芳纶的“耐热基因”有多强？——热老化测试揭秘芳纶复合材料的极限温度

芳纶纤维增强聚合物基复合材料（AFRP）以其高比强度、高比模量和优异的耐高温性能，在航空航天、军事防护、个体防护装备等领域应用广泛-39-。芳纶纤维本身就具有出色的耐高温特性，但在实际服役过程中，高温环境仍然是AFRP必须面对的严峻考验。

热老化，对AFRP意味着什么？

芳纶纤维以其优异的耐高温性能著称。以国产杂环芳纶F-12G为例，其密度低、强度高、模量高、耐高温、阻燃，综合性能优异-。然而，复合材料的热老化不仅仅是纤维本身的问题——树脂基体在高温下的氧化降解、纤维/树脂界面的热应力损伤、以及两者热膨胀系数差异导致的界面脱粘，都是热老化的重要表现形式-。研究表明，芳纶纤维增强复合材料在使用和贮存过程中，温度是导致材料性能劣变的关键因素之一-39。

核心检测标准与方法

芳纶纤维增强复合材料拥有专门的耐老化性能试验方法系列标准：

T/CSRA 15.1-2021是专门针对芳纶Ⅲ纤维聚合物基复合材料热老化试验的团体标准，规定了热老化试验的试验设备、试样、试验步骤、计算和试验报告，适用于芳纶Ⅲ纤维聚合物基复合材料在无外加应力状态下在恒定热老化条件下对其外观、物理或力学性能的影响-6-。

典型测试条件

芳纶纤维增强复合材料的热老化试验通常在恒温热老化箱中进行。以一项典型研究为例：

• 试验材料：芳纶Ⅲ纤维增强复合材料

• 老化温度：120℃（常用加速老化温度）-35

• 老化方式：恒定热老化

• 评价指标：外观变化、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等力学性能保持率-6

在芳纶Ⅲ纸基复合材料的研究中，研究人员设置了250℃、300℃和350℃三个老化温度梯度，系统考察了高温下材料性能的退化规律-。

典型研究案例

七地区库内暴露寿命预测研究。 一项针对芳纶纤维增强复合材料的研究，在拉萨、敦煌、厦门、西双版纳、万宁、济南、漠河七个地区的自然库内进行暴露试验，考察了弯曲强度性能的变化规律-35。研究通过一元线性回归分析计算出弯曲性能降到50%时的贮存寿命，并得到了120℃热老化对七个地区的加速因子-35。结果表明，自然库内暴露下芳纶纤维增强复合材料的寿命依次为：拉萨＞敦煌＞厦门＞西双版纳＞万宁＞济南＞漠河-35。

热氧老化特性研究。 另一项研究以芳纶Ⅲ短切纤维和间位沉析纤维为原料，通过湿法成型得到芳纶Ⅲ原纸，并浸渍聚酰亚胺树脂后制得芳纶Ⅲ纸基复合材料，随后在250℃、300℃和350℃条件下进行老化试验，系统分析了极端高温下的材料退化行为-。

广州老化所的核心能力

广州老化所拥有完备的热老化测试能力：

• 多台套高温老化箱，可覆盖宽温域范围

• 具备T/CSRA 15.1-2021等AFRP专用标准的全项测试能力

• 经CNAS和CMA认可的1688项方法标准

• 60余年老化研究数据积累

• 可同步开展老化前后的拉伸、弯曲、压缩、层间剪切等全力学性能测试

芳纶天生耐热，但复合材料的耐热需要验证。广州老化所，为您的AFRP产品把好热老化这一关。