Арамидное волокно: универсальное полимерное армирующее волокно

Тодд Джонсон занимается разработкой, коммерциализацией и продажами композитной промышленности с 2004 года. Он также пишет об этой отрасли.

Арамидное волокно — это общее название группы синтетических волокон. Волокна обладают набором свойств, которые делают их особенно полезными в доспехах, одежде и в других областях. Наиболее известным коммерческим брендом является Kevlar™, но есть и другие марки, такие как Twaron™ и Nomex™, принадлежащие к тому же широкому семейству.

История

Арамиды возникли в результате исследований, которые восходят к нейлону и полиэстеру. Семейство известно как ароматические полиамиды. Номекс был разработан в начале 1960-х годов, и его свойства привели к широкому использованию в защитной одежде, изоляции и в качестве замены асбеста. Дальнейшие исследования этого метаарамида привели к волокну, которое мы теперь знаем как кевлар. Кевлар и тварон являются параарамидами. Кевлар был разработан и зарегистрирован под торговой маркой DuPont и стал коммерчески доступен в 1973 году.

В 2011 году мировое производство арамидов превысило 60 000 тонн, и спрос неуклонно растет по мере расширения производства, снижения затрат и расширения областей применения.

Характеристики

Химическая структура цепных молекул такова, что связи выровнены (по большей части) вдоль оси волокна, что придает им выдающуюся прочность, гибкость и стойкость к истиранию. Обладая выдающейся термостойкостью и низкой воспламеняемостью, они необычны тем, что не плавятся, а только начинают разлагаться (примерно при 500 градусах по Цельсию). Они также имеют очень низкую электропроводность, что делает их идеальными электрическими изоляторами.

Обладая высокой устойчивостью к органическим растворителям, универсальные «инертные» аспекты этих материалов обеспечивают выдающуюся универсальность для широкого спектра применений. Единственным пятном на их горизонтах является то, что они чувствительны к ультрафиолету, кислотам и солям. Они тоже накапливают статическое электричество, если их специально не обработать.

Выдающиеся свойства, которыми обладают эти волокна, обеспечивают преимущества, которые делают их идеальными для широкого спектра применений. Однако с любым композитным материалом важно соблюдать осторожность при обращении и обработке. Желательно использование перчаток, масок и т. д.

Приложения

Первоначально кевлар использовался для армирования автомобильных шин, где эта технология все еще доминирует, но на транспорте волокна используются в качестве замены асбеста, например, в тормозных колодках. Вероятно, наиболее широко известное применение — это бронежилеты, но другие защитные средства включают огнестойкие костюмы для пожарных, каски и перчатки.

Их высокое соотношение прочности и веса делает их привлекательными для использования в качестве армирующих материалов (например, в композитных материалах, особенно там, где важна устойчивость к изгибу, таких как крылья самолетов). В строительстве у нас есть фибробетон и термопластичные трубы. Коррозия является серьезной проблемой для дорогостоящих подводных трубопроводов в нефтяной промышленности, и технология термопластичных труб была разработана для продления срока службы трубопровода и снижения затрат на техническое обслуживание.

Низкое растяжение (обычно 3,5% при разрыве), высокая прочность и устойчивость к истиранию делают арамидные волокна идеальными для изготовления канатов и тросов, и их даже используют для швартовки судов.

На спортивной арене тетивы, струны теннисных ракеток, хоккейные клюшки, лыжи и беговые кроссовки являются одними из областей применения этих выдающихся волокон, а моряки пользуются преимуществами корпусов, армированных арамидом, арамидных строп и кевларовых накладок на локтях. , колени и ягодицы!

Даже в музыкальном мире арамидные волокна звучат как язычки инструментов и барабанные пластины, а звук передается через конусы громкоговорителей из арамидного волокна.

Будущее

Регулярно объявляются новые области применения, например, высокоэффективное защитное покрытие для суровых условий, в котором кевларовое волокно встроено в сложный эфир. Это идеальное покрытие для новых стальных трубопроводов, например, в инженерных сетях, где водопроводные трубы могут проходить под землей, а бюджет не позволяет использовать более дорогие термопластичные альтернативы.

Благодаря регулярному внедрению улучшенных эпоксидных смол и других смол и постоянному увеличению производства арамидов во всем мире во многих формах (волокно, целлюлоза, порошок, рубленое волокно и тканый мат) гарантировано более широкое использование материала как в его в сыром виде и в композитах.