Fibra de alto desempenho chave da China: fibra de aramida!

O nome completo da fibra de aramida é fibra de aramida, e é fibra de aramida em inglês. Está listada como as quatro principais fibras de alto desempenho no meu país, juntamente com fibra de carbono, fibra de polietileno de peso molecular ultra alto e fibra de basalto.

Fibra de aramida e nylon comum são ambas fibras amidas, e ambas contêm ligações amidas na cadeia principal de macromoléculas. A diferença é que as ligações amidas do nylon estão conectadas a grupos alifáticos, enquanto as ligações amidas da aramida estão conectadas a anéis de benzeno.

Tipos de fibras de aramida

As fibras de aramida incluem principalmente fibras de poliamida totalmente aromáticas e fibras de poliamida aromáticas heterocíclicas, que podem ser divididas em fibras orto-aramidas, fibras para-aramidas (PPTA) e fibras meta-aramidas (PMTA). Os produtos industrializados incluem principalmente meta-aramida e para-aramida. A principal diferença entre estes dois tipos de aramida é a diferença na posição de fixação da ligação amida ao átomo de C no anel benzeno.

✪ Para-aramida

A fibra para-aramida, nomeadamente a poliparafenileno tereftalamida (PPTA), chamada fibra aramida 1414 no meu país, é um polímero linear no qual mais de 85% das ligações amidas na cadeia molecular estão directamente ligadas ao anel aromático. É a primeira fibra do mundo feita de solução de fiação de cristal líquido de polímero, criando uma nova era de fibras sintéticas de alto desempenho.

✪ Meta-aramida

Fibra de metaaramida, nomeadamente isoftalamida de polimetafenileno (PMTA), também conhecida como fibra de aramida 1313 no meu país. A fibra de metaaramida é o cristal de semente de crescimento mais rápido em fibras orgânicas resistentes a altas temperaturas. As moléculas de fibra são compostas por grupos amidos conectados uns aos outros com grupos meta-fenílicos. A cadeia molecular é linear e ziguezague. Tem excelente retardamento de chama, estabilidade térmica, resistência à radiação e outras propriedades.

Excelentes propriedades das fibras de aramida

Tem excelentes propriedades, tais como ultra-alta resistência, alto módulo e resistência a altas temperaturas, resistência ácida e alcalina, peso leve, isolamento, anti-envelhecimento, ciclo de vida longo, estrutura química estável, sem queima de gotículas fundidas, nenhum gás venenoso e assim por diante.

A resistência à temperatura da fibra para-aramida é maior do que a da fibra meta-aramida. A faixa de temperatura de uso contínuo é de -196 a 204 ° C, e não decompõe ou derrete a uma temperatura alta de 560 ° C. As características mais notáveis da para-aramida são ultra-alta resistência, alto módulo, resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos e álcalis, peso leve e outras propriedades excelentes. 3 vezes o do fio industrial de nylon de alta resistência; o módulo é de 2 a 3 vezes o do aço de alta qualidade ou fibra de vidro, e 10 vezes o do fio industrial de nylon de alta resistência; a dureza é o dobro do fio de aço, e o peso é apenas cerca de 1/5 daquele do fio de aço, tem boas propriedades de isolamento e anti-envelhecimento, e tem um ciclo de vida longo.

✪ Boas propriedades mecânicas da fibra de aramida

Meta-aramida é um tipo de polímero flexível, sua força de ruptura é maior do que a do poliéster comum, algodão, nylon, etc., seu alongamento é grande, sua sensação de mão é macia e sua fiabilidade é boa. Pode ser produzido em fibras curtas e filamentos de diferentes denier e comprimento. Em máquinas têxteis gerais, diferentes contagens de fios são tecidas em tecidos e tecidos não tecidos e, após o acabamento, podem atender às exigências de roupas de proteção em diferentes campos.

✪ Excelente retardador de chama e resistência ao calor da fibra de aramida

O índice limitante de oxigênio (LOI) da meta-aramida é maior que 28, por isso não continua a queimar quando sai da chama. As propriedades retardadoras de chama da fibra meta-aramida são determinadas por sua própria estrutura química, por isso é uma fibra retardadora de chama permanente, e suas propriedades retardadoras de chama não serão reduzidas ou perdidas devido ao tempo de uso e tempos de lavagem. A fibra Meta-aramida tem boa estabilidade térmica, pode ser usada continuamente sob a condição de 205 ° C, e ainda pode manter alta resistência sob a condição de alta temperatura acima de 205 ° C. A fibra de metaaramida tem uma temperatura de decomposição alta, e não derreterá ou cairá sob condições de alta temperatura, e a carbonização só começará quando a temperatura for superior a 370 ° C.

✪ As propriedades químicas das fibras de aramida são estáveis

A fibra de metaaramida tem excelente resistência à maioria das substâncias químicas, pode resistir a mais altas concentrações de ácidos inorgânicos e tem boa resistência alcalina à temperatura ambiente.

✪ Resistência à radiação da fibra de aramida

A resistência à radiação da meta-aramida é muito boa. Por exemplo, sob irradiação de longo tempo de raios ultravioletas 1,2 × 10-2 w / in2 e rads 1,72 × 108 de raios gama, a intensidade permanece inalterada.

✪ Durabilidade da fibra de aramida

A fibra de Meta-aramida tem excelente resistência à fricção e resistência química. Após 100 vezes de lavagem, a resistência ao rasgo do tecido processado com fibra de meta-aramida Newstar® ainda pode atingir mais de 85% da resistência original.

Campos de aplicação de fibras de aramida

✪ Domínio da aviação

A fibra de aramida tem baixa densidade, alta resistência e boa resistência à corrosão. Ele pode ser usado para fabricar carcaças de motores de foguetes de mísseis, bem como materiais de transmissão de ondas de banda larga, como a fuselagem, asa principal e cauda de aeronaves e naves espaciais, bem como componentes estruturais que podem suportar forças de impacto. A placa de estrutura de favo de mel multicamada é preparada impregnando tecido de aramida com resina epóxi para formar prepreg de aramida e ligando diretamente com estrutura de favo de mel ou espuma, que tem excelente resistência ao impacto e permeabilidade de onda eletromagnética. O laminado composto super-misturado formado pela sobreposição de fibra de aramida com placa de alumínio fina e pano sem trama epóxi e prensagem a quente tem módulo específico extremamente alto e força específica, e a vida de resistência à fadiga é de 100 vezes a 1000 vezes a da placa de liga de alumínio. Pode ser usado na fuselagem e outras partes da aeronave. O material composto reforçado à base de resina preparado pela fibra de aramida é usado no corpo do passageiro da aeronave, o que pode reduzir muito o peso total da aeronave.

✪ Campo militar

Com o desenvolvimento de novas armas militares, como químicas e nucleares, há mais novos requisitos para o desempenho de roupas de proteção militar: durável, leve, à prova de balas, retardador de chamas e boa adaptabilidade ambiental e camuflagem. Coletes à prova de bala e capacetes à prova de bala feitos de fibras de aramida podem substituir os velhos coletes de nylon e capacetes de tanque. Adicionar uma quantidade apropriada de aramida aos coletes e capacetes à prova de balas pode não só torná-los pequenos e leves, mas também aumentar o desempenho à prova de balas em 40%. O colete à prova de bala macio feito de tecido não tecido aramida à prova de bala de alta qualidade e filme de polietileno de alto desempenho tem melhor resistência balística e resistência ao calor do que a fibra de polietileno de peso molecular ultra alto. A fibra de aramida também pode ser combinada com outros materiais (como metal, cerâmica, etc.) para fazer vários tanques à prova de explosão resistentes a impactos, escudos à prova de balas e placas de armadura à prova de balas de alta resistência. Além disso, o tecido de fibra de aramida é ligado à parede interna da estrutura, que pode efetivamente absorver a onda de explosão e evitar os danos dos estilhaços ao corpo humano.

✪ Campo de construção

A ductilidade do tecido de fibra de aramida é melhor do que a da fibra de carbono. O material em si é leve em peso e flexível em grau de liberdade. É um material de reforço ideal para projetos de construção, especialmente ao reforçar componentes de forma irregular. Não há necessidade de chanfrar. A fibra de aramida é tecida em uma forma de barra de aço, que pode ser usada como um esqueleto reforçado com cimento para grandes edifícios. Além das vantagens de alta resistência e peso leve, também é resistente à corrosão e também pode desempenhar um bom papel na resistência ao cisalhamento.

✪ Transportes

Devido à baixa densidade da fibra de aramida, pode suportar altas e baixas temperaturas, e tem boa adesão à borracha, e pode ser usado como cabos de pneus para automóveis ou aviões. O pneu feito de fibra de aramida tem peso leve, pneu fino, baixa resistência ao rolamento, alta capacidade de rolamento do pneu, boa resistência ao desgaste, resistência ao corte e resistência à perfuração, e o centro de gravidade da pressão do solo durante o uso do pneu O movimento é pequeno, o desempenho da direção é bom, o calor é fácil de dissipar e não é fácil de deformar, o que melhora o conforto de condução do carro, prolonga a vida útil do pneu, e pode atender aos requisitos de aeronaves supersônicas modernas para o uso de pneus.

✪ Campos eléctricos e electrónicos

A fibra de aramida tem alta resistência e módulo e baixo coeficiente dielétrico, e tem boa transmitância de onda eletromagnética. Sob as mesmas condições de rigidez, a espessura do escudo da antena do radar feito do material composto da fibra de aramida pode ser reduzida em 30% em comparação com o material composto da fibra de vidro.%, a transmitância das ondas eletromagnéticas é aumentada em 10%; o coeficiente de expansão linear do substrato composto constituído de fibra de aramida e epóxi, fenólico, poliimida e outras resinas e cerâmicas apresenta um alto grau de harmonização, e não será afetado pela expansão térmica e contração. Pode causar rachaduras e pode ser usado para fazer placas de circuito impresso especiais na tecnologia de montagem em superfície, que é propício para a miniaturização e peso leve de equipamentos eletrônicos.

Utilizando as características de alta resistência e resistência a altas temperaturas da fibra de aramida, é usado como um "membro de tensão" na fibra óptica, que pode proteger a fibra óptica pequena e frágil de ser esticada e deformada sob tensão, e não afetará a transmissão de luz. O produto composto de fibra de aramida e fibra de carbono tem boa processabilidade e semicondutividade, e pode suportar alta temperatura. É usado principalmente para fazer materiais para reduzir o campo elétrico em dispositivos de alta tensão. Depois de ser impregnado com tinta isolante, o papel aramida tem boas propriedades isolantes e é usado como material isolante para motores resistentes ao calor em combinação com folhas de mica natural.

✪ Outros domínios

As moléculas de fibra de aramida contêm um grande número de anéis de benzeno, que têm boa estabilidade química, resistência à corrosão, alta resistência específica, peso leve e firmeza, e podem ser usadas para fabricar cabos para embarcações marinhas e poços profundos de petróleo. Usando as características de resistência a alta temperatura e resistência à fadiga da fibra de aramida para fazer raquetes de alta qualidade, varas de pesca, trenós, snowboards, bastões de esqui, arcos e flechas, barcos a remo, clubes de golfe, etc., também pode ser usado para fazer sapatos de montanhismo com condições esportivas adversas Botas, luvas de boxe, capacetes de corrida, corpo de corrida, etc. Uma vez que o amianto é seriamente prejudicial ao trato respiratório humano, a fibra de aramida pode ser usada para substituir o amianto para fazer vedações como placas de vedação de borracha reforçada, que são usadas para juntas e juntas de freios de automóveis.

Atualmente, as empresas nacionais e estrangeiras que produzem fibras de aramida incluem principalmente DuPont, Teijin, Taihe Novos Materiais e assim por diante.

✪ DuPont

A DuPont, fundada em 1982, é uma empresa global baseada em pesquisa científica. Seus produtos e serviços abrangem muitas áreas, como agricultura e alimentos, construção civil, comunicação e transporte, energia e tecnologia de aplicação biológica. Em 1972, a DuPont realizou a industrialização da fibra para-aramida, e sua participação de mercado global com a Teijin excedeu 75%. Até o final de 2020, a DuPont tinha uma capacidade de produção de 32.000 toneladas de para-aramida e 22.000 toneladas de meta-aramida.

✪ Teijin

Teijin, fundada em 1918, é a primeira empresa de rayon no Japão. Em 1987, Teijin realizou a industrialização da fibra para-aramida. Até o final de 2020, a Teijin tinha uma capacidade de produção de 32.000 toneladas de fibra para-aramida e 5.000 toneladas de fibra meta-aramida.

✪ Taihe Novos Materiais

Taihe New Materials, fundada em 1993, é uma empresa nacional de alta tecnologia especializada na pesquisa e desenvolvimento, produção e desenvolvimento de aplicações de fibras de alto desempenho. Tomou a liderança na realização da produção industrializada de spandex, meta-aramida e para-aramida no meu país. Ele preenche muitas lacunas no campo doméstico de fibra de alto desempenho e é uma empresa líder na indústria de fibra para-aramida do meu país. Até o final de 2020, a Taihe New Materials tinha uma capacidade de produção de 4.500 toneladas de para-aramida e 11.000 toneladas de meta-aramida.