胺，３　ｇ聚壳糖搅拌到三颈瓶　图２吸附的时间结果　Ｆｉｇ．２　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　２．２　甲基紫结果分析　甲基紫结果分析　为了更好的说明甲基紫的影响，课题组对其进　行浓度分析，结果见图３所示，由图中可以看到，　在早期浓度增加，吸附甲基紫率增加，初始浓度和　吸附率基本具有良好的线性关系，然后逐渐趋于平　缓，这是因为树脂浓度差异较大，内部驱动力较大，　有效吸附，吸附率增加，反应中，吸附量不变，狭窄　的浓度，吸附率降低，增长变得平缓。　从图２可以看出甲基紫与吸光度有较好线性　特点。这一结果为验证甲基紫的高吸水性提供了佐　证　第４７卷第５期　王立刚：基于体育教学的器材材质研究　９８７　图３甲基紫的影响依据　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔｈｙｌ　ｖｉｏｌｅｔ　２．３红外光谱结果分析　样品的光谱结果分析见图４所示，从图中可以　推断树脂样品是ＡＭ、ＡＡ的共聚物材料组成。　慧　波数／ｃｍ　图４红外光谱结果分析　Ｆｉｇ．４　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｒｅｓｕｌｔｓ　２．４酸碱度的结果分析　ｐＨ　图５　ｐＨ对吸附效果的影响　Ｆｉｇ．５　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｐＨ　ｏｎ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　通过氢氧化钠、盐酸等进行溶液酸碱度配比成　ｌ、３、５、６、９、ｌｌ等，分别加入甲基紫、样品进　行ｐＨ对吸附效果的分析，结果见图５所示。由图　可见：在极酸及其极碱条件下（ｐＨ＜２，或ｐＨ＞９）　时，吸附倍率明显较小，ｐＨ在３．８左右时，吸附倍　率达到最大值。这是因为甲基紫的表面电荷与吸附　量有着一定关系，而甲基紫分子在溶液中的电离状　况随着ｐＨ的改变而变。当溶液呈酸ｌ生时，分子中　的氨基会接受质子变成阳离子有利于吸附，同时抑　制分子的团聚。当在极端酸性、碱性介质等条件时，　过多Ｃｌ一和Ｎａ　阻挡了染料氨基阳离子与离子化的羧　基相互作用，故染料的吸附量会表现为明显下降。　３结论　文中针对教学实践当中应用广泛的树脂材料进　行了高吸水性的研究与实验。实验结果表明：　（１）吸附时间越大，树脂材料的甲基紫的吸附　会不断变大，但一天左右会达到平衡；　（２）随着甲基紫吸附浓度的不断增加，ｐＨ值　会开始显著增加，最大达到３．８左右；　（３）但此后吸附浓度会发生明显下降。上述研　究表明树脂具有高吸水的吸附性能。　参考文献：　［１］张星，董欣，刘振春，郑丽，邹基豪，崔晶蕾，李泽鸿．大孔树脂纯化黑豆异　黄酮的工艺优化［Ｊ】．西北农林科技大学学报（自然科学　版），２０１８，４６（０１）：１３６—１４５＋１５４．　［２］王芳，蒯君涛，胡高铨，高勤卫．酚化酶解木质素一环氧树脂，环氧树脂　复合材料的合成及性能叨．复合材料学报，２０１７，３４（１２）：２６８１—２６８８．　［３］刘静，陈勃翰，李刚，林广森，冯叙然．激光改性纤维对其增强环氧树脂　复合材料力学性能的影响ＩＪ］．复合材料学报，２０１７，３４（１２）：２７０８—２７１４．　［４］刘千立，王晓蕾，李敏，王绍凯，顾轶卓，田杰，张佐光．取向碳纳米管膜／　氰基树脂复合材料的制备与性能强化机制【Ｊ１．复合材料学　报，２０１７，３４（１２）：２６５３—２６６０．　［５］晏义伍，曹海琳，甘舟．氧化石墨烯对玄武岩织物／酚醛树脂复合材料　性能的影响叭复合材料学报，２０１７，３４（１２）：２７０２—２７０７．　［６］许江菱，钟晓萍，朱永茂，杨小云，王文浩，刘勇，李汾，刘菁，李丽娟，刘小　辈，邹林，陈红．２０１５　２０１６年世界塑料工业进展　．塑料工　业　２０１７，４５（０３）：１－４４＋１０８．　［７］童鑫，张瑞芬，邓媛元，肖娟，刘磊，张雁，魏振承，张名位．米糠酚类物质　的大孔树脂分离纯化工艺　中国农业科学，２０１６，４９（１９）：３８１８—３８３０．　［８］甘芝霖，倪元颖，郭悦，陈小松．大孔树脂分离纯化玫瑰果多酚及其抗　氧化性［Ｊ］．农业工程学报，２０１５，３１（２４）：２９８—３０６．　［９］刘丹，伍方，赵文杰，岑启宏，乌学东，薛群基．环氧树脂防腐性能研究进　展『Ｊ１．中国材料进展，２０１５，３４（１１）：８５２—８６１．　［１０］石新秀，袁崇凯，王传萍，崔孟忠．有机硅改性环氧树脂的新进展ｌ　Ｊ１．　高分子通报，２０１５（０４）：１８—３７．　［１１］何岷洪，宋坤，莫宏斌，李军Ｉ潘道成，梁子骐．３Ｄ打印光敏树脂的研究　进展『Ｊ］．功能高分子学报，２０１５，２８（０１）：１０２—１０８．　［１２］２０１３～２０１４年世界塑料工业进展　塑料工业，２０１５，４３（０３）：１－４Ｏ．　［１３］苏东晓，张瑞芬，张名位，黄菲，魏振承，张雁，遣慧慧，邓媛元唐小俊．　荔枝果肉酚类物质大孔树脂分离纯化工艺优化【ＪＩ＿中国农业科　学，２０１４，４７（１４１：２８９７—２９０６．　［１４］刘朝艳，宁军，朱永茂殷荣忠，杨小云，潘晓天，刘勇，邹林，刘小睾，陈红　董金伟，李丽娟，李颖华，张骥红．２０１２～２０１３年世界塑料工业进展　ｆＪ］．塑料工业，２０１４，４２（０３）：１－４１＋９３．　［１５］康红普，崔千里，胡滨，吴志刚．树脂锚杆锚固性能及影响因素分析ｆＪ］．　煤炭学报，２０１４，３９（０１）：１—１０．　［１６］陶莎，黄英，康玉凡，辰巳英三，张惠，薛文通．大孔吸附树脂分离纯化　红小豆多酚工艺及效果『Ｊ１．农业工程学报，２０１３，２９（２３）：２７６—２８５．　（下转第１０７９页）　第４７卷第５期　李睿，等：乙苯的生产现状及工艺进展　１０７９　及多乙苯的反烷基化过程同时进行。反应主要副产　物为二甲苯，其含量高达３　０００　ｐｐｍ。第二代技术　采用双反应器的设计思路，将气相烷基化过程和气　相反烷基化过程分开进行。烷基化反应的温度从　４１０～４３０℃降至３６０～３９０℃，二甲苯的含量降至２　子筛催化剂，使用液相烷基化过程替代了气相烷基　化过程。烷基化与反烷基化分别在３２０～３６０℃和　２２０～２６０℃下进行。催化剂的单程寿命分别为６－９　个月以及１８～２４个月。产品质量更好，二甲苯含量　更低（＜ｌ　０００　ｐｐｍ），且乙苯产物的纯度更高（＞９９．８％　０００　ｐｐｍ．第三代技术新添了脱丙烯单元并使用Ｄ分　）。第三代技术以及授权超过１０套装置投产。　表１　Ｓｉｎｏｐｅｃ乙苯生产工艺　Ｔａｂｌｅｌ　Ｔｈｅ　ｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｓｉｎｏｐｅｃ　ＳＲＩＰＴ的烷基化催化剂ＳＥＢ．０８及其相应的稀　乙烯气相苯烷基化工艺于２００８年研发成功，并于２　００９年首次实现工业化，随后研发了ＳＧＥＢ工艺。此　较多，但是每套装置的产能受限。液相法具有很多　优点，例如较低的能耗、进料苯烯比和烷基化温度　以及较高的产品质量。　未来，乙苯工艺发展的焦点将会聚集在新型催　工艺采用ＳＥＢ．０８催化剂催化烷基化反应，使用ＡＥ　Ｂ．１　１催化剂催化液相多乙苯反烷基化反应。此工艺　化剂的研究及应用和使用更广泛的原料上。　参考文献：　［１］薛祖源．乙苯／苯乙烯生产工艺技术进展［Ｊ１．上海化工，２００８，３３（７）：　２４－２６．　苯烷基化的条件为３２０～３８０℃，０．７－１＿３　ＭＰａ，进　料的苯烯比为（６．０～７．０）／１。反烷基化的条件为１７　０－２３５℃，２．８～３．０　ＭＰａ，进料的苯／二乙苯摩尔比　为（５．０～８．０）／１。其中烷基化催化剂的循环周期超　过一年，反烷基化催化剂的寿命超过两年。而催化　［２］池瑞石，金月昶，金熙俊，等．高浓度乙烯液相烷基化研究叫．当代化　工，２０１６，２０（５）：８５—９０．　剂总体寿命分别超过２　ａ和４　ａ。乙苯的纯度超过９　９．８％，二甲苯的含量低于９００　ｐｐｍ　Ｊ。　［３］程志林，赵训志，邢淑建．乙苯生产技术及催化剂研究进展［Ｊ１．＿Ｔ　业催化，２００７，７：１００８—１１４３．　［４］王兰海，韩金玉，王小为．乙苯合成生产工艺及技术研究进展ｌ　ＪＩｌ甘　肃科技，２００６，３１（１２）：１２—１７．　［５］ＷｅｉｍｉｎＹａｎｇ，Ｚｈｅｎｄｏｎｇ　Ｗａｎｇ，Ｈｏｎｇｍｉｎ　Ｓｕｎ．Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｔｈｙｂｅｎｚｅｎｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，２０１６，３７：１６—２６．　３结束语　近几十年问，乙苯的生产技术尤其是中国的乙　苯工艺得到了飞速的发展。Ｍｏｂｉｌ，ＵＯＰ，ＤＩＣＰ，　［６］杨立英，王志良，张吉瑞，等．乙苯合成生产工艺与技术研究进展【ＡＪ．　化学世界，２００１，１０：５４５—５４９．　Ｓｉｎｏｐｅｃ以及其他公司相继研发了多种基于不同的　烷基化和反烷基化分子筛催化剂。　［７］郭旭青，李飞，黄学敏，等．苯与甲醇烷基化技术研究进展『Ｊ］＿山西化　工，２０１７，３７（０５）：５ｌ一５４＋７５　材料科学的发展催生出了性能各异的催化剂，　进而发展出了气相法和液相法等不同的乙苯生产工　艺。气相法更灵活，可以使用纯乙烯、稀乙烯、乙　醇甚至乙烷作为原料。而纯乙烯工艺在中国使用的　［８］陈福存，朱向学，谢素娟，曾蓬，郭志军，安杰，王清遐，刘盛林，徐龙伢．催　化干气制乙苯技术工艺进展Ｉ　Ｊ　Ｊｌ催化学报，２００９，３０（０８）：８１７—８２４．　［９］张丽君，王振东，孙洪敏，杨为民气相法乙苯清洁生产工艺技术进展　　ｌＪ】ｌ工业催化，２０１６，２４（０５）：１—７．　（上接第９８７页）　［１７］宋盛菊，杨法杰，褚庭亮，王海旺，魏新芳，许卫红．环氧树脂增韧方法　及增韧剂的研究进展『Ｊ１．中国印刷与包装研究，２０１３，５（０５）：９—２４．　［１８］许江菱，钟晓萍，殷荣忠，朱永茂，刘勇，潘晓天，杨小云，刘小鲞，刘晓晨，　邹林，陈红，李丽娟，姚明玮．２０１　１～２０１２年世界塑料工业进展［Ｊ］ｌ塑　料工业，２０１３，４１（０３）：１—２９．　［１９］娄嵩，刘永峰，白清清，邸多隆．大孔吸附树脂的吸附机理［Ｊ１．化学进　展，２０１２，２４（０８）：１４２７—１４３６．　［２Ｏ］周文亮　蕴哲，唐星用大孔树脂纯化柿叶总黄酮工艺考察［Ｊ］．中国　药剂学杂志（网络版），２００８，６（０５）：２７６—２８２．