A fibra especial de alta tecnologia mais amplamente utilizada e promissora!

Atualmente, algumas empresas no mercado internacional ainda estão interessadas no investimento e expansão de projetos de fibra de aramida. Por exemplo, a DuPont nos Estados Unidos anunciou expandir a capacidade de produção de fibra para-aramida de alto desempenho. A nova fábrica nas instalações da empresa em Cooper River ampliará a capacidade de produção de sua marca de fibra para-aramida de alto desempenho "KEVLAR". Para-aramida é usado principalmente em campos industriais e militares. Por exemplo, Yantai Spandex Co., Ltd., o maior fabricante e fornecedor de fibra de meta-aramida na China, é usado para alta resistência ao calor, como roupas de proteção e filtração, com uma produção anual de 1500 toneladas de fibra de meta-aramida. O projeto de expansão da capacidade da linha de produção Lun foi concluído com sucesso no segundo semestre de 2008 e foi colocado em produção. A expansão e transformação aumentaram a capacidade total de produção da empresa de fibras de meta-aramida para 4.300 toneladas por ano.

O que é fibra de aramida? Fibra de aramida é comumente conhecida como fibra de aramida. A fim de distinguir a poliamida alifática (comumente conhecida como nylon), a poliamida aromática é chamada de Aramida nos Estados Unidos, e a fibra que faz é chamada de fibra de aramida. As principais variedades de fibras de aramida são: fibra de isoftalamida de poli-m-fenileno, chamada aramida 1313, também conhecida como fibra de meta-aramida; fibra de poli-p-fenileno tereftalamida, chamada aramida 1414. A fibra de aramida é amplamente utilizada na indústria da informação, construção civil, embalagem de vedação, material estrutural de aeronaves de passageiros grandes e roupas de proteção resistentes a chamas e calor, etc De acordo com as estatísticas, atualmente, os produtos de aramida são usados para coletes à prova de balas, capacetes, etc. são responsáveis por cerca de 7% ~ 8%, materiais aeroespaciais, materiais esportivos contam por cerca de 40%, Materiais de estrutura de pneus, materiais de correia transportadora, etc. respondem por cerca de 20%, cordas de alta resistência, etc. 13%. Como material de reforço, a fibra de aramida tem seu papel insubstituível. Especialmente na esplêndida família de fibras de alto desempenho, o aramida tornou-se um material e estrutura de proteção avançados devido à sua excelente resistência ao calor, retardamento de chama, isolamento elétrico e propriedades mecânicas, bem como excelentes variedades de ultra-alta resistência e alto módulo. As importantes matérias-primas básicas dos materiais não só mostram seus talentos em campos de ponta, como aviação, aeroespacial, defesa nacional e eletrônica, mas também abrem um espaço civil mais amplo. Eles se tornaram as fibras especiais de alta tecnologia mais amplamente utilizadas, maiores e mais promissoras no mundo hoje.

História do desenvolvimento da fibra de aramida

A fibra de aramida nasceu no final da década de 1960. Foi originalmente usado como um material para o desenvolvimento espacial e um importante material estratégico a ser mantido em segredo, acrescentando muito mistério. Após o final da Guerra Fria, a fibra de aramida, como um material de fibra de alta tecnologia, foi amplamente utilizada no campo da subsistência das pessoas, e gradualmente revelou seu verdadeiro rosto. Aramid foi desenvolvido e industrializado pela DuPont nos Estados Unidos. A meta-aramida foi registrada como Nomex, e a para-aramida foi registrada como Kevlar. O campo da fibra de aramida ocupa uma posição dominante. Por exemplo, a fibra resistente ao fogo aramida 1313 foi desenvolvida com sucesso pela DuPont nos Estados Unidos, e a produção industrializada foi realizada em 1967, e o produto foi registrado como Nomex. Esta é uma fibra macia, branca, esbelta, fofa e brilhante. Sua aparência é a mesma das fibras químicas comuns, mas é uma combinação de muitos talentos e tem extraordinárias "funções especiais". Quase sincronizada com a invenção da fibra resistente ao fogo aramida 1313, a empresa americana DuPont desenvolveu outra fibra sintética de alto desempenho - fibra à prova de balas aramida 1414 no final da década de 1960. pull). Aramida 1414 é amarelo dourado na aparência e parece fios metálicos brilhantes, mas é na verdade um polímero de cristal líquido composto por moléculas longas rígidas. Como sua cadeia molecular é altamente orientada ao longo da direção do comprimento e tem forte ligação inter-cadeia, dota a fibra com resistência sem precedentes de alta resistência, alto módulo e alta temperatura. A descoberta da aramida 1414 é considerada um marco importante no desenvolvimento da indústria de materiais. Aramida 1414 tem resistência extremamente alta, mais de 28 gramas / denier, 5-6 vezes a do aço de alta qualidade, 2-3 vezes a do aço ou fibra de vidro, e 2 vezes a do aço, enquanto o peso é apenas 2-3 vezes o do aço. 1/5. (A dureza do aramida 1414 também torna extremamente difícil cortar e processar, exigindo ferramentas especiais caras). Durante muito tempo, devido aos elevados custos de investimento e dificuldades técnicas, apenas os Estados Unidos, o Japão e a antiga União Soviética têm capacidade para produzir. A tecnologia do processo é ultra secreta, e os produtos são considerados como materiais estratégicos e estritamente controlados. Atualmente, o mercado global de fibra de aramida é dividido principalmente pelos três principais fornecedores de fibra de aramida da DuPont Corporation, Teijin Corporation do Japão e Yantai Spandex Co., Ltd.

 Classificação, Morfologia e Propriedades das Fibras de Aramida

1. Classificação das fibras de aramida

   As fibras de aramida podem ser divididas em dois tipos principais de acordo com suas diferentes estruturas químicas: uma é a fibra de meta-aramida caracterizada por resistência ao calor e retardamento de chama, cujo nome completo é polimetafenileno tereftalamida. a abreviatura em inglês é PMTA, o nome comercial dos EUA é Nomex, e meu país é chamado aramid 1313; uma classe de para-aramida é caracterizada por alta resistência, alto módulo elástico e resistência ao calor, o nome completo é politereftaloil P-fenilenodiamina, a abreviatura em inglês é PPTA, o nome comercial é Kevlar nos Estados Unidos, Technora no Japão, Twaron nos Países Baixos, Tevlon na Rússia e aramida 1414 no meu país.

   
   

2. A fibra de aramida é um tipo de fibra de alta resistência e alta elasticidade resistente a altas temperaturas, que tem as propriedades mecânicas das fibras inorgânicas e as propriedades de processamento das fibras orgânicas, e sua densidade é equivalente à das fibras de poliéster. Ao mesmo tempo, também tem excelente resistência à corrosão química, resistência à radiação, resistência à fadiga, estabilidade dimensional e outras propriedades excelentes, bem como certas propriedades de adesão com resinas de borracha. Atualmente, os produtos estão disponíveis em formas de polpa e fibra. Tornou-se um material novo em vários campos, como aeroespacial, borracha, indústria de resina, equipamentos eletrônicos e elétricos, ferramentas de transporte, equipamentos esportivos e construção civil. Em particular, o material composto de papel aramida de alto desempenho preparado a partir de fibra de aramida pode ser amplamente utilizado como material de isolamento elétrico avançado, placa de circuito impresso e material de proteção de ondas eletromagnéticas, que atraiu muita atenção.

   
   

   Morfologia das fibras de aramida

   1414 fibra é amarelo brilhante, 1313 fibra é branco brilhante. Existem duas formas de fibra, fibra curta (ou filamento) e fibra de polpa (ou fibra precipitante). Os filamentos são usados principalmente em têxteis, borracha e outros campos, e fibras curtas e fibras de polpa são usados na indústria de papel.

   
   

3. Características de aplicação da aramida

3.1 Não condutividade

Em projetos modernos, como metrôs, túneis, ferrovias eletrificadas e plantas industriais, etc., todos têm altos requisitos de isolamento. No reforço e reforço desses projetos, as fibras de aramida têm uma vantagem absoluta, e também fornecem uma solução para esses campos. A melhor hipótese de escolher.

3.2 Boa resistência à corrosão

Em particular, a forte resistência à corrosão alcalina é incomparável com outros materiais compostos FRP. Devido à forte corrosividade da estrutura de concreto na água do mar, a principal razão é que há mais íons cloretos nela, resultando em carbonização do concreto e corrosão e expansão da barra de aço. Portanto, no reforço e proteção de alguns projetos de terminais portuários, a fibra de aramida é a melhor escolha.

3.3 Boa resistência ao impacto

Como o módulo elástico da fibra de aramida é 118Gpa, sua ductilidade é particularmente boa, e sua taxa de alongamento é de 1,8%, por isso foi inicialmente usado como um produto militar no exterior, como armaduras corporais. É usado para reforçar algumas estruturas com requisitos rigorosos de impacto, tais como os piers do canal principal.

3.4 Boa carga anti-dinâmica e desempenho anti-fadiga

Embora a resistência à tração da fibra de carbono seja muito alta, porque é um material frágil, só pode suportar carga estática a longo prazo. Se for submetido à carga dinâmica por muito tempo, sua resistência não pode ser garantida. A fibra de aramida não está sujeita a esta limitação. É usado principalmente em produtos militares e é o principal material de armadura corporal. Devido à sua boa tenacidade, sua resistência à fadiga correspondente é muito boa. Além disso, a resistência ao cisalhamento da fibra de aramida também é a mais forte entre todos os materiais FRP.

3.5 A construção é conveniente

Os principais passos são os seguintes: tratamento de superfície - primer de escovação - resina de impregnação de camada inferior - tecido de aramida colar - resina de impregnação de camada externa - proteção de superfície, e a operação é muito simples. Não há necessidade de máquinas e equipamentos de elevação em grande escala, e geralmente não é necessário chanfrar. O chanframento de uma coluna quadrada só precisa ser de 10 carneiros, porque a aramida é um material orgânico, que tem boa molhabilidade com resina e um curto tempo de cura. Por algumas horas, outras fibras semelhantes levam uma a duas semanas.

O campo de aplicação de tecido de aramida na engenharia de reforço estrutural

1. Viga

   Principalmente para pontes e edifícios civis ou salas de entrega industriais, os métodos de reforço incluem resistência à flexão e resistência ao cisalhamento. Quando o reforço flexural é realizado, a direção da fibra do tecido de aramida é consistente com a direção axial do feixe, e é geralmente anexado ao lado da tensão do feixe. Melhorar a capacidade de carga do feixe. De acordo com testes relevantes, contanto que o feixe não seja um feixe sobre-reforçado, uma camada de AK-40 pode aumentar a carga em cerca de 30%, e duas camadas podem aumentar a carga em cerca de 40%; durante o reforço de cisalhamento, a direção da fibra do tecido de aramida é a mesma que o eixo do feixe é vertical.

   
   

2. Pilares

   Tecido de aramida é um material de reforço de coluna ideal. Primeiro, porque o módulo elástico da fibra de aramida é 118Gpa, tem melhor ductilidade do que a fibra de carbono (molde elástico 230Gpa); em segundo lugar, apenas l0mm é geralmente necessário para moagem de borda. Ao redor, geralmente não precisa ser polido, e fibra de carbono precisa de cerca de 30rnm. Aramida pode poupar muitas horas de trabalho. Finalmente, uma vez que o pano de aramida é um pano macio, segue muito bem, especialmente para tampas com formas irregulares, o pano de aramida é um material de reforço ideal.

   
   

3. Alvenaria, tábua

   Geralmente, a folga do reforço da placa é relativamente alta, e o reforço não deve afetar sua aparência, por isso é uma escolha ideal usar um material composto FRP fino e macio para reforço.

   
   

4. Chaminés, torres de água

   Devido às estruturas de alta altitude, como torres de água da chaminé, reforço e manutenção são particularmente difíceis. Os métodos tradicionais são basicamente difíceis de resolver tais problemas. Fibras de aramida com peso leve, alta resistência, resistência à corrosão e durabilidade são uma escolha muito boa.
   

   
   

5. Túnel do metro

Como os metrôs e túneis são estruturas que trabalham no subsolo, suas forças são diferentes daquelas no solo. Há forças do solo no topo da caverna e no teste do túnel, e também tem requisitos de folga, então rachaduras são realizadas. Ao reparar, o método tradicional de reforço é muito improvável. Reforço e manutenção com tecido de aramida podem atender aos seus vários requisitos, porque as rachaduras do arco ou da parede lateral em metrôs ou túneis são geralmente multidirecionais e irregulares. Isso requer que seu material de reparo deve ter boa resistência ao cisalhamento, e aramida é um material FRP não condutor, então tecido de aramida é a melhor escolha na engenharia de metrô de túnel.

O desenvolvimento de fibras diferenciadas, funcionais e especiais de alto desempenho e fibras especiais é o principal tema de pesquisa no século XXI. Como uma fibra típica de alto desempenho, a fibra de aramida certamente será desenvolvida de forma integral. Defesa nacional moderna, proteção contra incêndios, indústria química, metalurgia, energia hidrelétrica, geologia e mineração, indústria nuclear e outras indústrias exigem materiais especiais com isolamento térmico, ventilação, retardador de chama, resistência à temperatura e resistência à corrosão, o que também criará um mercado enorme potencial. Através da modificação, nova tecnologia de moldagem e pesquisa diferenciada, melhorar ainda mais sua resistência à compressão, resistência à fadiga, módulo de flexão, resistência à água e luz e adesão à superfície, melhorar seu desempenho, melhorar as condições de processamento e reduzir os custos de produção, pode-se esperar com a inovação da tecnologia de produção de fibra de aramida e tecnologia de aplicação, têxteis funcionais relacionados à fibra de aramida serão mais amplamente utilizados. Especialmente com o rápido desenvolvimento da economia nacional do meu país, a manutenção, reforço e transformação de várias pontes e estruturas de construção tornar-se-ão o foco de projetos de construção agora e por um longo período de tempo no futuro.

Atualmente, os métodos de reforço comumente usados na China incluem principalmente os seguintes métodos: reforço de material composto de pano de fibra, colagem de placas de aço, protensão externa e métodos de seção transversal de expansão. O material compósito de fibra de aramida tem características distintas, e por causa de suas vantagens óbvias no desempenho de custo, acredita-se que será cada vez mais amplamente utilizado e se tornará a nova tecnologia mais amplamente utilizada para o reforço de pontes perigosas antigas. Além disso, a demanda por este produto nos campos militar e de defesa também aumentou, o que expandiu ainda mais a pesquisa e desenvolvimento de novas fibras de aramida por empresas no mercado internacional. Fibra de aramida KelarXP. KelarXP melhorou a resistência balística através da nova tecnologia de tecido e nova tecnologia de revestimento, e seu conforto como um tecido protetor é excelente. No teste da DuPont e sua organização independente, o colete à prova de balas composto por 11 camadas de KelarXP pode bloquear balas na terceira camada, e as camadas restantes são usadas para amortecer o impacto das balas, o que pode reduzir o trauma do usuário. KelarXP pode dispersar 15% do impacto das balas quando usado com uma pistola de calibre 44, e o peso do colete é pelo menos 10% mais leve. De acordo com a DuPont, os materiais leves atualmente no mercado geralmente se referem a coletes com 20-40 camadas, que exigem um mínimo de 9 camadas para parar balas.