功能聚氨酯在体育科学中的应用

【摘 要】聚氨酯是一类性能优异的高分子材料.本文分析总结了功能聚氨酯材料的研究进展,然后从运动人体科学基础研究、运动装备及服装制造、运动损伤治疗及中药消除疲劳等方面,分析了功能聚氨酯在体育科学领域中的应用及发展潜力.

【关 键 词】聚氨酯体育科学材料功能

【中图分类号】TQ323【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2013）33-0194-01

聚氨酯是含有氨基甲酸酯基团的聚合物的统称,性能多样,用途广泛,适应性强.通过选择不同种类及特性的原料、不同的原料配比、不同的合成条件以及不同的物理、化学、机械处理后,聚氨酯的性能可以实现从塑料到橡胶,从疏水到亲水,从无毒到有毒,从热塑性到热固性,从普通材料到功能材料等的转变,并可以在一个具体的方面对其性能进行调整.高性能功能聚氨酯在体育科学领域具有广泛的应用开发潜力.

一功能聚氨酯材料

功能聚氨酯的类型多样,在体育科学中应用价值较大的包括可生物降解聚氨酯,智能聚氨酯,防水、透气、自清洁聚氨酯和聚氨酯水凝胶.

1.可生物降解聚氨酯

可生物降解聚氨酯是指在自然状态下,能够在生物环境因素作用下转变为碎片分子的聚氨酯.Gorna等使用乙二醇、丙二醇共聚醚二元醇及聚己内酯二元醇合成了一系列分子量在38000～85000范围内的线性可生物降解聚氨酯.体外降解48周后,聚氨酯质量损失2%,分子量降低15%～80%,降解程度与聚合物组成及亲水链段含量有关.

2.智能聚氨酯

智能聚氨酯是指能在外部物理、化学、机械、生物因素刺激下改变自身的形态、形状、结构、性能的高分子.Nagahama等以星形支化己内酯齐聚物与六亚二异氰酸酯为原料制备了可降解形状记忆交联聚氨酯,所制备的形状记忆聚氨酯具有很高的形状记忆特性,其应变保持率高于97%,应变恢复率达到了100%.

3.防水、透气、自清洁聚氨酯

聚氨酯是一种最为常用的防水、透气涂层材料.Tsai用4,4′-亚双环己基二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、乙二胺、异佛儿酮二异氰酸酯、二乙醇胺、聚乙二醇单甲醚等为原料合成了一种新型聚氨酯防水涂饰剂,发现调整聚乙二醇的分子量可以改变聚氨酯的防水性能.聚氨酯的防水透气性能除了可以通过改变分子结构来优化外,还可以通过机械处理、材料型式设计等外部手段进行提高.

4.聚氨酯水凝胶

水凝胶是一种含水交联网状体系,在土壤保墒、卫生用品、美容制品、食品、软组织工程等领域具有广泛的应用.水凝胶是组织工程中最好的支架材料.Petrini1等以低分子量二元醇、聚乙二醇、脂肪族二异氰酸酯为原料,采用一步本体聚合制备了交联聚氨酯水凝胶.

二功能聚氨酯在体育科学中的应用

1.在运动人体科学基础研究中的应用

生化检测技术是运动人体科学基础研究,如运动员选材,运动疲劳及损伤诊断,身体机能实时动态评价,抗疲劳药物筛选,科学训练计划制订等的关键工具.可生物降解聚氨酯、智能聚氨酯及聚氨酯水凝胶可以提高基于芯片、传感器及微电极等生化检测工具的准确性、长效性、靶向性、敏感性,提高介入检测的安全性、长效性,有利于实现微创乃至无创检测.高性能功能性聚氨酯结合生物微芯片技术、微传感器技术、量子点技术、核磁技术、光电子技术将为现代运动人体科学的研究,尤其是细胞、基因、蛋白的人体科学研究提供更加安全、高效、智能、高通量的研究工具,提高实时、动态、长期检测的效果.

2.在运动损伤修复、运动疲劳消除及运动机能调节中的应用

聚氨酯在运动损伤修复、运动疲劳消除及运动机能调节中均具有重要的应用价值.应用形状记忆智能聚氨酯制作骨骼、器官、组织修复材料,不仅可以治愈损伤,而且可以实现创伤最小化,减轻病人痛苦.抗疲劳中药及中药机能调节制剂已得到广泛研究,但关于抗疲劳中药的给药方式的研究过于简单,如果将可生物降解聚氨酯引入运动员的中药保健过程中,通过聚氨酯海绵,聚氨酯微囊、微球,聚氨酯泡沫,聚氨酯凝胶等形式对中药进行控制释放,则可以实现一次用药,长期有效的效果,并可促进药物的透皮、跨膜吸收.