501锦丝斜纹绸抗热空气老化性能试验研究

王景海 王宇魁 衡东梅

摘 要：501锦丝斜纹绸的抗热空气老化性能可以表征及考察其在实际使用环境中是否失效，本文通过对501锦丝斜纹绸在90℃、120℃温度下空气老化时间的增加经向断裂强力的变化试验，分析了试样制备方式以及试样夹持方式的影响，同时根据实验结果分析并考核其抗热空气老化性能，为501锦丝斜纹绸的应用提供设计选材依据。

关键词：热空气老化 经向断裂强力 501锦丝斜纹绸

中图分类号：TN957.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（b）-0063-02

501锦丝斜纹绸采用277.8dtex锦丝作经、纬丝，具有紧密、厚实、强力大等特点，是能够承受大载荷的一种小透气量织物，适用于代偿服以及其他需要承受较大载荷的部件[1]。

501锦丝斜纹绸的耐环境性能尤其是长时间的中温抗老化试验国内较少研究。耐环境性能考核指标可从其是否失效，即断裂强力下降程度以及是否满足使用要求来判断。失效模式主要取决于其使用温度、湿度、臭氧环境、使用时间等因素。航空材料手册中提出501锦丝斜纹稠的经向断裂强力典型值为2370N[2]。目前可参考的复合材料老化试验主要分为自然老化和人工加速老化试验[3]。

人工加速老化试验是通过实验室的老化箱模拟自然环境条件，在较短的时间内得到实验结果，因此被广泛应用[4]。本研究重点是基于人工加速热空气老化温度、老化时间的耐环境性能，通过模拟90℃、120℃使用温度下随着热空气老化时间的增加其经向断裂强力的变化趋势，考察在两种温度下经向断裂强力降低至典型值的2/3以及1/2所需的时间，依此来评估501锦丝斜纹绸布在某一特定使用环境下的使用寿命。

1 试验部分

1.1 90℃耐热空气老化试验

制作400mm（经向）×60mm锦丝斜纹绸布条，分别夹持悬挂在老化试验箱内，试片间隔至少10 mm，距箱壁不少于50 mm。设定温度为90℃，进行0天、7天、14天、……（按7天的整数倍增加）热空气老化。到達时间后，取出5条锦丝斜纹绸布条在规定环境下进行状态调节，采用扯边纱条样法制备拉伸试样。其余锦丝斜纹绸布条继续于烘箱中90℃老化。对状态调节后的试样进行断裂强力测试。

1.2 120℃耐热空气老化试验

制作锦丝斜纹绸布条，分别夹持悬挂在老化试验箱内。设定温度为120℃，进行0、6天、12天、……（按6天的整数倍） 热空气老化。其余实验内容同1.1条。

2 试验结果与数据分析

2.1 试验结果

90℃、120℃经向断裂力值随热空气老化时间变化曲线如图1、图2所示。

2.2 结果分析

（1）图1及图2实验结果表明锦丝斜纹绸布的断裂强力随热空气老化时间增长而逐步减小，热空气老化时间-经向断裂强力变化趋势基本成正比。

（2）经过90℃×308天热空气老化后经向断裂强力降至1570.7N，接近于其典型值2370N的2/3，在经过90℃×399天热空气老化后经向断裂强力降至1179.3，接近典型值2370N的1/2。其中90℃×301天相较于90℃×294天断裂强力略高，试验过程中发现3个试样紧靠在一起，经分析认为是在上一次取出试样过程中将3个试样触碰在一起，导致两次试验间隔时间内该试样的热空气老化程度降低，较上一时间段的试验数据增大。

（3）经过120℃×60天热空气老化后经向断裂强力降至1546.3N，接近其典型值2370N的2/3，在经过120℃×84天热空气老化后断裂强力降至1120.9N，接近典型值2370N的1/2。

（4）绸布拉伸试样有扯边纱条样法、抓样法、剪切条样法等制备方法。但对于501锦丝斜纹稠来说，要保证其拉伸过程中宽度方向受力的均匀性，因此不建议剪切条样法。试验中对比了拉伸试样抓样法与扯边纱条样法对试验结果的影响。相较而言，扯边纱条样法所测的结果不均率小，所测得的断裂强力偏高且比较接近实际情况，但试样准备较复杂，对试验夹具的要求也较高。

3 结论

（1）锦丝斜纹绸布经防灼处理，锦丝线编织致密，其经向断裂强力随热空气老化时间增长而逐步减小，热空气老化时间-断裂强力基本成线性变化。

（2）断裂强力随使用温度增加呈明显下降趋势，说明使用温度是其耐环境性能的重要影响因素，使用温度升高将加剧其失效程度。在90℃下399天热空气老化后断裂强力接近典型值的1/2。在120℃下84天热空气老化后断裂强力接近典型值的1/2。

（3）在断裂强力试验中，采用胶片平面型夹具或在平面型夹具选用胶片作为内衬物可有效克服试样打滑和断夹口现象。

（4）为保证试验结果的可靠性，建议使用扯边纱条样法制备试样，试验中应在试样夹紧前施以一定预张力，使试样宽度方向均匀张紧，保证试样均匀受力不致产生局部断裂的情况。

参考文献

[1] 黄玉光，张荣，邹小英.航空非金属材料性能测试技术（2）：塑料与纺织材料[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2] 《在中国航空材料手册》编辑委员会编.中国航空材料手册第十卷[S].北京：中国标准出版社，2002.

[3] 王云英，刘杰，孟江燕，等.纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展[J].材料工程，2011，56（7）：85-90.

[4] 李华，于倩倩，吴忠泉，等.海军舰炮弹药用碳布增强环氧复合材料热老化寿命预测[J].工程塑料应用，2015（1）：

105-107.