對位芳綸織物耐溫性能研究

蔡敬剛　王司佳

中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司應(yīng)用技術(shù)部，湖北 襄陽 441003

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對位芳綸織物耐溫性能研究

蔡敬剛王司佳

中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司應(yīng)用技術(shù)部，湖北 襄陽 441003

根據(jù)對位芳綸織物在高溫條件下的加速老化試驗結(jié)果，分析并推算其在不同溫度條件下的耐受性能，以期為對位芳綸的使用環(huán)境提供參考。

對位芳綸織物，溫度影響，耐受性能

近年來，對位芳綸織物在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。國內(nèi)外對該類材料的研究也很多，但有關(guān)溫度老化方面的試驗數(shù)據(jù)仍十分有限?；诒竟鹃L期使用發(fā)現(xiàn)，對位芳綸織物的耐溫性能雖較高，但與文獻[1]中提及的“在288 °C條件下仍顯示出極好的強度和穩(wěn)定性”的結(jié)論存在很大的差距。若據(jù)該文獻來選材設(shè)計，恐將埋下嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

因此，為進一步拓寬對位芳綸織物的應(yīng)用領(lǐng)域，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性與可靠性，本文就對位芳綸織物的耐溫性能進行了研究。

1　試驗原理

參照GB/T 7142—1986《塑料長期受熱作用后的時間-溫度極限的測定》[2]和我司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/22S287—2005《降落傘環(huán)境試驗設(shè)計規(guī)范》，測試對位芳綸織物在不同溫度(80～250 °C)下力學(xué)性能隨時間的變化，并據(jù)此推算對位芳綸織物對不同溫度的耐受性。

2　試驗

2.1測試樣

選取某型航彈傘傘繩12-300芳綸帶作為測試樣，其原料為杜邦公司生產(chǎn)的對位芳綸Kevlar 29。

2.2試驗設(shè)備

YG216型恒溫試驗箱、ZWICK-250型拉力試驗機等。

2.3試驗方法

斷裂強力測試參照FZ 65002—1995《特種工業(yè)用繩帶 物理機械性能試驗方法》進行。

將試樣分別置于80、100、120、140、160、240、250 °C的YG216型恒溫試驗箱中進行預(yù)處理，并對每個溫度點在不同的時間段進行取樣，每個溫度點測試樣為3根。試樣懸掛于恒溫試驗箱的架子上，此時試樣為非受力狀態(tài)。取樣時間宜控制在2 min內(nèi)，每個溫度點、每個時間段均測試斷裂強力3次，結(jié)果取平均值。

當(dāng)預(yù)處理時間超過4000 h或斷裂強力損失率大于25%時，即結(jié)束該溫度點的試驗。

3　測試結(jié)果與分析

不同溫度條件下，各試樣的斷裂強力保持率隨時間的變化歸納于圖1中。

(a) 80 °C

(b) 100 °C

(c) 120 °C

(d) 140 °C

(e) 160 °C試驗值

(f) 240 °C試驗值

(g) 250 °C試驗值圖1　對位芳綸織物斷裂強力隨溫度、時間的變化

根據(jù)熱處理后斷裂強力下降所需的時間值建立阿雷尼烏斯方程，推測對位芳綸織物在使用環(huán)境溫度為T°C、斷裂強力衰減至初始斷裂強力的75%時所需的時間。

阿雷尼烏斯方程：

即

式中：tnT——溫度為T°C、斷裂強力保持率達(dá)到n%時所花費的時間；

A0——常數(shù)；

R——氣體常數(shù)；

ΔE——活化能。

結(jié)合試驗數(shù)據(jù)得出擬合通式并計算出溫度為25、35、45、55、65、75、80、90、100、110、120、130 °C時，對位芳綸織物的斷裂強力保持率下降至75%所需的時間如表1所示。

表1　對位芳綸織物斷裂強力保持率下降至75%所需時間(根據(jù)擬合通式)

溫度為140、160、240、250 °C時，實測對位芳綸織物的斷裂強力保持率下降至75%時所需的時間如表2所示。

4　結(jié)論

本項目歷時一年，共進行了500余次試驗。通過分析試驗數(shù)據(jù)得出：只考慮溫度因素的影響，對位芳綸織物不適合長時間在80 °C以上的環(huán)境中使用；超過120 °C時對位芳綸織物斷裂強力會急速下降，且溫度越高，斷裂強力下降速度越快；當(dāng)溫度達(dá)250 °C時，對位芳綸織物經(jīng)0.30 h即失效。這與文獻[1]中提到的對位芳綸織物的耐溫性能有很大的差異。因此，設(shè)計人員在選擇對位芳綸材料用于高溫環(huán)境時，一定要特別注意其耐溫性。

[1]EWING E G,KNACKE T W,BIXBY H W.回收系統(tǒng)設(shè)計指南[M].吳天爵,馬宏林,吳劍萍,等.北京:航空工業(yè)出版社,1988：137-172.

[2]鄧桂虹，梁敬章，李熙.GB/T 7142 塑料長期受熱作用后的時間-溫度極限的測定[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1986.

Study on thermal performance of para-aramid fabric

CaiJinggang,WangSijia

Applied Technology Department,Avic Aerospace Life-support Industries, Ltd., Xiangyang 441003, China

According to the accelerated aging test results of para-aramid fabric in high temperature conditions, its tolerance in different temperatures was analyzed and calculated, which would provide references for service environment of the para-aramid fabric. Keywords: para-aramid fabric，temperature effect，tolerance performance

2014-12-09

蔡敬剛，男，1961年生，高級工程師，主要從事特紡材料應(yīng)用與研究工作

TS156

A

1004-7093(2016)07-0011-03