Fibra ad alte prestazioni chiave della Cina: fibra aramidica!

Il nome completo della fibra aramidica è fibra aramidica ed è fibra aramidica in inglese. È elencato come le quattro principali fibre ad alte prestazioni nel mio paese insieme alla fibra di carbonio, fibra di polietilene ultra-alto peso molecolare e fibra di basalto.

La fibra aramidica e il nylon ordinario sono entrambe fibre amidiche ed entrambe contengono legami amidici nella catena principale delle macromolecole. La differenza è che i legami amidici del nylon sono collegati a gruppi alifatici, mentre i legami amidici dell'aramide sono collegati ad anelli benzenici.

Tipi di fibre aramidiche

Le fibre aramidiche comprendono principalmente fibre di poliammide interamente aromatiche e fibre di poliammide eterocicliche aromatiche, che possono essere divise in fibre orto-aramidiche, fibre para-aramidiche (PPTA) e fibre meta-aramidiche (PMTA). I prodotti industrializzati comprendono principalmente meta-aramide e para-aramide. La differenza principale tra questi due tipi di aramide è la differenza nella posizione di attacco del legame amidico all'atomo C sull'anello benzene.

✪ Paraaramide

La fibra paraaramidica, vale a dire il poliparafenilene tereftalammide (PPTA), chiamata fibra aramidica 1414 nel mio paese, è un polimero lineare in cui più dell'85% dei legami amidici nella catena molecolare sono direttamente legati all'anello aromatico. È la prima fibra al mondo fatta dalla soluzione polimerica di filatura a cristalli liquidi, creando una nuova era di fibre sintetiche ad alte prestazioni.

✪ Metaaramide

Fibra metaaramidica, vale a dire polimetafenilene isoftalammide (PMTA), conosciuta anche come fibra aramidica 1313 nel mio paese. La fibra metaaramidica è il cristallo di semi a più rapida crescita in fibre organiche resistenti alle alte temperature. Le molecole di fibra sono composte da gruppi amidici collegati tra loro con gruppi meta-fenili. La catena molecolare è lineare e a zig zag. Ha ritardanza di fiamma eccellente, stabilità termica, resistenza alle radiazioni e altre proprietà.

Ottime proprietà delle fibre aramidiche

Ha proprietà eccellenti come ultra-alta resistenza, alto modulo e resistenza alle alte temperature, resistenza agli acidi e agli alcali, peso leggero, isolamento, anti-invecchiamento, ciclo di vita lungo, struttura chimica stabile, nessuna combustione delle gocce fuse, nessun gas velenoso e così via.

La resistenza alla temperatura della fibra para-aramidica è superiore a quella della fibra meta-aramidica. L'intervallo di temperatura di utilizzo continuo è da -196 a 204 °C e non si decompone o si scioglie ad una temperatura elevata di 560 °C. Le caratteristiche più notevoli del para-aramide sono ultra-alta resistenza, alto modulo, resistenza alle alte temperature, resistenza agli acidi e agli alcali, peso leggero e altre proprietà eccellenti. 3 volte quello del filato industriale di nylon ad alta resistenza; il modulo è da 2 a 3 volte quello dell'acciaio o della fibra di vetro di alta qualità e 10 volte quello del filato industriale di nylon ad alta resistenza; La durezza è doppia rispetto al filo d'acciaio, e il peso è solo circa 1/5 di quello del filo d'acciaio, ha buone proprietà isolanti e anti-invecchiamento e ha un lungo ciclo di vita.

✪ Buone proprietà meccaniche della fibra aramidica

Meta-aramide è un genere di polimero flessibile, la sua resistenza alla rottura è superiore a quella del poliestere ordinario, del cotone, del nylon, ecc., il suo allungamento è grande, la sua sensazione della mano è morbida e la sua filabilità è buona. Può essere prodotto in fibre corte e filamenti di diverso denier e lunghezza. , In generale i macchinari tessili, diversi conteggi di filati sono tessuti in tessuti e tessuti non tessuti e dopo la finitura, possono soddisfare i requisiti di abbigliamento protettivo in diversi campi.

✪ Eccellente ignifugo e resistenza al calore della fibra aramidica

L'indice di ossigeno limitante (LOI) della meta-aramide è superiore a 28, quindi non continua a bruciare quando lascia la fiamma. Le proprietà ignifughe della fibra metaaramidica sono determinate dalla sua struttura chimica, quindi è una fibra ignifuga permanente e le sue proprietà ignifughe non saranno ridotte o perse a causa del tempo di utilizzo e dei tempi di lavaggio. La fibra metaaramidica ha una buona stabilità termica, può essere utilizzata continuamente nella condizione di 205 ° C e può ancora mantenere alta resistenza nella condizione di alta temperatura sopra 205 ° C. La fibra metaaramidica ha una temperatura di decomposizione elevata e non si scioglie o scende in condizioni di alta temperatura e la carbonizzazione inizierà solo quando la temperatura è superiore a 370 °C.

✪ Le proprietà chimiche delle fibre aramidiche sono stabili

La fibra metaaramidica ha un'eccellente resistenza alla maggior parte delle sostanze chimiche, può resistere alla maggior parte delle concentrazioni elevate di acidi inorganici e ha una buona resistenza agli alcali a temperatura ambiente.

✪ Resistenza alle radiazioni della fibra aramidica

La resistenza alle radiazioni del meta-aramide è molto buona. Ad esempio, sotto irradiazione a lungo termine di 1,2×10-2 w/in2 raggi ultravioletti e 1,72×108 raggi gamma, l'intensità rimane invariata.

✪ Durabilità della fibra aramidica

La fibra metaaramidica ha un'eccellente resistenza all'attrito e resistenza chimica. Dopo 100 volte di lavaggio, la resistenza allo strappo del tessuto lavorato con fibra metaaramidica Newstar® può ancora raggiungere oltre l'85% della resistenza originale.

Campi di applicazione delle fibre aramidiche

✪ Settore aeronautico

La fibra aramidica ha bassa densità, alta resistenza e buona resistenza alla corrosione. Può essere utilizzato per fabbricare involucri di motori a razzo di missili, così come materiali di trasmissione delle onde a banda larga come la fusoliera, l'ala principale e la coda di aerei e veicoli spaziali, nonché componenti strutturali in grado di resistere alle forze di impatto. Il bordo della struttura a nido d'ape multistrato è preparato impregnando il tessuto aramidico con resina epossidica per formare prepreg aramidico e incollando direttamente con la struttura a nido d'ape o schiuma, che ha eccezionale resistenza agli urti e permeabilità alle onde elettromagnetiche. Il laminato composito super-misto formato dalla fibra aramidica sovrapposta con sottile piastra di alluminio e tessuto senza trama epossidica e pressatura a caldo ha modulo specifico e resistenza specifica estremamente elevati e la durata di resistenza alla fatica è 100 volte a 1000 volte quella del piatto in lega di alluminio. Può essere utilizzato nella fusoliera e in altre parti dell'aereo. Il materiale composito rinforzato a base di resina preparato dalla fibra aramidica viene utilizzato nella carrozzeria del passeggero dell'aeromobile, che può ridurre notevolmente il peso totale dell'aeromobile.

✪ Campo militare

Con lo sviluppo di nuove armi militari come chimiche e nucleari, ci sono più nuovi requisiti per le prestazioni di abbigliamento protettivo militare: durevole, leggero, antiproiettile, ignifugo, e buona adattabilità ambientale e mimetizzazione. Gilet antiproiettile e caschi antiproiettile realizzati in fibre aramidiche possono sostituire i vecchi gilet in nylon e caschi serbatoio. L'aggiunta di una quantità appropriata di aramide ai giubbotti antiproiettile e ai caschi può non solo renderli piccoli e leggeri, ma anche aumentare le prestazioni antiproiettile del 40%. Il morbido giubbotto antiproiettile realizzato in tessuto non tessuto aramidico antiproiettile di alta qualità e film di polietilene ad alte prestazioni ha una migliore resistenza balistica e resistenza al calore rispetto alla fibra di polietilene ultra-alto peso molecolare. La fibra aramidica può anche essere composta con altri materiali (come metallo, ceramica, ecc.) per realizzare vari serbatoi ad alta resistenza e resistenti alle esplosioni, scudi antiproiettile e piastre blindate antiproiettile. Inoltre, il tessuto in fibra aramidica è legato alla parete interna della struttura, che può efficacemente assorbire l'onda di esplosione e prevenire il danno della scheggia al corpo umano.

✪ Settore edilizio

La duttilità del tessuto in fibra aramidica è migliore di quella della fibra di carbonio. Il materiale stesso è leggero e flessibile in grado di libertà. È un materiale di rinforzo ideale per progetti di costruzione, soprattutto quando si rinforzano componenti di forma irregolare. Non c'è bisogno di smussare. La fibra aramidica è tessuta in una forma di barra d'acciaio, che può essere utilizzata come scheletro cementato per grandi edifici. Oltre ai vantaggi di alta resistenza e peso leggero, è anche resistente alla corrosione e può anche svolgere un buon ruolo nella resistenza al taglio.

✪ Trasporti

A causa della bassa densità della fibra aramidica, può resistere alle alte e basse temperature e ha una buona adesione alla gomma e può essere utilizzato come cavi pneumatici per automobili o aerei. Il pneumatico in fibra aramidica ha peso leggero, pneumatico sottile, bassa resistenza al rotolamento, elevata capacità portante del pneumatico, buona resistenza all'usura, resistenza al taglio e resistenza alla perforazione e il centro di gravità della pressione al suolo durante l'uso del pneumatico Il movimento è piccolo, la prestazione dello sterzo è buona, il calore è facile da dissipare e non è facile da deformare, che migliora il comfort di guida dell'auto, prolunga la durata del pneumatico e può soddisfare i requisiti dei moderni aerei supersonici per l'uso di pneumatici.

✪ Campi elettrici ed elettronici

La fibra aramidica ha alta resistenza e modulo e basso coefficiente dielettrico ed ha una buona trasmittanza elettromagnetica dell'onda. Nelle stesse condizioni di rigidità, lo spessore dello scudo dell'antenna radar realizzato in materiale composito in fibra aramidica può essere ridotto del 30% rispetto al materiale composito in fibra di vetro.%, la trasmittanza elettromagnetica delle onde è aumentata del 10%; Il coefficiente di espansione lineare del substrato composito fatto di fibra aramidica e epossidica, fenolica, poliimide e altre resine e ceramiche ha un alto grado di corrispondenza e non sarà influenzato da espansione termica e contrazione. Può causare crepe e può essere utilizzato per realizzare circuiti stampati speciali nella tecnologia di montaggio superficiale, che è favorevole alla miniaturizzazione e al peso leggero delle apparecchiature elettroniche.

Utilizzando le caratteristiche di resistenza ad alta resistenza e ad alta temperatura della fibra aramidica, è utilizzato come "membro di tensione" nella fibra ottica, che può proteggere la fibra ottica piccola e fragile da essere allungata e deformata sotto tensione e non influenzerà la trasmissione della luce. Il prodotto composito della fibra aramidica e della fibra di carbonio ha una buona lavorabilità e semiconduttività e può resistere alle alte temperature. È principalmente utilizzato per fare materiali per ridurre il campo elettrico in dispositivi ad alta tensione. Dopo essere stata impregnata con vernice isolante, la carta aramidica ha buone proprietà isolanti e viene utilizzata come materiale isolante per motori resistenti al calore in combinazione con fogli di mica naturale.

✪ Altri campi

Le molecole di fibra aramidica contengono un gran numero di anelli di benzene, che hanno una buona stabilità chimica, resistenza alla corrosione, alta resistenza specifica, peso leggero e fermezza e possono essere utilizzate per fabbricare cavi per navi marine e pozzi petroliferi profondi. Utilizzando le caratteristiche di resistenza alle alte temperature e resistenza alla fatica della fibra aramidica per fare racchette di alta qualità, canne da pesca, slitte, snowboard, bastoncini da sci, archi e frecce, barche a remi, mazze da golf, ecc., può anche essere utilizzato per fare scarpe da alpinismo con condizioni sportive dure Stivali, guanti da boxe, caschi da corsa, corpo da corsa, ecc. Poiché l'amianto è gravemente dannoso per le vie respiratorie umane, la fibra di aramide può essere utilizzata per sostituire l'amianto per realizzare guarnizioni come piastre di tenuta in gomma rinforzata, che vengono utilizzate per guarnizioni e guarnizioni dei freni dell'automobile.

Attualmente, le aziende nazionali ed estere che producono fibre aramidiche includono principalmente DuPont, Teijin, Taihe New Materials e così via.

✪ DuPont

DuPont, fondata nel 1982, è un'impresa globale basata sulla ricerca scientifica. I suoi prodotti e servizi coprono molti campi come l'agricoltura e l'alimentazione, l'edilizia e l'edilizia, la comunicazione e i trasporti, l'energia e la tecnologia di applicazione biologica. Nel 1972, DuPont realizzò l'industrializzazione della fibra para-aramidica, e la sua quota di mercato globale con Teijin superava il 75%. Entro la fine del 2020, DuPont aveva una capacità produttiva di 32.000 tonnellate di para-aramide e 22.000 tonnellate di meta-aramide.

✪ Teijin

Teijin, fondata nel 1918, è la prima azienda di rayon in Giappone. Nel 1987 Teijin realizzò l'industrializzazione della fibra para-aramidica. Entro la fine del 2020, Teijin aveva una capacità produttiva di 32.000 tonnellate di fibra para-aramidica e 5.000 tonnellate di fibra meta-aramidica.

✪ Taihe Nuovi Materiali

Taihe New Materials, fondata nel 1993, è un'impresa ad alta tecnologia nazionale specializzata nella ricerca e sviluppo, produzione e sviluppo di applicazioni di fibre ad alte prestazioni. Ha preso il comando nella realizzazione della produzione industrializzata di spandex, meta-aramide e para-aramide nel mio paese. Riempie molte lacune nel campo domestico delle fibre ad alte prestazioni ed è un'impresa leader nell'industria della fibra para-aramidica del mio paese. Alla fine del 2020, Taihe New Materials aveva una capacità produttiva di 4.500 tonnellate di para-aramide e 11.000 tonnellate di meta-aramide.