对位芳纶织物耐温性能研究

蔡敬刚　王司佳

中航工业航宇救生装备有限公司应用技术部，湖北 襄阳 441003



对位芳纶织物耐温性能研究

蔡敬刚王司佳

中航工业航宇救生装备有限公司应用技术部，湖北 襄阳 441003

根据对位芳纶织物在高温条件下的加速老化试验结果，分析并推算其在不同温度条件下的耐受性能，以期为对位芳纶的使用环境提供参考。

对位芳纶织物，温度影响，耐受性能

近年来，对位芳纶织物在航空航天领域的应用越来越多。国内外对该类材料的研究也很多，但有关温度老化方面的试验数据仍十分有限。基于本公司长期使用发现，对位芳纶织物的耐温性能虽较高，但与文献[1]中提及的“在288 °C条件下仍显示出极好的强度和稳定性”的结论存在很大的差距。若据该文献来选材设计，恐将埋下严重的质量隐患。

因此，为进一步拓宽对位芳纶织物的应用领域，保证产品质量的稳定性与可靠性，本文就对位芳纶织物的耐温性能进行了研究。

1　试验原理

参照GB/T 7142—1986《塑料长期受热作用后的时间-温度极限的测定》[2]和我司企业标准Q/22S287—2005《降落伞环境试验设计规范》，测试对位芳纶织物在不同温度(80～250 °C)下力学性能随时间的变化，并据此推算对位芳纶织物对不同温度的耐受性。

2　试验

2.1测试样

选取某型航弹伞伞绳12-300芳纶带作为测试样，其原料为杜邦公司生产的对位芳纶Kevlar 29。

2.2试验设备

YG216型恒温试验箱、ZWICK-250型拉力试验机等。

2.3试验方法

断裂强力测试参照FZ 65002—1995《特种工业用绳带 物理机械性能试验方法》进行。

将试样分别置于80、100、120、140、160、240、250 °C的YG216型恒温试验箱中进行预处理，并对每个温度点在不同的时间段进行取样，每个温度点测试样为3根。试样悬挂于恒温试验箱的架子上，此时试样为非受力状态。取样时间宜控制在2 min内，每个温度点、每个时间段均测试断裂强力3次，结果取平均值。

当预处理时间超过4000 h或断裂强力损失率大于25%时，即结束该温度点的试验。

3　测试结果与分析

不同温度条件下，各试样的断裂强力保持率随时间的变化归纳于图1中。

(a) 80 °C

(b) 100 °C

(c) 120 °C

(d) 140 °C

(e) 160 °C试验值

(f) 240 °C试验值

(g) 250 °C试验值图1　对位芳纶织物断裂强力随温度、时间的变化

根据热处理后断裂强力下降所需的时间值建立阿雷尼乌斯方程，推测对位芳纶织物在使用环境温度为T°C、断裂强力衰减至初始断裂强力的75%时所需的时间。

阿雷尼乌斯方程：

即

式中：tnT——温度为T°C、断裂强力保持率达到n%时所花费的时间；

A0——常数；

R——气体常数；

ΔE——活化能。

结合试验数据得出拟合通式并计算出温度为25、35、45、55、65、75、80、90、100、110、120、130 °C时，对位芳纶织物的断裂强力保持率下降至75%所需的时间如表1所示。

表1　对位芳纶织物断裂强力保持率下降至75%所需时间(根据拟合通式)

温度为140、160、240、250 °C时，实测对位芳纶织物的断裂强力保持率下降至75%时所需的时间如表2所示。

4　结论

本项目历时一年，共进行了500余次试验。通过分析试验数据得出：只考虑温度因素的影响，对位芳纶织物不适合长时间在80 °C以上的环境中使用；超过120 °C时对位芳纶织物断裂强力会急速下降，且温度越高，断裂强力下降速度越快；当温度达250 °C时，对位芳纶织物经0.30 h即失效。这与文献[1]中提到的对位芳纶织物的耐温性能有很大的差异。因此，设计人员在选择对位芳纶材料用于高温环境时，一定要特别注意其耐温性。

[1]EWING E G,KNACKE T W,BIXBY H W.回收系统设计指南[M].吴天爵,马宏林,吴剑萍,等.北京:航空工业出版社,1988：137-172.

[2]邓桂虹，梁敬章，李熙.GB/T 7142 塑料长期受热作用后的时间-温度极限的测定[S].北京：中国标准出版社，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

蔡敬刚，男，1961年生，高级工程师，主要从事特纺材料应用与研究工作

TS156

A

1004-7093(2016)07-0011-03