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原文传递尼龙66汽车安全气囊材料的性能及湿热稳定性研究

论文题名：	尼龙66汽车安全气囊材料的性能及湿热稳定性研究
关键词：	聚酰胺;汽车安全气囊;织物性能;人工加速老化;寿命预测;冲击碰撞试验
摘要：	尼龙66作为工程塑料广泛应用在汽车安全气囊上，对于它的老化问题的研究显得日趋重要。本文是以尼龙66汽车安全气囊材料作为研究、测试对象，从实验和理论两个方面研究、比较了气囊织物性能对气囊袋工作性能的影响，以及尼龙66材料热氧老化过程与机理，寻找有效的抑制或延缓老化措施。研究结果为合理选择相匹配的气囊织物面料、提高气囊材料的贮存寿命、确保气囊的工作稳定性和最大防护效率提供了理论依据和参考。本项研究的重点是气囊织物的性能(包括湿、热稳定性)和针对气囊袋的摆锤冲击碰撞技术，提出用于尼龙66气囊织物的人工加速老化方法，全面分析织物性能对整套安全气囊系统工作时的影响，并为尼龙66气囊材料、气囊袋(贮存)使用寿命的研究提供进一步的试验参考数据。　　首先进行的是气囊织物的选择、气囊织物性能的测试、建立评价体系、各种试验标准的选择，根据最新EASC99040180质检测试标准对安全气囊织物的各项性能指标进行测试，探明织物织造参数与织物性能之间的关系，总结规律，建立数据库，研究织物性能对整套安全气囊系统工作时的影响。　　结合台架、台车和实车碰撞测试的优点，我们研究设计并改进了专门用于检测气囊袋工作性能的可重复使用的摆锤冲击碰撞试验系统，对试验设备、实验数据采集系统以及对实验数据的处理作了详细介绍。对不同织物面料的气囊袋进行人工加速老化前后碰撞测试，分析不同的尼龙66气囊袋在相同起爆条件下的展开方式和HIC值，研究热氧老化后气囊袋工作的稳定性和安全性，预测安全气囊在汽车发生碰撞事故时对车内乘员的保护性能。　　大气条件下对16种尼龙66气囊织物进行自然(非暴露)老化试验的同时，还对16种气囊织物面料和3种气囊长丝纤维进行加速热氧老化处理，包括高温老化、高湿老化、高低温交变老化及多种手段综合老化。分析气囊工作环境条件后合理选择试样种类，选定织物强力和长丝的力学性能作为关键测试性能，对尼龙66气囊材料的老化性能进行考察和评估，并记录尼龙66气囊织物材料宏观性能的变化，分析温、湿度和环境交变对尼龙66气囊织物湿热稳定性的影响，积累有关尼龙66气囊材料湿、热稳定性的数据，确定影响尼龙66气囊材料寿命的主要因素。　　在60℃-150℃温度范围对350dtex气囊丝进行了热空气加速老化试验，比较分析了自然(非暴露)老化与人工加速老化试验数据的相关性。依据Arrhenius定理和外推法建立数学模型，预测气囊材料在25℃的长期强力和贮存(使用)寿命。此外，从老化动力学角度出发，通过实验结果研究了尼龙66的反应活化能和老化温度间的关系，提出尼龙66的热氧老化过程中存在非阿伦纽斯行为，即尼龙66的表面反应活化能在不同温度下不同。运用这项研究结论可以更准确地预测尼龙66常温下的贮存(使用)寿命。最后的计算结果显示尼龙66具有优良的耐热氧老化性能，常温(25℃)下气囊材料的预测寿命为69.08年，是气囊设计使用寿命的四倍多。　　最后本文分析了尼龙66的热氧老化机理，通过人工加速老化试验对尼龙66气囊丝老化过程中的断裂强力、特性黏度(黏均分子量)、结晶度、分子链取向度之间关系进行了研究，采用光谱分析、热分析、X射线衍射法、扫描电镜等现代分析测试技术对尼龙66材料热氧老化动力学过程进行分析，研究温度和水分子对尼龙66材料老化降解的产物和反应机制的影响，寻找预防和延缓尼龙66材料热氧老化的方法和手段。
作者：	陈歌
专业：	纺织工程
导师：	李嘉禄
授予学位：	博士
授予学位单位：	天津工业大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文