后整理对提高锦丝材料耐温性能的研究

航宇救生装备有限公司工艺技术研究部，湖北 襄阳 441003

在各类合成材料中，航空产品使用较多的是锦丝材料。其除了原料广泛易得、价格相对便宜外，最重要的还在于锦丝纤维具有密度小、强力高、弹性好、耐磨性能优异、化学性能稳定等优点。如歼击机着陆时放出的阻力伞，就是利用空气对阻力伞的阻力作用以缩短歼击机的着陆距离的。阻力伞的伞衣选用锦丝纤维作为原材料正是利用了该纤维有利的特性。但锦丝纤维也存在耐温性能较差等缺点。

目前，使用锦丝材料作为刹车伞的飞机的伞舱，国际通用的温度要求不高于70 ℃，这是由锦丝材料的耐温性能决定的。若锦丝材料长期处在70 ℃以上的环境中，则锦丝材料的强力和使用寿命将受到影响。虽然美国军用标准对制作降落伞的锦丝材料提出需进行耐温耐光处理的要求，但如何处理及耐受程度如何等均未在资料中提及，且对我国是严格保密的。

我国大部分歼击机的伞舱温度均不超过70 ℃。但随着新研制战机隐身性能的大幅提高，伞舱更靠近发动机，于是，伞舱温度也随之提高，如某型战机伞舱温度要求已提高至不超过120 ℃，因此迫切需研制出耐温锦丝材料以满足新型战机的需求。

美国军用标准于20世纪70年代规定，降落伞用锦丝材料必须经过耐温处理；俄罗斯也于十年前采用液态石蜡对锦丝材料进行后整理，以提高锦丝材料的耐温性能和防灼伤性能。

1 锦丝织物耐温工艺研究

1.1 助剂的选择

1.1.1 方案

本文针对可能提升锦丝织物耐温性能的3种助剂——多胺型聚合物(A助剂)、芳香族磺酸类缩合物(B助剂)、阴离子型保护剂(C助剂)，以及使用方法进行研究[1]。

试验选用49301锦丝斜纹绸作为试样，分别利用上述助剂进行整理，然后对其进行耐温试验，从而确定出最佳的能提高试样耐温性能的助剂。

1.1.2 试验结果

将分别经过3种助剂整理的3块试样及未处理的试样，放置在温度为120 ℃的试验箱内保温120 h，再参照FZ 65001—1995《特种工业用织物 物理机械性能试验方法》标准进行强力试验，所得断裂强力及断裂强力损失率见表1。

表1 锦丝织物处理前后的耐温性能

从表1看出：经120 ℃、120 h的高温试验后，用B助剂整理的试样的经、纬向断裂强力损失率最小，分别为11%和15%。

1.2 防灼剂的选择

大部分降落伞用锦丝材料都需进行防灼处理。本文为了解防灼处理对锦丝材料耐温性能的影响，选择常规的C-1硅油(下文简称“硅油”)和液态石蜡(下文简称“石蜡”)2种防灼剂，并分别将这2种防灼剂与B助剂对试样进行不同组合的工艺试验，试验结果见表2。

表2 不同组合的工艺试验所得试样的耐温性能

从表2可以看出：

(1) 4#、6#和8#试样都经过了硅油的防灼处理，且无论是否经过B助剂的整理，它们在经过120 ℃、120 h的高温试验后，经、纬向的断裂强力都有较大幅度的降低。这是由于硅油中的稀释剂煤油对B助剂进行了溶解，使之起不到对纤维的保护作用。

(2) 单独采用石蜡处理的3#试样、单独采用B助剂处理的9#试样，以及石蜡和B助剂共同处理的5#和7#试样，它们在经过高温试验后，经、纬向的断裂强力都下降很少。

(3) 耐温性最好的2块试样是7#和9#。因此，对于需进行防灼处理的锦丝织物，可采用B助剂—石蜡—烘焙的后处理工艺，所得耐温性能最佳；对于不需进行防灼处理的锦丝织物，可采用B助剂—烘焙的后处理工艺，所得耐温性能最佳。

2 锦丝绳、带、绸成品耐温性能研究

本节分三步研究耐温处理对锦丝绳、带、绸成品耐温性能的影响：

(1) 成品耐温处理，即利用B助剂处理锦丝绳、带、绸成品，测试它们的耐温性能；

(2) 原料耐温处理，即先对锦丝纤维原料进行耐温处理，再织成锦丝绳、带、绸成品，测试它们的耐温性能；

(3) 原料耐温处理+成品耐温处理，即先对锦丝纤维原料进行耐温处理，再利用B助剂对织成的锦丝绳、带、绸成品进行耐温处理，测试它们的耐温性能。

所得测试结果和未经耐温处理的锦丝绳、带、绸成品的耐温性能归纳于表3。

表3 耐温性能测试结果

从表3可以看出：

(1) 成品耐温处理的锦丝绳、带、绸中，采用B助剂处理的锦丝绳、带的耐温性能明显较锦丝绸差，这主要是由于锦丝绳、带厚实，B助剂很难完全渗透到锦丝绳、带内部的纤维表面而发挥作用；

(2) 原料耐温处理的锦丝绳、带、绸的耐温性能明显好于采用B助剂直接成品耐温处理的锦丝绳、带、绸；

(3) 原料耐温处理+成品耐温处理的绳、带、绸的耐温效果好，且强力下降少。

3 结论

(1) 使用芳香族磺酸类缩合物耐温助剂或液态石蜡防灼剂都能有效提高锦丝织物的耐温性能；C-1 硅油防灼剂不会提高锦丝织物的耐温性能，反而会使锦丝织物的耐温性能丧失。

(2) 先对锦丝纤维进行原料耐温处理，再对锦丝绳、带、绸进行成品耐温处理，能有效提高锦丝绳、带、绸的耐温性能，且此法对于厚实的锦丝绳、带效果更好。

4 应用前景

通过对锦丝材料进行耐温处理，可使其耐温性能得到明显的提高。利用耐温锦丝材料制成的阻力伞可满足新型隐形战机伞舱的温度要求。目前此项目已获国防发明专利[2]，今后将在所有利用锦丝材料制作的降落伞(如救生伞、伞兵伞、航弹伞等)产品上推广使用。该项研究成果已达到美国、俄罗斯降落伞用锦丝材料的耐温性能水平，对提高我国航空产品用锦丝材料的抗灼伤性能及耐温性能有着极其重要的意义。

5 建议

(1) 目前各型降落伞上使用的所有锦丝材料，应尽快全部采用耐温处理，提高锦丝材料的耐温性能和抗灼伤性能，以达到国外同类产品水平。

(2) 对于需要防灼处理的锦丝材料，应立即停止使用C-1硅油防灼剂，改用液态石蜡防灼剂。液态石蜡防灼剂与C-1硅油防灼剂相比，前者不仅可以提高材料的抗灼伤性能、渗色性能、耐温性能，而且增重少，是目前比较理想的一款防灼剂。