CN109821224A - 一种具有负泊松比效应的拳击手套及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有负泊松比效应的拳击手套及其设计方法，拳击手套具有负泊松比效应的关键在于内胆聚氨酯泡沫的内凹结构设计。简要操作步骤：首先，根据人的手型与现有的拳击手套实体，建立出适合的拳击手套内胆模型并确定基本尺寸；然后，通过将聚氨酯泡沫放入铝制模具中，并对其进行压缩、加热、冷却和松弛处理获得了具有特殊内凹结构的负泊松比聚氨酯泡沫；其次，根据现有的国际拳击手套重量规定，设计负泊松比聚氨酯泡沫在内胆中的厚度以及分布，并用相关软件进行应力分析，进一步确定泡沫最优的厚度以及在内胆中的分布。本发明方法设计出的拳击手套应用了负泊松比效应的诸多优点，被证明具有很强的新颖性和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用聚氨酯泡沫的内凹结构设计来制备具有负泊松比效应的拳击手套内胆，属于新材料领域。
背景技术
负泊松比(Negative Poisson’s Ratio)效应，是指受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀；而受压缩时，材料的横向反而发生收缩。这种现象在热力学上是可能的，但通常材料中并没有普遍观察到负泊松比效应的存在。近年来发现的一些特殊结构的材料具有负泊松比效应，由于其奇特的性能而倍受材料科学家和物理学家们的重视。负泊松比材料的研究是当今材料领域的新兴研究之一，其具有很多优良的性能，比如良好的抗剪切性能、抗凹陷性能、抗断裂性能、曲面同方性、多渗透性、吸能量性等。正是由于这些优异的性能，使得负泊松比材料有着很广泛的应用和研究前景。
将性能稳定的形状环氧树脂与多元醇组合料共混，加入改性聚氰酸酯，便可制备出支撑结构为聚氨酯。通过将聚氨酯泡沫放入铝制模具中，并对其进行一次固化，负泊松比泡沫在热环境或溶液环境下但会发生初始结构的回弹；再进行二次固化：将未完全固化的复合泡沫多轴压缩。在热环境进行二次固化，使体系拥有较高的交联度，减少内部应力，确保高转化率和优异的机械物理性能。使该材料在热环境具有负泊松比效应。这类材料在诸多方面具备了其他材料所不能相比的优势，具有剪切模量高、屈服强度较高、压痕阻力大、回弹韧性好、韧性大等良好的性能。
传统的拳击手套，采用的材料主要有马毛、PU、聚氨酯、皮革等，其在抗撕、和保护性方面仍然存在很大可以提升的空间。聚氨酯泡沫材料，其在能量吸收性、保护性、抗压痕性方面均优于现有拳击手套的内胆材料。本发明旨在将具有负泊松比特性的聚氨酯泡沫应用于拳击手套内胆设计中，以设计出有更好使用性能的拳击手套。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有负泊松比效应的拳击手套及其设计方法，包括了原材料容易获得且具有优良使用性能的拳击手套内胆，该拳击手套具有，实用性强，保护性好，舒适度高等特点。
本发明所采用的技术方案是：一种具有负泊松比效应的拳击手套，包括拳击手套内胆，所述拳击手套内胆使用具有负泊松比效应的聚氨酯泡沫材料，以获得性能优良的拳击手套；
所述拳击手套内胆的手腕宽度a、五指宽度b和关节宽度c满足：8.5cm≤a≤9.5cm，7.5cm≤b≤8.0cm，2.5cm≤c≤3.3cm；
所述拳击手套内胆的掌长长度d和手背大拇指厚度e满足：8.0cm≤d≤9.5cm，0.56cm≤e≤0.93cm；
所述拳击手套内胆的宽度b和厚度t满足：0.075≤t/b≤0.126；
所述拳击手套内胆手背部分的厚度f满足：0.55cm≤f≤0.91cm；
所述拳击手套内胆指关节处弯曲角度θ满足：115°≤θ≤180°。
上述具有负泊松比效应的拳击手套的设计方法如下：
1.根据现有拳击手套的国家标准，确定本拳击手套内胆的形状尺寸，建立初始方案，并确定基本模型；
2.根据形状尺寸制作模具，使用物理化学方法制作具有负泊松比效应的聚乙酯泡沫，所述聚氨酯泡沫材料满足：先将聚合物泡沫置于常压，温度60～170℃，含有高浓度水蒸汽的环境中，放置后冷却到-20～50℃，得到负泊松比聚合物泡沫材料，所述聚合物泡沫为泊松比大于等于0的聚合物泡沫，密度在250kg/m3以内；
3.在满足要求的条件下，使拳击手套内胆厚度梯度均匀变化，形成一个均匀连续的实体；
4.将所设计出来的拳击手套内胆应用于拳击手套中，对其进行舒适度、吸汗性能、能量吸收性能的技术分析；
5.根据上一步实验结果，对其进行调整，找到最佳的尺寸和厚度设计。
作为优选，所述拳击手套的设计方法将聚氨酯泡沫放入铝制模具中，并对其进行压缩、加热、冷却和松弛处理获得了具有特殊内凹结构的负泊松比聚氨酯泡沫。具有抗压痕性能好、高能量吸收率的特性，符合实际需要。
作为优选，所述拳击手套的设计方法制成的泡沫模型的内侧布上一层具有负泊松比效应的经编结构纺织物。
有益效果：本发明负泊松比效应的拳击手套内胆利用材料的回弹韧性强、能量吸收性能强，使得在拳击手受击打方与击打方在比赛中受到的巨大冲击得以减少，从而降低对双方选手造成的伤害。本发明方法设计出的拳击手套应用了负泊松比效应的诸多优点，被证明具有很强的新颖性和实用性。
附图说明
图1为具有负泊松比效应的拳击手套内胆结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
如图1所示，一种具有负泊松比效应的拳击手套，包括拳击手套内胆1，所述拳击手套内胆1使用具有负泊松比效应的聚氨酯泡沫材料，以获得性能优良的拳击手套；
所述拳击手套内胆1的手腕宽度a、五指宽度b和关节宽度c满足：8.5cm≤a≤9.5cm，7.5cm≤b≤8.0cm，2.5cm≤c≤3.3em；
所述拳击手套内胆1的掌长长度d和手背大拇指厚度e满足：8.0cm≤d≤9.5cm，0.56cm≤e≤0.93cm；
所述拳击手套内胆1的宽度b和厚度t满足：0.075≤t/b≤0.126；
所述拳击手套内胆1手背部分的厚度f满足：0.55cm≤f≤0.91cm；
所述拳击手套内胆1指关节处弯曲角度θ满足：115°≤θ≤180°。
上述具有负泊松比效应拳击手套的设计详细步骤为：
1、确定拳击手套内胆的形状与尺寸：根据拳击比赛选手在48-67kg选用226g，71-91kg选用284g手套(本发明只写226g的，284g用同样的方法)，确定内胆模型腕宽宽度a、掌长长度d、五指指宽b、手背部分厚度f和手指部分厚度t，如图1所示。
2、设计与原拳套内胆掌部模型平面尺寸相近或相同的铝制模具。
3、使用物理化学方法制作具有负泊松比效应的聚乙酯泡沫，所述聚氨酯泡沫材料满足：先将聚合物泡沫置于常压，温度60～170℃，含有高浓度水蒸汽的环境中，放置后冷却到-20～50℃，得到负泊松比聚合物泡沫材料，所述聚合物泡沫为泊松比大于等于0的聚合物泡沫，密度在250kg/m3以内。
4、将聚氨酯泡沫放入铝制模具中，并对其进行压缩、加热、冷却和松弛处理获得了具有特殊内凹结构的负泊松比聚氨酯泡沫。具有抗压痕性能好、高能量吸收率的特性，符合实际需要。使拳击手套内胆厚度梯度均匀变化，形成一个均匀连续的实体。
5、在制成的泡沫模型的内测布上一层具有负泊松比效应的经编结构纺织物。所设计出来的拳击手套内胆应用于拳击手套中，对其进行舒适度、吸汗性能、能量吸收性能的技术分析。根据上一步实验结果，对其进行调整，找到最佳的尺寸和厚度设计。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本事例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种具有负泊松比效应的拳击手套，其特征在于：包括拳击手套内胆，所述拳击手套内胆使用具有负泊松比效应的聚氨酯泡沫材料；
所述拳击手套内胆的手腕宽度a、五指宽度b和关节宽度c满足：8.5cm≤a≤9.5cm，7.5cm≤b≤8.0cm，2.5cm≤c≤3.3cm；
所述拳击手套内胆的掌长长度d和手背大拇指厚度e满足：8.0cm≤d≤9.5cm，0.56cm≤e≤0.93cm；
所述拳击手套内胆的宽度b和厚度t满足：0.075≤t/b≤0.126；
所述拳击手套内胆手背部分的厚度f满足：0.55cm≤f≤0.91cm；
所述拳击手套内胆指关节处弯曲角度θ满足：115°≤θ≤180°。
2.根据权利要求1所述的一种具有负泊松比效应的拳击手套的设计方法：其特征在于：
1)根据现有拳击手套的国家标准，确定本拳击手套内胆的形状尺寸，建立初始方案，并确定基本模型；
2)根据形状尺寸制作模具，使用物理化学方法制作具有负泊松比效应的聚乙酯泡沫，所述聚氨酯泡沫材料满足：先将聚合物泡沫置于常压，温度60～170℃，含有高浓度水蒸汽的环境中，放置后冷却到-20～50℃，得到负泊松比聚合物泡沫材料，所述聚合物泡沫为泊松比大于等于0的聚合物泡沫，密度在250kg/m3以内；
3)在满足要求的条件下，使拳击手套内胆厚度梯度均匀变化，形成一个均匀连续的实体；
4)将所设计出来的拳击手套内胆应用于拳击手套中，对其进行舒适度、吸汗性能、能量吸收性能的技术分析；
5)根据上一步实验结果，对其进行调整，找到最佳的尺寸和厚度设计。
3.根据权利要求2所述的一种具有负泊松比效应的拳击手套的设计方法：其特征在于：所述拳击手套的设计方法将聚氨酯泡沫放入铝制模具中，并对其进行压缩、加热、冷却和松弛处理获得了具有内凹结构的负泊松比聚氨酯泡沫。
4.根据权利要求2所述的一种具有负泊松比效应的拳击手套的设计方法：其特征在于：所述拳击手套的设计方法制成的泡沫模型的内侧布上一层具有负泊松比效应的经编结构纺织物。
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