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(shí)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(qiáng)力的變化試驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(yīng)用提供設(shè)計選材依據(jù)。

關(guān)鍵詞：熱空氣老化 經(jīng)向斷裂強(qiáng)力 501錦絲斜紋綢

中圖分類號：TN957.2 文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)、強(qiáng)力大等特點(diǎn)，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(yàn)國內(nèi)較少研究。耐環(huán)境性能考核指標(biāo)可從其是否失效，即斷裂強(qiáng)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(qiáng)力典型值為2370N[2]。目前可參考的復(fù)合材料老化試驗(yàn)主要分為自然老化和人工加速老化試驗(yàn)[3]。

人工加速老化試驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此被廣泛應(yīng)用[4]。本研究重點(diǎn)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(qiáng)力的變化趨勢，考察在兩種溫度下經(jīng)向斷裂強(qiáng)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(yàn)部分

1.1 90℃耐熱空氣老化試驗(yàn)

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(yàn)箱內(nèi)，試片間隔至少10 mm，距箱壁不少于50 mm。設(shè)定溫度為90℃，進(jìn)行0天、7天、14天、……（按7天的整數(shù)倍增加）熱空氣老化。到達(dá)時間后，取出5條錦絲斜紋綢布條在規(guī)定環(huán)境下進(jìn)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(jìn)行斷裂強(qiáng)力測試。

1.2 120℃耐熱空氣老化試驗(yàn)

制作錦絲斜紋綢布條，分別夾持懸掛在老化試驗(yàn)箱內(nèi)。設(shè)定溫度為120℃，進(jìn)行0、6天、12天、……（按6天的整數(shù)倍） 熱空氣老化。其余實(shí)驗(yàn)內(nèi)容同1.1條。

2 試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明錦絲斜紋綢布的斷裂強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)力略高，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)3個試樣緊靠在一起，經(jīng)分析認(rèn)為是在上一次取出試樣過程中將3個試樣觸碰在一起，導(dǎo)致兩次試驗(yàn)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(yàn)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(qiáng)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(qiáng)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(yàn)中對比了拉伸試樣抓樣法與扯邊紗條樣法對試驗(yàn)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(qiáng)力偏高且比較接近實(shí)際情況，但試樣準(zhǔn)備較復(fù)雜，對試驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)力基本成線性變化。

（2）斷裂強(qiáng)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(qiáng)力接近典型值的1/2。在120℃下84天熱空氣老化后斷裂強(qiáng)力接近典型值的1/2。

（3）在斷裂強(qiáng)力試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果的可靠性，建議使用扯邊紗條樣法制備試樣，試驗(yàn)中應(yīng)在試樣夾緊前施以一定預(yù)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(xiàn)

[1] 黃玉光，張榮，鄒小英.航空非金屬材料性能測試技術(shù)（2）：塑料與紡織材料[M].北京：化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3] 王云英，劉杰，孟江燕，等.纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料老化研究進(jìn)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(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料熱老化壽命預(yù)測[J].工程塑料應(yīng)用，2015（1）：

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