| Kevlar® (para-aramid) | |
|---|---|
| Clasificare | |
| Reg. numar CAS | 24938-64-5 |
| CHEBI | 82391 |
| Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Kevlar ( ing. Kevlar ) este o fibră para-aramidă (poliparafenilen tereftalamidă) produsă de DuPont . Kevlarul este foarte durabil. Kevlar a fost obținut pentru prima dată de un grup de Stephanie Kwolek , un chimist american și angajat al DuPont, în 1964, tehnologia de producție a fost dezvoltată în 1965, iar producția industrială a început la începutul anilor 1970.
Fibrele sunt sintetizate la temperatură scăzută prin policondensare în soluție . Reactivii sunt adăugați la acesta din urmă și amestecați activ. Din această soluție, polimerul este izolat sub formă de pesmet sau gel, care este spălat și uscat. Apoi polimerul este dizolvat în acizi tari (de exemplu, în sulfuric). Firele și fibrele se formează din soluția rezultată prin extrudare (formată prin filare ). Filamentele și fibrele sunt apoi introduse în baia de filare, spălate și uscate din nou.
Sunt produse mai multe grade de Kevlar [1] :
Inițial, materialul a fost dezvoltat pentru întărirea anvelopelor auto , pentru care este încă folosit până în prezent. În plus, Kevlar este folosit ca fibră de armare în materiale compozite , care sunt puternice și ușoare.
Kevlarul este folosit pentru consolidarea cablurilor de cupru și fibră optică (filet pe toată lungimea cablului pentru a preveni întinderea și ruperea cablului), în conurile de difuzoare acustice și în industria protetică și ortopedică pentru a crește rezistența la uzură a pieselor din fibră de carbon. .
Fibra de kevlar este, de asemenea, utilizată ca componentă de întărire în țesăturile mixte , oferind produselor din acestea rezistență la efectele abrazive și de tăiere, astfel de țesături sunt utilizate, în special, pentru mănuși de protecție și inserții de protecție în îmbrăcămintea sport (pentru sport cu motor , snowboard etc.) . ). Este folosit și în industria încălțămintei pentru fabricarea branțurilor anti-puncție.
Proprietățile mecanice ale materialului îl fac potrivit pentru fabricarea de blindaje personale (NIB) - veste antiglonț și căști blindate . Studiile din a doua jumătate a anilor 1970 au arătat că fibra Kevlar-29 și modificările sale ulterioare, atunci când sunt utilizate sub formă de bariere multistrat țesătură-polimer (un compozit de țesătură și plastic), oferă cea mai bună combinație de rata de absorbție a energiei și durata de interacțiunea cu elementul de lovire, oferind astfel obstacole relativ mari, cu o masă dată, indicatori de rezistență antiglonț și antifragmentare [2] . Aceasta este una dintre cele mai faimoase utilizări ale Kevlarului.
Kevlarul are o greutate relativ mică, cu o forță semnificativă de frecare internă, ceea ce vă permite să disipați rapid energia cinetică într-o coliziune, transformând-o în căldură. În același timp, datorită subțirii sale, nu este capabil să oprească obiectele ascuțite și grele cu un impuls mare, de exemplu, un glonț de pușcă sau o lamă de baionetă. Din acest motiv, în vestele antiglonț ale armatei moderne, acesta este combinat cu plăci de protecție suplimentare din oțel, titan sau ceramică, care sunt de scurtă durată, dar pot salva viața unui soldat în luptă, precum și cu elemente de absorbție a șocurilor. pentru a reduce efectele blindate ale obuzelor.
În anii 1970, una dintre cele mai semnificative evoluții în dezvoltarea armurii corporale a fost utilizarea fibrei de întărire Kevlar. Dezvoltarea armurii Kevlar de către Institutul Național al Justiției din SUA a avut loc pe parcursul mai multor ani în patru etape. Primul pas a fost testarea fibrei pentru a vedea dacă poate opri un glonț. A doua fază a fost determinarea numărului de straturi de material necesare pentru a preveni pătrunderea gloanțelor de diferite calibre și viteze, precum și dezvoltarea unui prototip de vestă capabil să protejeze angajații de cele mai comune amenințări: gloanțe .38 Special și .22 Long Rifle . Până în 1973, o vestă din fibră Kevlar cu șapte straturi a fost dezvoltată pentru testele pe teren. S-a constatat că atunci când este umed, proprietățile de protecție ale Kevlarului s-au deteriorat. Abilitatea de a proteja împotriva gloanțelor a scăzut, de asemenea, după expunerea la lumina ultravioletă, inclusiv la lumina soarelui. Curățarea chimică și albirea au afectat, de asemenea, proprietățile de protecție ale țesăturii, la fel ca spălările repetate. Pentru a evita aceste probleme, a fost dezvoltată o vestă rezistentă la apă care este acoperită cu material textil pentru a preveni expunerea la lumina soarelui și alți factori negativi.
De la începutul anilor 1990, Kevlarul a devenit larg răspândit în construcțiile navale. Din cauza dificultăților tehnologice și a costului ridicat al Kevlarului, este utilizat selectiv, numai pentru fabricarea de părți individuale ale navelor, de exemplu, numai în partea chilei sau de-a lungul cusăturilor. Mulți producători (cum ar fi șantierele navale BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish Yacht, Zeelander Yachts), care produc un număr mic de iahturi pe an, trec sistematic la utilizarea Kevlarului. Este considerat unul dintre liderii în producția de iahturi Kevlar[ de cine? ] șantierul naval italian Cranchi, care produce iahturi Kevlar cu dimensiuni cuprinse între 11 și 21 de metri.
Kevlarul este utilizat în proiectarea unui număr de vehicule aeriene fără pilot (de exemplu, RQ-11 [3] ) pentru a crește protecția.
Kevlarul își păstrează rezistența și elasticitatea la temperaturi scăzute, până la criogenic (−196 ° C), în plus, la temperaturi scăzute devine chiar puțin mai puternic.
Când este încălzit, Kevlarul nu se topește, ci se descompune la temperaturi relativ ridicate (430–480 °C). Temperatura de descompunere depinde de viteza de încălzire și de durata expunerii la temperatură. La temperaturi ridicate (peste 150°C), rezistența Kevlarului scade în timp. De exemplu, la 160°C, rezistența la rupere scade cu 10-20% după 500 de ore. La 250°C, Kevlarul își pierde 50% din rezistență în 70 de ore [4] .
| Fibre textile | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| natural (natural) |
| ||||||
| Chimic |
| ||||||