摘要：护背材料在运动防护、工业安全等领域扮演关键角色，其核心性能 —— 缓冲吸震能力直接影响防护效果。本研究通过 EN1621-2 测试标准，旨在对 ACF、Rogers PORON XRD 及 D3O 三种品牌的护背材料（含片材与成品护背）进行多维度对比，分析密度

一、引言

护背材料在运动防护、工业安全等领域扮演关键角色，其核心性能 —— 缓冲吸震能力直接影响防护效果。本研究通过 EN1621-2 测试标准，旨在对 ACF、Rogers PORON XRD 及 D3O 三种品牌的护背材料（含片材与成品护背）进行多维度对比，分析密度、硬度、厚度与缓冲性能的关联性、差异化，为防护材料选型及相关应用领域研究提供科学依据。

二、材料与方法

1. 测试样品

ACF 片材 SH18：黄色片材，厚度 19mm，密度 0.19g/cm³，硬度 20Asker C。

Rogers PORON XRD 12 等级：黄色片材，厚度 19mm（6 层叠合），密度 0.19g/cm³，硬度 18Asker C。

ACF 护背 BG-M：蓝色成品护背，厚度 15mm，密度 0.35g/cm³，硬度 40Asker C。

D3O 护背 L6：橙色成品护背，厚度 15mm，密度 0.45g/cm³，硬度 40Asker C。

2. 测试项目与标准

密度：采用体积法测量。

硬度：Asker C 硬度计测定。

缓冲性能：依据 EN1621-2 标准，通过冲击测试测量撞击力剩余值（值越低，缓冲性能越优）。

冲击曲线：记录撞击力随时间的变化趋势，分析能量吸收特性。3. 测试环境：温度 26℃，湿度控制在实验室标准范围。

三、测试结果与分析

1. 基础物理性能对比

• 密度与厚度：片材类密度较低（0.19g/cm³），护背类密度显著更高（0.35~0.45g/cm³），可能因护背需集成支撑结构；ACF 与 D3O 护背厚度均为 15mm，较片材更轻薄，适合轻量化设计。

• 硬度：片材硬度较低（18~20Asker C），柔软性更优；护背硬度达 40Asker C，支撑性更强，可能牺牲部分舒适度。

2. 缓冲性能对比

• 关键发现：

1. ACF 护背 BG-M表现最优，撞击力剩余值最低（12121N），冲击曲线显示其能持续吸收能量，峰值平缓，表明材料结构设计（如高密度层与缓冲层协同）有效分散冲击力。

2. D3O 护背 L6虽密度最高，但剩余值反超 PORON XRD，可能因材料硬度与弹性模量匹配不足，导致冲击能量集中释放，缓冲效率下降。

3. 片材类中，ACF SH18 优于 PORON XRD，推测与其分子链交联密度或泡孔结构更均匀有关，而 PORON XRD 的多层叠合结构未显著提升缓冲性能，可能存在层间应力集中问题。

四、讨论

1. 密度 - 硬度 - 缓冲性能的关联性护背类材料通过提高密度与硬度增强支撑性，但 ACF BG-M 在高密度（0.35g/cm³）下仍实现优异缓冲，说明材料配方（如引入粘弹性填料）可突破 “硬度 - 缓冲” 的传统权衡。D3O 护背的高剩余值则提示，单纯增加密度可能导致材料刚性过强，反而降低能量吸收效率。

2. 结构设计的影响PORON XRD 的 6 层叠合结构未优化缓冲性能，可能因层间界面存在空气隙或粘合缺陷，导致冲击能量在层间反射。反观 ACF 护背的一体化成型设计，避免了层间应力集中，提升能量传递连续性。

五、结论

• ACF 护背 BG-M在缓冲性能上显著领先，兼具轻薄化与高支撑性，适合对冲击防护要求严苛的场景（如摩托车骑行、建筑安全）。

• PORON XRD 片材柔软性突出，可作为低负荷缓冲层材料，但其多层结构的优化空间较大。

• D3O 护背 L6需进一步调整密度与硬度匹配，以平衡支撑性与能量吸收效率。

本研究为护背材料的性能优化提供了数据参考，后续可进一步探究材料透气性、耐老化性等长期使用性能，以完善综合评估体系。

参考文献[1] EN 1621-2:2014, Motorcyclists' protective clothing against mechanical impact – Part 2: Requirements and test methods for back protectors[S].[2] 王建国，等。高分子泡沫材料缓冲性能影响因素研究 [J]. 材料工程，2020, 48 (5): 89-96.

来源：ACF人工软骨材料