Hiina peamine kõrge jõudlusega kiud: aramiidkiud!

Aramiidkiu täisnimi on aramiidkiud ja see on aramiidkiud inglise keeles. See on loetletud kui neli peamist kõrge jõudlusega kiud minu riigis koos süsinikkiud, ülimalt kõrge molekulmassiga polüetüleenkiud ja basaltkiud.

Aramiidkiud ja tavaline nailon on mõlemad amiidikiud ja mõlemad sisaldavad amiidisidemeid makromolekulide põhiahelas. Erinevus on selles, et nailoni amiidisidemed on ühendatud alifaatsete rühmadega, samas kui aramiidi amiidisidemed on ühendatud benseenrõngastega.

Aramiidkiudude tüübid

Aramiidkiud sisaldavad peamiselt täielikult aromaatseid polüamiidkiude ja heterotsüklilisi aromaatseid polüamiidkiude, mida saab jagada orto-aramiidkiududeks, para-aramiidkiududeks (PPTA) ja meta-aramiidkiududeks (PMTA). Tööstuslike toodete hulka kuuluvad peamiselt meta-aramiid ja para-aramiid. Peamine erinevus nende kahe aramiidi tüübi vahel on amiidisideme erinevus C aatomiga benseenrõngas.

✪ Para-aramiid

Para-aramiidkiud, nimelt polüparafenüleentereftalamiid (PPTA), mida minu riigis nimetatakse aramiidkiuks 1414, on lineaarne polümeer, milles üle 85% molekulaarse ahela amiidisidemetest on otseselt seotud aromaatse rõngaga. See on maailma esimene kiud, mis on valmistatud polümeersest vedelkristalli ketrlahusest, luues uue ajastu suure jõudlusega sünteetilistest kiududest.

✪ Metaaramiid

Meta-aramiidkiud, nimelt polümetafenüleeni isoftalamiid (PMTA), tuntud ka kui aramiidkiud 1313 minu riigis. Meta-aramiidkiud on kõige kiiremini kasvav seemnekristall orgaanilistes kõrgtemperatuurikindlates kiududes. Kiummolekulid koosnevad amiidirühmadest, mis on omavahel seotud meta-fenüülrühmadega. Molekulaarahel on lineaarne ja siksak. Sellel on suurepärane leegiaeglustus, termiline stabiilsus, kiirguskindlus ja muud omadused.

Aramiidkiudude suurepärased omadused

Sellel on suurepärased omadused, nagu ülikõrge tugevus, kõrge moodul ja kõrge temperatuurikindlus, happe- ja leelisekindlus, kerge kaal, isolatsioon, vananemisvastane, pikk elutsükkel, stabiilne keemiline struktuur, sulatilka põletamine, mürgine gaas jne.

Para-aramiidkiu temperatuuritakistus on kõrgem kui meta-aramiidkiu. Pideva kasutamise temperatuurivahemik on -196 kuni 204 °C ja see ei lagune ega sula kõrgel temperatuuril 560 °C. Para-aramiidi kõige märkimisväärsemad omadused on ülikõrge tugevus, kõrge moodul, kõrge temperatuurikindlus, happe- ja leelisekindlus, kerge kaal ja muud suurepärased omadused. 3 korda suurem tugev nailonist tööstuslõng; moodul on 2–3 korda suurem kui kvaliteetne teras- või klaaskiud ja 10 korda suurem kui kõrge tugevusega nailonist tööstuslõng; tugevus on kaks korda suurem kui terastraat ja kaal on ainult umbes 1/5 terastraadi omast, sellel on hea isolatsioon ja vananemisvastased omadused ning pikk elutsükkel.

✪ Aramiidkiu head mehaanilised omadused

Meta-aramiid on omamoodi paindlik polümeer, selle purunemistugevus on suurem kui tavalise polüestri, puuvilla, nailoni jne omast, selle pikendus on suur, selle käe tunne on pehme ja selle pöörlemisvõime on hea. Seda saab toota erineva denieri ja pikkusega lühikesteks kiududeks ja kiududeks. Üldiselt tekstiilimasinates kootakse riieteks ja lausriieteks erinevad lõngaarvud ning pärast viimistlemist võivad need vastada erinevates valdkondades kaitseriietuse nõuetele.

✪ Suurepärane leegiaeglustaja ja kuumuskindlus aramiidkiud

Metaaramiidi piirav hapnikuindeks (LOI) on suurem kui 28, nii et see ei põle jätkuvalt leegist lahkudes. Meta-aramiidkiu leegiaeglustavad omadused määratakse kindlaks tema enda keemilise struktuuri järgi, nii et see on püsiv leegiaeglustav kiud ja selle leegiaeglustavad omadused ei vähene ega kaota kasutusaja ja pesemisaja tõttu. Meta-aramiidkiul on hea termiline stabiilsus, seda saab pidevalt kasutada 205 ° C tingimustes ja säilitada kõrge temperatuuri tingimustes üle 205 ° C. Meta-aramiidkiul on kõrge lagunemistemperatuur ja see ei sula ega lange kõrge temperatuuri tingimustes ning karboniseerimine algab alles siis, kui temperatuur on suurem kui 370 ° C.

✪ Aramiidkiudude keemilised omadused on stabiilsed

Meta-aramiidkiul on suurepärane vastupidavus enamiku keemiliste ainete suhtes, suudab vastu pidada kõige suuremale anorgaaniliste hapete kontsentratsioonile ja on hea leelisekindlus toatemperatuuril.

✪ Aramiidkiu kiirguskindlus

Metaaramiidi kiirguskindlus on väga hea. Näiteks 1,2 × 10-2 w / in2 ultraviolettkiirguse pikaajalise kiirguse ja 1,72 × 108 raadi gammakiirguse intensiivsus jääb muutumatuks.

✪ Aramiidkiu vastupidavus

Meta-aramiidkiul on suurepärane hõõrdekindlus ja keemiline vastupidavus. Pärast 100-kordset pesemist võib Newstar® meta-aramiidkiuga töödeldud kangas rebimistugevus veel ulatuda rohkem kui 85% algsest tugevusest.

Aramiidkiudude rakendusvaldkonnad

✪ Lennundusvaldkond

Aramiidkiud on madala tihedusega, kõrge tugevusega ja hea korrosioonikindlus. Seda saab kasutada raketimootorite korpuste, samuti lairibaühenduse laineid edastavate materjalide, nagu kere, õhusõiduki ja kosmoselaeva peatiiva ja saba, samuti struktuurikomponentide, mis suudavad taluda löögijõudu. Mitmekihiline kärje struktuuri plaat valmistatakse aramiidkanga immutamise teel epoksüvaiguga, et moodustada aramiidi prepreg ja ühendada otse kärje või vahtkonstruktsiooniga, millel on suurepärane löögikindlus ja elektromagnetiline laine läbilaskvus. Supersegatud komposiitlaminaat, mis on moodustatud kattuvatest aramiidkiududest õhukese alumiiniumplaadi ja epoksükoevaba lapiga ja kuumpressimisega, on äärmiselt kõrge spetsiifiline moodul ja eritugevus ning väsimuskindluse eluiga on 100-1000 korda suurem kui alumiiniumsulami plaadil. Seda saab kasutada keres ja muudes lennuki osades. Aramiidkiust valmistatud vaigupõhist tugevdatud komposiitmaterjali kasutatakse lennuki reisijate keres, mis võib oluliselt vähendada õhusõiduki kogukaalu.

✪ Sõjaväli

Uute sõjaliste relvade, näiteks keemia- ja tuumarelvade arendamisega on sõjaliste kaitseriietuste toimimisele rohkem uusi nõudeid: vastupidavad, kerged, kuulikindlad, leegiaeglustavad ning hea keskkonnakohanemisvõime ja maskeerimine. Kuulikindlad vestid ja aramiidkiududest valmistatud kuulikindlad kiivrid võivad asendada vanu nailoniveste ja tankikiirve. Kuulikindlatele vestidele ja kiivritele sobiva koguse aramiidi lisamine ei või mitte ainult muuta need väikeseks ja kergeks, vaid ka suurendada kuulikindlat jõudlust 40%. Kõrgekvaliteedilisest kuulikindlast aramiidi lausriidest ja suure jõudlusega polüetüleenkilest valmistatud pehmel kuulikindlal vestil on parem ballistiline vastupidavus ja kuumuskindlus kui ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiud. Aramiidkiud võib segada ka teiste materjalidega (nagu metall, keraamika jne), et valmistada erinevaid tugevaid, löögikindlaid plahvatuskindleid paake, kuulikindlaid kilpe ja kuulikindlaid soomusplaate. Lisaks on aramiidkiudkangas seotud struktuuri siseseinaga, mis suudab tõhusalt absorbeerida plahvatuslaine ja vältida šrapnelli kahjustamist inimkehale.

✪ Ehitusvaldkond

Aramiidkiudkangas elastsus on parem kui süsinikkiud. Materjal ise on kerge kaaluga ja vabaduse poolest paindlik. See on ideaalne tugevdusmaterjal ehitusprojektidele, eriti ebaregulaarse kujuga komponentide tugevdamisel. Aramiidkiud on kootud terasest baari kujuks, mida saab kasutada tsemendiga tugevdatud skeletina suurtes hoonetes. Lisaks kõrge tugevuse ja kerge kaalu eelistele on see ka korrosioonikindel ja võib mängida hea rolli ka nihkekindluses.

✪ Transport

Aramiidkiu madala tiheduse tõttu talub see kõrgeid ja madalaid temperatuure ning on hea nakkusega kummile ja seda saab kasutada autode või lennukite rehvijuhtmena. Aramiidkiust valmistatud rehvil on kerge kaal, õhuke rehv, madal veeretakistus, kõrge rehvi kandevõime, hea kulumiskindlus, lõiketakistus ja torkekindlus ning maapinna rõhu raskuskese rehvide kasutamise ajal Liikumine on väike, roolivõime on hea, soojust on lihtne hajutada ja seda ei ole lihtne deformeerida, mis parandab auto sõidumugavust, pikendab rehvi kasutusiga ja võib vastata rehvide kasutamiseks kaasaegsete ülehelike õhusõidukite nõuetele.

✪ Elektri- ja elektroonikaväljad

Aramiidkiul on kõrge tugevus ja moodul ning madal dielektriline koefitsient ning hea elektromagnetilise laine läbipaistvus. Samadel jäikustingimustel saab aramiidkiust komposiitmaterjalist valmistatud radarantenni kilbi paksust vähendada 30% võrreldes klaaskiust komposiitmaterjaliga. elektromagnetlaine läbilaskvus suureneb 10% võrra; aramiidkiust ja epoksüst, fenoolsest, polüimiidist ja muudest vaigudest ja keraamikast valmistatud komposiitsubstraadi lineaarne paisumiskoefitsient on kõrge vastavustase ning seda ei mõjuta soojuspaisumine ja kokkutõmbumine. See võib põhjustada pragunemist ja seda saab kasutada spetsiaalsete trükkplaatide valmistamiseks pinnakinnitustehnoloogias, mis soodustab elektroonikaseadmete miniatureerimist ja kerget kaalu.

Kasutades aramiidkiu kõrge tugevuse ja kõrge temperatuurikindluse omadusi, kasutatakse seda optilises kius "pingeliikmena", mis võib kaitsta väikest ja habrast optilist kiudu pinge all venitamise ja deformeerumise eest ning ei mõjuta valguse ülekandmist. Aramiidkiu ja süsinikkiu komposiittoode on hea töödeldavus ja pooljuhtivus ning talub kõrget temperatuuri. Seda kasutatakse enamasti materjalide valmistamiseks elektrivälja vähendamiseks kõrgepingeseadmetes. Pärast isolatsioonivärviga immutamist on aramiidpaberil head isolatsiooniomadused ja seda kasutatakse soojuskindlate mootorite isolatsioonimaterjalina koos looduslike viljelehtedega.

✪ Muud valdkonnad

Aramiidkiu molekulid sisaldavad suurt hulka benseenrõngaid, millel on hea keemiline stabiilsus, korrosioonikindlus, kõrge eritugevus, kerge kaal ja tugevus ning mida saab kasutada merelaevade ja sügavate naftakaevude kaablite valmistamiseks. Kasutades aramiidkiu kõrge temperatuurikindluse ja väsimuskindluse omadusi kõrgekvaliteediliste rekettide, kalavarraste, kelgude, lumelaudade, suusapabade, vibude ja noolte, sõudepaatide, golfikeppide jne valmistamiseks, saab seda kasutada ka mägijalatsite valmistamiseks karmide sporditingimustega Saapad, poksikindad, võidukiivrid, võidusõidukere jne Kuna asbest on inimeste hingamisteedele tõsiselt kahjulik, võib aramiidkiudu kasutada asbesti asendamiseks tihendite valmistamiseks, näiteks tugevdatud kummist tihendiplaadid, mida kasutatakse autopidurite tihendite tihendite ja tihendite jaoks.

Praegu hõlmavad aramiidkiude tootvad kodumaised ja välismaised ettevõtted peamiselt DuPont, Teijin, Taihe New Materials ja nii edasi.

✪ DuPont

1982. aastal asutatud DuPont on teadusuuringutel põhinev globaalne ettevõte. Selle tooted ja teenused hõlmavad paljusid valdkondi nagu põllumajandus ja toiduained, ehitus ja ehitus, side ja transport, energia ja bioloogilise rakenduse tehnoloogia. 1972. aastal realiseeris DuPont paraaramiidkiu industrialiseerimise ja selle globaalne turuosa Teijiniga ületas 75%. 2020. aasta lõpuks oli DuPonti tootmisvõimsus 32 000 tonni para-aramiidi ja 22 000 tonni meta-aramiidi.

✪ Teijin

Teijin, asutatud 1918. aastal, on esimene rayon ettevõte Jaapanis. 1987. aastal realiseeris Teijin paraaramiidkiu industrialiseerimise. 2020. aasta lõpuks oli Teijini tootmisvõimsus 32 000 tonni para-aramiidkiudu ja 5000 tonni meta-aramiidkiudu.

✪ Taihe uued materjalid

Taihe New Materials, asutatud 1993. aastal, on riiklik kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud suure jõudlusega kiudude teadus- ja arendustegevusele, tootmisele ja rakenduste arendamisele. See on võtnud juhtpositsiooni spandexi, meta-aramiidi ja para-aramiidi tööstusliku tootmise realiseerimisel minu riigis. See täidab palju lünki kodumaises suure jõudlusega kiudude valdkonnas ja on juhtiv ettevõte minu riigi para-aramiidi kiutööstuses. 2020. aasta lõpuks oli Taihe New Materials tootmisvõimsus 4500 tonni para-aramiidi ja 11 000 tonni meta-aramiidi.