太陽輻射與特紡材料斷裂強(qiáng)力的關(guān)系

湖北省襄陽市航宇救生裝備有限公司 湖北 襄陽 441000

特紡材料在航空防護(hù)救生領(lǐng)域的裝備產(chǎn)品中應(yīng)用,由于使用的環(huán)境條件特殊,因此對紡織材料的性能要求具有較大的依賴性,進(jìn)而使裝備對特紡材料的品質(zhì)要求提高。在這一領(lǐng)域的裝備產(chǎn)品中,耐光性是非常重要的一個(gè)評價(jià)指標(biāo),特紡材料與太陽光照之間存在密切的聯(lián)系,在光照輻射的影響下,特紡材料的性能會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而使產(chǎn)品的使用時(shí)限下降。對太陽輻射和特紡材料斷裂強(qiáng)力之間的關(guān)系進(jìn)行研究,能夠更好的為相關(guān)技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)參考。

1 試驗(yàn)

1.1 原理 在指定的環(huán)境條件下放置特紡材料試樣,使其自然曝曬,在經(jīng)過太陽光照、水分、臭氧、氣象條件等環(huán)境因素的影響,達(dá)到預(yù)先規(guī)定的曝曬期限后,對試樣的拉伸斷裂強(qiáng)力變化進(jìn)行定期檢測,通過檢測結(jié)果分析評價(jià)材料的耐光性能、太陽光照對其作用機(jī)制和影響程度。

1.2 試驗(yàn)的自然環(huán)境條件 特紡材料試樣所處的自然曝曬環(huán)境是在南部某研究試驗(yàn)區(qū)域,北緯19°45′,東經(jīng)110°26′,場所空曠平坦,自然植被有良好的保存。試驗(yàn)場地所處的地區(qū)氣候條件相對較穩(wěn)定,降水充足,溫度和濕度都較高,年平均氣溫大概是25℃,溫差最大是8℃,年日照時(shí)間超過2000h,年太陽輻射量大概為5500MJ/m2,相對濕度年均達(dá)到80%以上。試驗(yàn)場地所處的環(huán)境符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,在試驗(yàn)場設(shè)置氣象監(jiān)測設(shè)備,該設(shè)備能夠滿足對太陽輻射量、溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓、降水量等條件的記錄,還有測量試樣表面溫度的儀器等。

1.3 試樣曝露方式和拉伸斷裂強(qiáng)力取樣 將試樣直接在室外的自然環(huán)境下暴露,試樣的暴露面朝向正南,與地面形成傾角45°,試驗(yàn)裝置的下部與地面形成一定的距離。對于材料試樣通常依照其斷裂強(qiáng)力最原始值的一半作為停止的界限。試樣在暴露的過程中,需要定期取樣,進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)力試驗(yàn),對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行整理匯總,然后分析判斷試驗(yàn)結(jié)束的時(shí)間。設(shè)定了10種不同的特紡材料進(jìn)行試驗(yàn),在試驗(yàn)的過程中,對氣象條件數(shù)據(jù)的記錄按月進(jìn)行,主要的數(shù)據(jù)包含太陽輻射量、降水量、大氣壓平均值、溫度以及相對濕度等。試樣在投入到試驗(yàn)后,取樣的周期為一個(gè)月,對外觀的色差進(jìn)行評價(jià),并且對其斷裂強(qiáng)力、單位質(zhì)量等性能指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與結(jié)論

2.1 試驗(yàn)周期 進(jìn)行試驗(yàn)的10種材料織造方式和原料都存在一定的差異,在耐光性方面也有不同。當(dāng)斷裂強(qiáng)力下降到材料原始值的一半時(shí)停止試驗(yàn),因而不同的材料其試驗(yàn)周期也有不同。其中試驗(yàn)周期最長的是43-900練白滌絲帶、2.5-310聚乙烯繩、231草綠色帆布,試驗(yàn)時(shí)間為12個(gè)月;試驗(yàn)周期最短的是40105阻燃錦絲斜紋綢、Gore-Tex防水透濕布,試驗(yàn)時(shí)間為4個(gè)月。而本試驗(yàn)最主要研究的是25-1000芳綸帶材料。

2.2 斷裂強(qiáng)力測試 試驗(yàn)時(shí)間在達(dá)到4個(gè)月時(shí),在試樣中得出25-1000芳綸帶的斷裂強(qiáng)力已經(jīng)從最開始的13000N下降到6000N,損失超過一半,試驗(yàn)按照要求應(yīng)該停止,繼續(xù)進(jìn)行暴露,當(dāng)時(shí)間達(dá)到10個(gè)月后,斷裂強(qiáng)力只有3500N。4個(gè)月之后的時(shí)間只是作為數(shù)據(jù)觀察參考。試驗(yàn)周期時(shí)間內(nèi),25-1000芳綸帶的斷裂強(qiáng)力變化如下表1。

表1 25-1000芳綸帶斷裂強(qiáng)力試驗(yàn)值

7 1 0.7 4 7 7 0 8 1 0.5 4 3 0 0 9 1 0.6 3 6 1 0 1 0 1 0.7 3 5 0 0

2.3 太陽輻射量和斷裂強(qiáng)力的關(guān)系 試驗(yàn)中的材料類型基本都是航空防護(hù)救生領(lǐng)域裝備產(chǎn)品中的材料種類,特紡材料出現(xiàn)老化的主要影響因素是光照,通過試驗(yàn)證明,大多數(shù)的特紡材料在經(jīng)過太陽光的照射后,外觀會(huì)發(fā)生明顯的變化,同時(shí)斷裂強(qiáng)力也會(huì)相應(yīng)的下降。試驗(yàn)進(jìn)行中得出了不同的材料試驗(yàn)周期的不同時(shí)間以及相應(yīng)的拉伸斷裂強(qiáng)力值,使用氣象監(jiān)測設(shè)備對試驗(yàn)場所的氣象條件進(jìn)行了監(jiān)測,包含太陽輻射量、降水量以及紫外光輻射量等。對太陽光輻射量和紫外光輻射量的接收監(jiān)測是取正南方向與地面5°傾角的數(shù)值。表2表示了太陽輻射量和25-1000芳綸帶斷裂強(qiáng)力值關(guān)系。

表2 太陽輻射量和25-1000芳綸帶斷裂強(qiáng)力值關(guān)系

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)能夠?qū)υ嚇拥耐庥^以及性能引起較大變化的最主要影響因素是太陽輻射量,其他的因素影響較小,將試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合繪制散點(diǎn)圖,通過觀察圖中散點(diǎn)的變化得知,太陽輻射量增加的過程中,試樣的斷裂強(qiáng)力下降趨勢接近于線性變化。

2.4 結(jié)果的應(yīng)用 通過試驗(yàn)得出了太陽輻射和特紡材料拉伸斷裂強(qiáng)力之間的關(guān)系,利用數(shù)據(jù)變化的線性圖,能夠建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。在航空防護(hù)救生領(lǐng)域裝備產(chǎn)品中使用的特紡材料,需要經(jīng)過高強(qiáng)太陽光照輻射以及其他自然環(huán)境條件的考驗(yàn)。通過試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)可以倒推特紡材料能夠支撐裝備下降的程度。

結(jié)束語

綜上所述,特紡材料在航空防護(hù)救生裝備產(chǎn)品中應(yīng)用,最重要的性能指標(biāo)就是耐光性,對產(chǎn)品使用的年限有密切的聯(lián)系。通過在自然環(huán)境條件下對特紡材料試樣進(jìn)行曝曬,從收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以得知,太陽輻射量增加會(huì)引起材料斷裂強(qiáng)力下降,變化的趨勢接近于線性。