太陽輻射與特紡材料斷裂強力的關系

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救生領域的裝備產品中應用,由于使用的環境條件特殊,因此對紡織材料的性能要求具有較大的依賴性,進而使裝備對特紡材料的品質要求提高。在這一領域的裝備產品中,耐光性是非常重要的一個評價指標,特紡材料與太陽光照之間存在密切的聯系,在光照輻射的影響下,特紡材料的性能會發生變化,進而使產品的使用時限下降。對太陽輻射和特紡材料斷裂強力之間的關系進行研究,能夠更好的為相關技術人員提供數據參考。

1 試驗

1.1 原理 在指定的環境條件下放置特紡材料試樣,使其自然曝曬,在經過太陽光照、水分、臭氧、氣象條件等環境因素的影響,達到預先規定的曝曬期限后,對試樣的拉伸斷裂強力變化進行定期檢測,通過檢測結果分析評價材料的耐光性能、太陽光照對其作用機制和影響程度。

1.2 試驗的自然環境條件 特紡材料試樣所處的自然曝曬環境是在南部某研究試驗區域,北緯19°45′,東經110°26′,場所空曠平坦,自然植被有良好的保存。試驗場地所處的地區氣候條件相對較穩定,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℃,年日照時間超過2000h,年太陽輻射量大概為5500MJ/m2,相對濕度年均達到80%以上。試驗場地所處的環境符合國家有關標準要求,在試驗場設置氣象監測設備,該設備能夠滿足對太陽輻射量、溫度、濕度、風速、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力取樣 將試樣直接在室外的自然環境下暴露,試樣的暴露面朝向正南,與地面形成傾角45°,試驗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,進行拉伸斷裂強力試驗,對結果數據進行整理匯總,然后分析判斷試驗結束的時間。設定了10種不同的特紡材料進行試驗,在試驗的過程中,對氣象條件數據的記錄按月進行,主要的數據包含太陽輻射量、降水量、大氣壓平均值、溫度以及相對濕度等。試樣在投入到試驗后,取樣的周期為一個月,對外觀的色差進行評價,并且對其斷裂強力、單位質量等性能指標進行檢測。

2 結果與結論

2.1 試驗周期 進行試驗的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。當斷裂強力下降到材料原始值的一半時停止試驗,因而不同的材料其試驗周期也有不同。其中試驗周期最長的是43-900練白滌絲帶、2.5-310聚乙烯繩、231草綠色帆布,試驗時間為12個月;試驗周期最短的是40105阻燃錦絲斜紋綢、Gore-Tex防水透濕布,試驗時間為4個月。而本試驗最主要研究的是25-1000芳綸帶材料。

2.2 斷裂強力測試 試驗時間在達到4個月時,在試樣中得出25-1000芳綸帶的斷裂強力已經從最開始的13000N下降到6000N,損失超過一半,試驗按照要求應該停止,繼續進行暴露,當時間達到10個月后,斷裂強力只有3500N。4個月之后的時間只是作為數據觀察參考。試驗周期時間內,25-1000芳綸帶的斷裂強力變化如下表1。

表1 25-1000芳綸帶斷裂強力試驗值

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力的關系 試驗中的材料類型基本都是航空防護救生領域裝備產品中的材料種類,特紡材料出現老化的主要影響因素是光照,通過試驗證明,大多數的特紡材料在經過太陽光的照射后,外觀會發生明顯的變化,同時斷裂強力也會相應的下降。試驗進行中得出了不同的材料試驗周期的不同時間以及相應的拉伸斷裂強力值,使用氣象監測設備對試驗場所的氣象條件進行了監測,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測是取正南方向與地面5°傾角的數值。表2表示了太陽輻射量和25-1000芳綸帶斷裂強力值關系。

表2 太陽輻射量和25-1000芳綸帶斷裂強力值關系

試驗中發現能夠對試樣的外觀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,將試驗中獲得的數據進行整合繪制散點圖,通過觀察圖中散點的變化得知,太陽輻射量增加的過程中,試樣的斷裂強力下降趨勢接近于線性變化。

2.4 結果的應用 通過試驗得出了太陽輻射和特紡材料拉伸斷裂強力之間的關系,利用數據變化的線性圖,能夠建立對應的數據庫。在航空防護救生領域裝備產品中使用的特紡材料,需要經過高強太陽光照輻射以及其他自然環境條件的考驗。通過試驗獲得的數據可以倒推特紡材料能夠支撐裝備下降的程度。

結束語

綜上所述,特紡材料在航空防護救生裝備產品中應用,最重要的性能指標就是耐光性,對產品使用的年限有密切的聯系。通過在自然環境條件下對特紡材料試樣進行曝曬,從收集的試驗數據中可以得知,太陽輻射量增加會引起材料斷裂強力下降,變化的趨勢接近于線性。