501錦絲斜紋綢抗熱空氣老化性能試驗研究

王景海 王宇魁 衡東梅

摘 要：501錦絲斜紋綢的抗熱空氣老化性能可以表征及考察其在實際使用環(huán)境中是否失效，本文通過對501錦絲斜紋綢在90℃、120℃溫度下空氣老化時間的增加經(jīng)向斷裂強力的變化試驗，分析了試樣制備方式以及試樣夾持方式的影響，同時根據(jù)實驗結(jié)果分析并考核其抗熱空氣老化性能，為501錦絲斜紋綢的應用提供設計選材依據(jù)。

關鍵詞：熱空氣老化 經(jīng)向斷裂強力 501錦絲斜紋綢

中圖分類號：TN957.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（b）-0063-02

501錦絲斜紋綢采用277.8dtex錦絲作經(jīng)、緯絲，具有緊密、厚實、強力大等特點，是能夠承受大載荷的一種小透氣量織物，適用于代償服以及其他需要承受較大載荷的部件[1]。

501錦絲斜紋綢的耐環(huán)境性能尤其是長時間的中溫抗老化試驗國內(nèi)較少研究。耐環(huán)境性能考核指標可從其是否失效，即斷裂強力下降程度以及是否滿足使用要求來判斷。失效模式主要取決于其使用溫度、濕度、臭氧環(huán)境、使用時間等因素。航空材料手冊中提出501錦絲斜紋稠的經(jīng)向斷裂強力典型值為2370N[2]。目前可參考的復合材料老化試驗主要分為自然老化和人工加速老化試驗[3]。

人工加速老化試驗是通過實驗室的老化箱模擬自然環(huán)境條件，在較短的時間內(nèi)得到實驗結(jié)果，因此被廣泛應用[4]。本研究重點是基于人工加速熱空氣老化溫度、老化時間的耐環(huán)境性能，通過模擬90℃、120℃使用溫度下隨著熱空氣老化時間的增加其經(jīng)向斷裂強力的變化趨勢，考察在兩種溫度下經(jīng)向斷裂強力降低至典型值的2/3以及1/2所需的時間，依此來評估501錦絲斜紋綢布在某一特定使用環(huán)境下的使用壽命。

1 試驗部分

1.1 90℃耐熱空氣老化試驗

制作400mm（經(jīng)向）×60mm錦絲斜紋綢布條，分別夾持懸掛在老化試驗箱內(nèi)，試片間隔至少10 mm，距箱壁不少于50 mm。設定溫度為90℃，進行0天、7天、14天、……（按7天的整數(shù)倍增加）熱空氣老化。到達時間后，取出5條錦絲斜紋綢布條在規(guī)定環(huán)境下進行狀態(tài)調(diào)節(jié)，采用扯邊紗條樣法制備拉伸試樣。其余錦絲斜紋綢布條繼續(xù)于烘箱中90℃老化。對狀態(tài)調(diào)節(jié)后的試樣進行斷裂強力測試。

1.2 120℃耐熱空氣老化試驗

制作錦絲斜紋綢布條，分別夾持懸掛在老化試驗箱內(nèi)。設定溫度為120℃，進行0、6天、12天、……（按6天的整數(shù)倍） 熱空氣老化。其余實驗內(nèi)容同1.1條。

2 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 試驗結(jié)果

90℃、120℃經(jīng)向斷裂力值隨熱空氣老化時間變化曲線如圖1、圖2所示。

2.2 結(jié)果分析

（1）圖1及圖2實驗結(jié)果表明錦絲斜紋綢布的斷裂強力隨熱空氣老化時間增長而逐步減小，熱空氣老化時間-經(jīng)向斷裂強力變化趨勢基本成正比。

（2）經(jīng)過90℃×308天熱空氣老化后經(jīng)向斷裂強力降至1570.7N，接近于其典型值2370N的2/3，在經(jīng)過90℃×399天熱空氣老化后經(jīng)向斷裂強力降至1179.3，接近典型值2370N的1/2。其中90℃×301天相較于90℃×294天斷裂強力略高，試驗過程中發(fā)現(xiàn)3個試樣緊靠在一起，經(jīng)分析認為是在上一次取出試樣過程中將3個試樣觸碰在一起，導致兩次試驗間隔時間內(nèi)該試樣的熱空氣老化程度降低，較上一時間段的試驗數(shù)據(jù)增大。

（3）經(jīng)過120℃×60天熱空氣老化后經(jīng)向斷裂強力降至1546.3N，接近其典型值2370N的2/3，在經(jīng)過120℃×84天熱空氣老化后斷裂強力降至1120.9N，接近典型值2370N的1/2。

（4）綢布拉伸試樣有扯邊紗條樣法、抓樣法、剪切條樣法等制備方法。但對于501錦絲斜紋稠來說，要保證其拉伸過程中寬度方向受力的均勻性，因此不建議剪切條樣法。試驗中對比了拉伸試樣抓樣法與扯邊紗條樣法對試驗結(jié)果的影響。相較而言，扯邊紗條樣法所測的結(jié)果不均率小，所測得的斷裂強力偏高且比較接近實際情況，但試樣準備較復雜，對試驗夾具的要求也較高。

3 結(jié)論

（1）錦絲斜紋綢布經(jīng)防灼處理，錦絲線編織致密，其經(jīng)向斷裂強力隨熱空氣老化時間增長而逐步減小，熱空氣老化時間-斷裂強力基本成線性變化。

（2）斷裂強力隨使用溫度增加呈明顯下降趨勢，說明使用溫度是其耐環(huán)境性能的重要影響因素，使用溫度升高將加劇其失效程度。在90℃下399天熱空氣老化后斷裂強力接近典型值的1/2。在120℃下84天熱空氣老化后斷裂強力接近典型值的1/2。

（3）在斷裂強力試驗中，采用膠片平面型夾具或在平面型夾具選用膠片作為內(nèi)襯物可有效克服試樣打滑和斷夾口現(xiàn)象。

（4）為保證試驗結(jié)果的可靠性，建議使用扯邊紗條樣法制備試樣，試驗中應在試樣夾緊前施以一定預張力，使試樣寬度方向均勻張緊，保證試樣均勻受力不致產(chǎn)生局部斷裂的情況。

參考文獻

[1] 黃玉光，張榮，鄒小英.航空非金屬材料性能測試技術（2）：塑料與紡織材料[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[2] 《在中國航空材料手冊》編輯委員會編.中國航空材料手冊第十卷[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3] 王云英，劉杰，孟江燕，等.纖維增強聚合物基復合材料老化研究進展[J].材料工程，2011，56（7）：85-90.

[4] 李華，于倩倩，吳忠泉，等.海軍艦炮彈藥用碳布增強環(huán)氧復合材料熱老化壽命預測[J].工程塑料應用，2015（1）：

105-107.