后整理對提高錦絲材料耐溫性能的研究

航宇救生裝備有限公司工藝技術(shù)研究部，湖北 襄陽 441003

在各類合成材料中，航空產(chǎn)品使用較多的是錦絲材料。其除了原料廣泛易得、價(jià)格相對便宜外，最重要的還在于錦絲纖維具有密度小、強(qiáng)力高、彈性好、耐磨性能優(yōu)異、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。如殲擊機(jī)著陸時(shí)放出的阻力傘，就是利用空氣對阻力傘的阻力作用以縮短殲擊機(jī)的著陸距離的。阻力傘的傘衣選用錦絲纖維作為原材料正是利用了該纖維有利的特性。但錦絲纖維也存在耐溫性能較差等缺點(diǎn)。

目前，使用錦絲材料作為剎車傘的飛機(jī)的傘艙，國際通用的溫度要求不高于70 ℃，這是由錦絲材料的耐溫性能決定的。若錦絲材料長期處在70 ℃以上的環(huán)境中，則錦絲材料的強(qiáng)力和使用壽命將受到影響。雖然美國軍用標(biāo)準(zhǔn)對制作降落傘的錦絲材料提出需進(jìn)行耐溫耐光處理的要求，但如何處理及耐受程度如何等均未在資料中提及，且對我國是嚴(yán)格保密的。

我國大部分殲擊機(jī)的傘艙溫度均不超過70 ℃。但隨著新研制戰(zhàn)機(jī)隱身性能的大幅提高，傘艙更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，于是，傘艙溫度也隨之提高，如某型戰(zhàn)機(jī)傘艙溫度要求已提高至不超過120 ℃，因此迫切需研制出耐溫錦絲材料以滿足新型戰(zhàn)機(jī)的需求。

美國軍用標(biāo)準(zhǔn)于20世紀(jì)70年代規(guī)定，降落傘用錦絲材料必須經(jīng)過耐溫處理；俄羅斯也于十年前采用液態(tài)石蠟對錦絲材料進(jìn)行后整理，以提高錦絲材料的耐溫性能和防灼傷性能。

1 錦絲織物耐溫工藝研究

1.1 助劑的選擇

1.1.1 方案

本文針對可能提升錦絲織物耐溫性能的3種助劑——多胺型聚合物(A助劑)、芳香族磺酸類縮合物(B助劑)、陰離子型保護(hù)劑(C助劑)，以及使用方法進(jìn)行研究[1]。

試驗(yàn)選用49301錦絲斜紋綢作為試樣，分別利用上述助劑進(jìn)行整理，然后對其進(jìn)行耐溫試驗(yàn)，從而確定出最佳的能提高試樣耐溫性能的助劑。

1.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

將分別經(jīng)過3種助劑整理的3塊試樣及未處理的試樣，放置在溫度為120 ℃的試驗(yàn)箱內(nèi)保溫120 h，再參照FZ 65001—1995《特種工業(yè)用織物 物理機(jī)械性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)力試驗(yàn)，所得斷裂強(qiáng)力及斷裂強(qiáng)力損失率見表1。

表1 錦絲織物處理前后的耐溫性能

從表1看出：經(jīng)120 ℃、120 h的高溫試驗(yàn)后，用B助劑整理的試樣的經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力損失率最小，分別為11%和15%。

1.2 防灼劑的選擇

大部分降落傘用錦絲材料都需進(jìn)行防灼處理。本文為了解防灼處理對錦絲材料耐溫性能的影響，選擇常規(guī)的C-1硅油(下文簡稱“硅油”)和液態(tài)石蠟(下文簡稱“石蠟”)2種防灼劑，并分別將這2種防灼劑與B助劑對試樣進(jìn)行不同組合的工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同組合的工藝試驗(yàn)所得試樣的耐溫性能

從表2可以看出：

(1) 4#、6#和8#試樣都經(jīng)過了硅油的防灼處理，且無論是否經(jīng)過B助劑的整理，它們在經(jīng)過120 ℃、120 h的高溫試驗(yàn)后，經(jīng)、緯向的斷裂強(qiáng)力都有較大幅度的降低。這是由于硅油中的稀釋劑煤油對B助劑進(jìn)行了溶解，使之起不到對纖維的保護(hù)作用。

(2) 單獨(dú)采用石蠟處理的3#試樣、單獨(dú)采用B助劑處理的9#試樣，以及石蠟和B助劑共同處理的5#和7#試樣，它們在經(jīng)過高溫試驗(yàn)后，經(jīng)、緯向的斷裂強(qiáng)力都下降很少。

(3) 耐溫性最好的2塊試樣是7#和9#。因此，對于需進(jìn)行防灼處理的錦絲織物，可采用B助劑—石蠟—烘焙的后處理工藝，所得耐溫性能最佳；對于不需進(jìn)行防灼處理的錦絲織物，可采用B助劑—烘焙的后處理工藝，所得耐溫性能最佳。

2 錦絲繩、帶、綢成品耐溫性能研究

本節(jié)分三步研究耐溫處理對錦絲繩、帶、綢成品耐溫性能的影響：

(1) 成品耐溫處理，即利用B助劑處理錦絲繩、帶、綢成品，測試它們的耐溫性能；

(2) 原料耐溫處理，即先對錦絲纖維原料進(jìn)行耐溫處理，再織成錦絲繩、帶、綢成品，測試它們的耐溫性能；

(3) 原料耐溫處理+成品耐溫處理，即先對錦絲纖維原料進(jìn)行耐溫處理，再利用B助劑對織成的錦絲繩、帶、綢成品進(jìn)行耐溫處理，測試它們的耐溫性能。

所得測試結(jié)果和未經(jīng)耐溫處理的錦絲繩、帶、綢成品的耐溫性能歸納于表3。

表3 耐溫性能測試結(jié)果

從表3可以看出：

(1) 成品耐溫處理的錦絲繩、帶、綢中，采用B助劑處理的錦絲繩、帶的耐溫性能明顯較錦絲綢差，這主要是由于錦絲繩、帶厚實(shí)，B助劑很難完全滲透到錦絲繩、帶內(nèi)部的纖維表面而發(fā)揮作用；

(2) 原料耐溫處理的錦絲繩、帶、綢的耐溫性能明顯好于采用B助劑直接成品耐溫處理的錦絲繩、帶、綢；

(3) 原料耐溫處理+成品耐溫處理的繩、帶、綢的耐溫效果好，且強(qiáng)力下降少。

3 結(jié)論

(1) 使用芳香族磺酸類縮合物耐溫助劑或液態(tài)石蠟防灼劑都能有效提高錦絲織物的耐溫性能；C-1 硅油防灼劑不會提高錦絲織物的耐溫性能，反而會使錦絲織物的耐溫性能喪失。

(2) 先對錦絲纖維進(jìn)行原料耐溫處理，再對錦絲繩、帶、綢進(jìn)行成品耐溫處理，能有效提高錦絲繩、帶、綢的耐溫性能，且此法對于厚實(shí)的錦絲繩、帶效果更好。

4 應(yīng)用前景

通過對錦絲材料進(jìn)行耐溫處理，可使其耐溫性能得到明顯的提高。利用耐溫錦絲材料制成的阻力傘可滿足新型隱形戰(zhàn)機(jī)傘艙的溫度要求。目前此項(xiàng)目已獲國防發(fā)明專利[2]，今后將在所有利用錦絲材料制作的降落傘(如救生傘、傘兵傘、航彈傘等)產(chǎn)品上推廣使用。該項(xiàng)研究成果已達(dá)到美國、俄羅斯降落傘用錦絲材料的耐溫性能水平，對提高我國航空產(chǎn)品用錦絲材料的抗灼傷性能及耐溫性能有著極其重要的意義。

5 建議

(1) 目前各型降落傘上使用的所有錦絲材料，應(yīng)盡快全部采用耐溫處理，提高錦絲材料的耐溫性能和抗灼傷性能，以達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。

(2) 對于需要防灼處理的錦絲材料，應(yīng)立即停止使用C-1硅油防灼劑，改用液態(tài)石蠟防灼劑。液態(tài)石蠟防灼劑與C-1硅油防灼劑相比，前者不僅可以提高材料的抗灼傷性能、滲色性能、耐溫性能，而且增重少，是目前比較理想的一款防灼劑。