关于乒乓球拍黏合剂的研究性学习

1 / 9关于乒乓球拍黏合剂的研究性学习摘要：针对乒乓界的“禁胶风波”，我们将对乒乓球拍的黏合剂展开研究。在对黏合剂及乒乓球拍的有关知识做出简要介绍之后，我们将把研究的重点放在黏合剂在乒乓球拍方面的应用以及对新型乒乓球拍黏合剂的前景展望上，最后将谈到我们在这次研究性学习中的感悟与体会。关键词：黏合剂、乒乓球拍、有机胶黏剂、无机胶黏剂、新型胶黏剂一乒乓界禁胶风波2016 年，波兰乒乓球名将格鲁巴患癌症去世，年仅47 岁。当时就有人怀疑他的早逝与粘拍时频繁使用有毒胶水有关。本届世乒赛前，日本乒协又以最近有一名日本选手在国内比赛前粘胶皮时突然晕倒为由，希望国际乒联于2016 年 9 月 1 日全面禁止使用“有机胶水” ，改用“无机胶水” 。但考虑到 2016 年奥运会距今只剩下一年多时间，为了不影响乒乓球运动的推广，国际乒联最终决定不立即实行“禁胶令” 。那么，有机胶水和无机胶水到底是什么物质,它们二者有什么区别和联系呢？有机胶水的长期使用是否会对运动员的健康构成威胁呢？即将使用的无机胶水又有什么利弊呢？2 / 9下面就让我们一起来了解一下有关知识。二.黏合剂概述胶黏剂又名黏合剂、粘结剂，俗称胶。它是能使物体的表面与另一物体的表面结合在一起的物质。胶黏剂可粘接各种相同或不同的材料，特别适用于粘接弹性模量与厚度相差比较大、不宜采用其他边接方法过接的材料，以及薄片或薄膜材料等。胶黏剂品种繁多，组成不一，但通常都是一种混合料，由基料、固化剂、促进剂、填料、增塑剂或增韧剂、稀释剂用其他辅料配合而成。其中按基料或化学成分分类：以聚合物为基料的称为有机胶黏剂,以无机化合物为基料的称为无机胶黏剂.三乒乓球拍知识简介我们通常使用的乒乓球拍主要由底板、海绵和胶皮三部分组成。每个部分都有不同的种类，品牌和型号可供选择。下面我们简单介绍一下乒乓球拍各个组成部分的基本知识。1.底板底板是球拍最重要的一个部分，对球拍的性能有着决定性的影响。底板的性能参数简单说来主要包括如下三项：即硬度，弹性和底劲。其中弹性反映球拍恢复形变后产生的速度。对于运动员来说，针对自己的打法选择一块3 / 9合适的底板对于技术的发挥、扬长避短有很重要的作用。2. 胶皮和海绵胶皮是覆盖在底板外面的一层橡胶，不同种类的胶皮有不同的性能，适合不同的打法。我们通常对专业乒乓球选手进行技术定位时所用到的正胶、生胶、长胶、反胶，就是以所用胶皮类型不同为依据进行划分的。比如我国的刘国梁就是一位直板正胶近台快攻打法的选手。海绵是贴在底板和胶皮之间的一层发泡橡胶，主要作用是增加吃球时间，增加球拍的弹性和摩擦球的能力，其性能参数主要有厚度、硬度和弹性等。四.黏合剂在乒乓球拍方面的应用在目前世界范围内的乒乓球训练和比赛中，选手们为了保证球拍的性能、发挥自己的技术优势，通常会在赛前数十分钟把底板与套胶粘贴起来，使用的胶水主要是以聚合物为基料的有机胶黏剂。这样的胶水刷到底板和海绵上之后，有机溶剂逐渐挥发，剩下的橡胶成分留在底板和海绵上起到粘合作用。除了粘合之外，胶水还有一个重要作用灌胶。所谓灌胶，就是在使用球拍前，在海绵上多次刷胶水，使有机溶剂挥发出的气体进入海绵，在海绵内部形成小小的气泡。这些气泡能够使海绵膨胀，整体变软，变得更有弹性和活性，容易透板，因此手感也更加清晰。我国4 / 9采用这一技术，培养出王励勤等力量型打法的世界级高手。现在灌胶已经成为专业运动员普遍的习惯。业余的球友也有不少人迷恋灌胶后的美妙手感。对于专业比赛来说，优质、合适的底板、胶皮和海绵无疑是必不可少的，但除此而外，选手们粘拍前使用的黏合剂更发挥着举足轻重的作用，直接影响选手的临场技术发挥，下面我们着重介绍一下黏合剂在乒乓球拍方面的应用。我们调查了周围一些爱好乒乓球运动的同学和老师，了解到他们在参加一些省级、国家级的比赛时，赛前也都需要进行粘拍，每当他们走进粘拍室时，都会有一股难闻的气味扑鼻而来，但却不得不忍受。由此可见，这在一定程度上对运动员的健康构成了威胁。乒乓球专用胶水中起实际作用的有两部分粘合胶体和有机溶剂。起到快干胶水决定性作用的是有机溶剂，这里的有机溶剂是指低毒性的、有挥发性的、能融解粘合胶体的化学溶剂，如天拿水(苯)、p-二甲苯、环己皖、醋酸已脂、汽油、白电油、香蕉水、乙酸乙脂、正庚烷、丙酮、丁酮等。尽管有机胶水能显著增加球拍的弹性，提高击球速度，从而增强技术的多样性和赛事的观赏性，但是有机胶水含有挥发性的甲苯、二甲苯等有毒成分，粘拍后会散发出刺鼻的气味。我们都知道有机胶可分为带苯环和5 / 9不带苯环两种，而大多数有机胶都带有苯环，易挥发，毒性很强，对人的身体极为不利。长期以来,有机胶水的危害没有得到足够的重视，但是近两年来乒乓球选手格鲁巴的英年早逝和日本选手粘拍时的突然晕倒，使得人们不得不重新审视有机胶水的毒性问题。基于此，日本乒协向国际乒联建议用环保无毒的无机胶水代替目前广泛使用的有机胶水。我们都知道，Al(OH)3、FeCl3、Fe(OH)3,AgI 等都属于有机胶体,它们当中都含有一些金属元素。而所谓无机胶水，主要是指添加剂中不含镁、磷、铝、铁等化学成份（如硅酸盐等） 。我们小组成员通过研究讨论，认为这样的成分可以使固定碳的量降低，不能形成例如 CaC2 MgC2 等金属碳化物，从而使其化学活性好，防水防潮，这样的胶水无色、无味，清如水，甚至吃下去对人体也没有伤害。因此也可称作是“水溶性胶水” 。但是由于无机胶水成分中的元素多以离子键结合，并不像有机胶水中苯环的共价键那样牢固、稳定。其粘连度和目前我们使用的有机胶水是不能相比的，降低了球拍的弹性和速度。使用无机胶水之后，对靠力量和速度取胜的运动员影响比较大，限制了部分选手（如我国的王励勤、马琳）的技术发挥。此外，大家普遍担心，无机胶水的使用会造成乒乓球技术的单一，使其观赏性下降，以致阻碍6 / 9这一运动的发展。从另一方面来讲，这种无毒胶水尚处于研发阶段，目前全世界绝大多数国家和地区的运动员都没有使用过，它在实际应用过程中会不会出现新的问题还是个未知数。其次，一种新材料的推广必将造成传统材料的积压和滞销，从而引起整个行业的动荡。由此我们不难看出盲目地立即改用无机胶水也不是一个正确的选择。五. 新型乒乓球拍黏合剂的前景展望从以上的学习中，我们发现，传统使用的有机胶水对运动员的身体极为不利。然而即将于 2016 年北京奥运会后全面推广使用的无毒害作用的无机胶水也有许多不尽人意之处。于是，我们在科学这片大森林里迷了路，正所谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村” 。展望科技前沿，我们找到了灵感，近乎完美的黏合剂在我们脑中浮现，我们研究小组共同探讨了以下设想：1.淀粉胶黏剂：由于淀粉属有机高分子化合物，分子式为(C6H10O5)n,其分子有长有短。如果使用玉米淀粉，以 Na2O2 作氧化剂，打断高分子长链，加入人工固化剂(二元酸或二元酸无水物)，用碱性化合物调 pH 值至碱性，进行醋化反应，制成半醋化玉米淀粉悬浮液，再加入稳定剂水溶性高聚物，制成玉米淀粉胶粘剂。使用时进行调胶，加人工交联剂异7 / 9氰酸醋和填充剂面粉，得到耐水性无臭玉米淀粉胶粘剂。虽然淀粉胶水也属于有机类胶水，但该胶具有良好的粘连度，无任何有毒成分，并且具有良好的预压性能及弹性，为乒乓球选手技能的发挥提供良好条件。2.生物胶黏剂：有一种水生细菌叫新月柄杆菌，这种细菌存活力很强，繁殖速度快。多糖通常可以水解为葡萄糖，而葡萄糖又可以为生物提供能量，设想用多糖类物质的水溶液作为菌的生存环境，在保证菌存活的条件下，制成生物胶水，由于胶液中存在生命体，使得此胶的弹性会很强，为乒乓球赛的提供技术支持，运动员甚至还可以省去灌胶这一繁琐的工作。19 世纪出现的仿生学为人类社会科技的进步可谓是做出了不可磨灭的贡献。蜘蛛是大家熟知的一种生物，蜘蛛网也随处可见。实际上，蜘蛛为织网而吐出的丝就是一种胶。蜘蛛网丝的弹性与韧性几乎是其他材料无法与之媲美的，它所能承受的拉力相当于 34 辆小汽车的全部重量集中在一枚硬币上产生的压力。如果能将这样的胶应用于乒乓球拍，乒乓运动的发展前景将是一片海阔天空。在水溶性无机胶水中加入少量无毒添加剂，使得粘拍过程中放出大量的热，促进气体的扩散、海绵的膨胀，改进球拍的弹性。8 / 9在球拍内表面加涂一层能与无机胶水成分反应放出气体的物质，这样是否能产生与传统的灌胶类似的效果。能否改用性能更优越的材料对现用的底板、海绵、胶皮进行改进，使得球拍在无机胶的粘接下仍能保持很好的柔韧性，适应乒乓技术的要求。六.研究性学习感想通过这次研究性学习，我们可喜地发现，竞技体育已不是单纯地挑战生理极限，弘扬体育精神，而是更多注重了科学理性，更多地体现了人性化关怀，更多地着眼于运动项目的长远发展以及其时代意义和社会意义，这一点对于全人类的进步，无疑具有积极意义。无毒环保材料的倡导，也充分体现了绿色环保的理念。21 世纪的主题是和平和发展，清洁绿色材料的推广，是这一时代主题的要求。即将于 2016 年举办的北京奥运会更将绿色奥运作为筹备的核心思想，在场馆建设等方面充分考虑了环保要求，这也是整个体育界和人类社会的发展趋势。我们有理由期待 08 年更精彩更绿色的体育赛事，更有理由期盼人类美好的明天！在这次研究过程中，我们不仅在分工研究中摸索高效的工作方式，磨练互助团结的合作精神，