арамидная нить что это такое

Арамидное волокно

Свое название, арамидные волокна (арамиды) получили из-за бензольных колец, в своей основе, которые соединены амидными связями.

Отличительной чертой сверхпрочных и сверхвысокомодульных арамидных волокон является высокоориентированная структура.

Благодаря низкой плотности, арамиды превосходят все виды промышленно выпускаемых армирующих материалов по удельной прочности, уступая по модулю упругости углеродным и борным волокнам.

Сверхпрочные параарамидные жгуты широко применяют в производстве тяжелонагруженных текстильных материалов и изделий (тросы, канаты и т.д.).

Разновидности

Основные виды параарамидных нитей:

Технология получения

Принцип получения в основном один и тот же, и делится на две стадии:

Синтез полимера производится в растворителе с высаживанием водой. Затем полимер промывается и тщательно высушивается. Для получения формовочного раствора полимер растворяют в серной кислоте.

Формование самих нитей производится через воздушную прослойку так называемым «сухо мокрым методом». То есть, формовочный раствор, продавливается через фильеры и полученные нити попадают в водную ванну. После чего промываются от следов серной кислоты и высушиваются.

Свойства арамидных волокон

Надо отметить, что отличительной чертой и общим недостатком арамидов является низкая прочность в трансверсальном (поперечном) направлении, так как в этом направлении, жгуты имеют наименьшую сопротивляемость растяжению а следовательно, на сжатие и изгиб тоже.

В попытках повысить межмолекулярное взаимодействие и создать возможность образования поперечных связей получили материал М-5. Нити М-5 имеют высокие показатели прочности на сжатие 1,5 Гпа, против 0,35-0,45Гпа у арамидов на основе ПФТА. Но сложность технологии получения М-5 затрудняет развитие промышленного производства.

Еще один недостаток — это склонность к влагопоглощению, что снижает механическую прочность.

Нити подвержены старению, снижению механических характеристик с течением времени. Стоит так же отметить снижение характеристик при воздействии ультрафиолета.

Стойкость к высокой температуре

Параароматические полимеры имеют высокую температуру стеклования. Как следствие они имеют высокую теплостойкость (устойчивость к высоким температурам) и термостойкость (устойчивость к длительным воздействиям высоких температур).

Важная особенность при использовании данных материалов в экстремальных условиях, является отсутствие усадки до температур 350-450 °С. Помимо прочности, некоторые типы волокон обладают устойчивостью к действию открытого пламени.

Буду признателен за любую обратную связь. Спасибо!

Источник

Арамидное волокно и его супер свойства: величайшая польза для современников или экологическая катастрофа для потомков

Люди, выполняющие опасную работу: сотрудники МЧС, полицейские, военные, пожарные, астронавты нуждаются в специальной одежде. В 60-х годах прошлого столетия в качестве ее основы была предложена арамидная ткань. Она состояла из высокопрочного, термостойкого, синтетического волокна, синтезированного в лаборатории американской компании DuPont. Спустя десяток лет (1975 г.), первый усовершенствованный арамид под названием «кевлар» появился на рынке. Со временем семейство ароматических амидов пополнилось другими полимерами. Рассмотрим особенности их состава, свойств, применения, способов эксплуатации и ухода.

Описание и производство спецткани

По химической структуре арамид ─ это полипарафенилентерефталамид. В его основе лежат бензольные кольца, соединенные между собой посредством амидных связей (-NH-CO-). Именно прочные ковалентные связи, а также одинаковая направленность молекул стали причиной высокой механической прочности полимерных нитей. Слабые водородные связи, возникающие между соседними цепями молекул, не играют определяющей роли.

Ароматические амиды получают в процессе реакции поликонденсации, продукт которой имеет вид крошки или геля. При пропускании его через фильеры формируются волокна. Технология производства ароматических амидов требует больших объемов серной кислоты и пресной воды.

Технические характеристики

Арамидная ткань горит в чистом кислороде. В воздухе, в котором на долю кислорода приходится лишь 1/5 часть, она гаснет. Арамиды ─ идеальные диэлектрики. Выдерживают высокие температуры, но при 500°C начинают разлагаться.

Важно: К недостаткам арамидных тканей относится их старение. Производители гарантируют сохранность высоких прочностных характеристик материала на протяжении 5 лет. Спустя положенный срок, процессы деградации волокон приобретают необратимый характер. Долговечность полимеров увеличивается после обработки их специальными составами.

К минусам арамидной синтетики относится ее плохая окрашиваемость. Изначально все волокна производятся желтого цвета, но при использовании материала в технических целях этот фактор не является определяющим.

Самыми распространенными изомерами арамидов являются: пара-формы, известные, как Тварон и Кевлар и мета-форма или Номекс.

В РФ арамиды (АРУС, Армос, Русар, СВМ, Artec) производят в Ростовской области (г. Каменск-Шахтинский).

Из них изготавливают:

Арамидные волокна отличаются как видами нитей, так и их плетением.

по типу волокон

К мета-арамидным полотнам относится Номекс, выдерживающий температуру +250°C, кратковременно ( в течение 50 сек) +400…+500°C.

по плетению

Плетение тоже влияет на свойства арамидных нитей. Оно может быть вафельным, саржевым, атласным и полотняным. Есть трикотажные варианты, для изготовления которых применяются специальные станки. У баллистических разновидностей есть несколько слоев, каждый со своим типом плетения. Наружный может быть выполнен из нетканого материала.

Названия арамидных материалов (арселон, кевлар, тварон, терлон, СВМ, номекс)

Основные виды пара-арамидов представлены в таблице.

Рассмотрим особенности некоторых арамидных тканей.

Кевлар

Первый из арамидов. Применяется в производстве касок, бронежилетов, снаряжения для саперов, рабочих перчаток, проводов, шин.

Тварон

Продукт международной японо-голландской компании. Легковесный, высокопрочный, упругий, инертный к химическому воздействию, не пропускает электрический ток, выдерживает высокие температуры.

Сверхвысокопрочный материал (СВМ), созданный советскими химиками. Более совершенные его формы Армос и Русар разработаны и производятся уже в современной России. Из них шьют обмундирование для военных.

Номекс

Мета-изомер от компании Дюпон. Эластичный, термостойкий, менее прочный, чем кевлар, но в 3 раза превосходит его по стойкости к изгибанию. Обугливание материала начинается при 370°C. Из номекса шьют спецодежду для тех, кто работает в условиях высоких температур.

Источник

Из чего изготавливают арамидные волокна или нить и что это такое, каковы характеристики ткани из арамида?

Арамид – уникальное волокно, при малом весе обладающее высочайшей прочностью, стойкостью к механическому воздействию и термостойкостью. Его история началась более 50 лет назад, и оно сразу нашло широкое применение. Сфера использования с тех пор продолжает расширяться. Волокно применяется во многих отраслях промышленности, оно незаменимо при производстве спецодежды и средств защиты, альпинистского и спортивного снаряжения.

Что представляют собой арамидные волокна?

Слово «арамид» образовано от словосочетания «ароматический полиамид». Это высокомолекулярное волокно, состоящее из бензольных колец, объединенных в длинные молекулярные цепи посредством прочных амидных связей. Благодаря такой структуре оно обладает уникальными свойствами:

Разновидности арамидных тканей и их свойства

Арамиды выпускаются в разных формах, в том числе в виде ткани. Арамидная ткань производится из нитей разной толщины, содержащих от 130 до 10000 волокон. Их количество определяет прочность. Ткани изготавливают с использованием различных ткацких переплетений – полотняного, саржевого, сатинового. В зависимости от состава волокна делятся на 3 группы: мета-, пара-арамиды и сополимеры. Из-за разных исходных веществ и разницы в ароматических структурах они несколько различаются по своим характеристикам.

Пара-арамиды (тварон, кевлар, СВМ, терлон)

Кевлар

Волокно под названием кевлар было изобретено в США в 1964 г., когда компания «DuPont» работала над прочным, но легким материалом, способным заменить тяжелый стальной корд, который использовался для армирования автомобильных шин. Именно с его изобретением началась история арамидов. Исходным веществом при изготовлении кевлара является полипарафенилентерефталамид (ПФТА). Аналогичным составом и сходными качествами обладает тварон, который производится в Нидерландах и Японии.

СВМ

В начале 70-х материал с похожими свойствами был разработан и в СССР. Волокно получило название «вниивлон», однако позже его поменяли на «СВМ». Аббревиатура расшифровывалась как «синтетический высокопрочный материал». По своим характеристикам он превосходил американский аналог благодаря технологии мокро-сухой формовки нитей – по устойчивости к разрывам, прочности нити, упругости, кислородному индексу.

Помимо СВМ, в СССР вплоть до 1990-х выпускали терлон, приближенный по составу к кевлару. Производство обоих видов волокон было очень дорогостоящим. Ситуация изменилась в 1985 г. с появлением более совершенных модификаций – армоса и русара, отличающихся от СВМ 1-го поколения еще большей прочностью.

Мета-арамиды (номекс, арселон)

Мета-арамидные волокна являются еще более прочными, чем пара-арамидные. Они производятся на основе метафенилендиамина и дихлорангидрида изофталевой кислоты. Ткани из них отличаются эластичностью, легкостью, стойкостью к износу, воздействию органических кислот, масел и растворителей. Они не плавятся и не горят, обладают высокими электроизоляционными свойствами.

Номекс

Первый такой материал был изобретен той же американской компанией, что и кевлар, он известен как номекс. Арамидное волокно разрабатывалось для защиты от термических воздействия, поэтому оно обладает высокими термозащитными качествами. Обугливание происходит при 400 градусах, однако в течение 1000 часов сохраняется прочность при повышении температуры до 250. При кратковременном воздействии ткань выдерживает температуру до 700 градусов.

Сополимер арамида кермель

Кермель представляет собой высокотехнологичный полимер, полиамид-имид, являющийся сополимерам арамидов. Огнестойкие термостабильные волокна выпускаются во Франции. Материал отличается повышенной практичностью, износостойкостью и долговечностью. В течение короткого промежутка времени кермель выдерживает температуру до 1000 градусов. Он имеет очень низкую теплопроводность, не дает усадки в горячей воде. В отличие от других материалов на основе арамида, французский аналог хорошо поддается окрашиванию.

Добавление в состав ткани огнестойкой вискозы улучшает ее гигиенические свойства, а также препятствует разрушению под воздействием солнечных лучей и ультрафиолета. Материя мягка и приятна на ощупь, эффективно отводит от тела влагу. Одежда из нее очень удобна и комфортна в носке.

Применение арамидных тканей

Сфера применения арамидных тканей чрезвычайно широка. Из нее изготавливают защитную амуницию (бронежилеты, каски, бронешлемы, тенты), спецодежду для солдат, пожарных, полицейских, спасателей, металлургов, сварщиков. Она используется при изготовлении спортивной, мотоциклетной одежды и аксессуаров, туристического снаряжения, парашютов.

Из арамидных композитов делают части несущих конструкций, кузовные детали для самолетов, вертолетов, яхт и спортивных автомобилей. Их используют при изготовлении обивки салонов поездов и самолетов. Сверхпрочные волокна используются в качестве армирующих материалов в автомобильных шинах, медных и волоконно-оптических кабелях. Ими отделывают корпуса цифровой техники. Материал применяется также при изготовлении штативов для съемки, струн для музыкальных инструментов, удилищ, акустических динамиков, спортивного инвентаря (велосипедов, ракеток, клюшек, лыж, роликовых коньков).

Уход за арамидными изделиями

Не следует выжимать и гладить изделие. Использование отбеливателей и других химически активных веществ ухудшает характеристики ткани. По этой причине запрещена химчистка.

Чтобы увеличить срок службы изделий из ткани, имеющей чувствительность к ультрафиолету и влаге, в процессе эксплуатации нельзя подвергать их длительному воздействию воды и прямых солнечных лучей, поскольку это приведет к уменьшению прочности и старению материала. Это не касается материй с водостойкой светонепроницаемой пропиткой.

Источник

Арамид крепче стали! Где и как он применяется в шинах

Из таких высокофункциональных химических волокон, применяемых не только в шинах, изготавливаются материалы с различными названиями: арамид, кевлар, тварон и другие. Разберем, чем же они уникальны, где применяются, и в каких автошинах уже используются.

Арамид – это сокращение от «ароматический полиамид». Первое применение такой полиамид получил в начале 1960-х годов, после его изобретения американской химической компанией «DuPont».

Арамиды обладают уникальными свойствами, дающими им огромные преимущества по сравнению с другими материалами и даже сталью:
— Высокая прочность. Арамидные ткани в 5 раз прочнее стали при аналогичной массе!
— Огромная устойчивость к истиранию и механическому воздействию. Ткань способна защитить от пуль!
— Отсутствие точки плавления и низкая воспламеняемость. При высоких температурах материал сохраняет защитные качества, а при минусовых значениях эти способности усиливаются!
— Отсутствие электропроводимости, устойчивость к воздействию органических растворителей и микробов.

САМЫЕ ИЗВЕСТНЫЕ АРАМИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Первый продукт из волокон арамида в 1964 году сделал сам разработчик – компания «DuPont». Ткань назвали KEVLAR. Компания изготовила несколько образцов для шинных производителей в расчете, что прочный материал будет востребован при изготовлении каркасов радиальных шин.

Отзывы шинников были многообещающими, и «DuPont» вложила огромные средства в запуск производства. Однако чуть позже производители шин все же сделали ставку на сталь, которая была значительно дешевле и доступнее. Чтобы избежать финансового провала, «DuPont» грамотно предложила новый материал армии, полиции и другим силовым структурам США.

В ходе испытаний кевлар смог остановить пулю 38-го калибра. Волокна начали массово использовать при производстве бронежилетов, касок и обмундирования. Из кевлара шили очень прочные рабочие перчатки, которые повредить было невозможно.

Аналогичная кевлару по качеству ткань, которую производит компания «Teijin Aramid» в Японии и Нидерландах. Легкий вес, суперпрочность и упругость, инертность к химическим реагентам, диэлектрическая и термическая устойчивость делают тварон уникальным.

В 1970 году в СССР был произведен синтетический высокопрочный материал, который так и назвали – «СВМ». Чуть позже в Белорусской ССР запустили производство арселона – отечественного аналога номекса, мета-арамидной ткани от «DuPont», которая более эластична чем кевлар и выдерживает большие термические нагрузки.

Сейчас в России и Белоруссии эти легкие материалы применяют для изготовления спецодежды военным, пожарным, металлургам, сварщикам. Арселон используют для обивки салонов самолетов и железнодорожных вагонов.

ПРИМЕНЕНИЕ В ШИНАХ

Сегодня арамид применяется везде, но в шинной индустрии он до сих пор внедряется медленными темпами. Скорее всего, новым толчком к его использованию послужили рост производства высокотехнологичных автомобилей, большие скорости и возросшие требования к шинам.

Технология Nokian Tyres – «Aramid Sidewalls»

Финские концерн стал пионером и пока удерживает лидерство в использовании арамидных волокон для производства шин. Усиление боковин покрышек арамидом, обеспечивающее надежную защиту от боковых порезов и повреждений, с каждым годом охватывает все больше моделей Nokian Tyres.

Сегодня их запатентованная технология «Aramid Sidewalls» применяется пока только в шинах для внедорожников и легкогрузовых автомобилей. Она используется в модельных линейках: Hakkapeliitta, Rotiiva, Hakka, Rockproof и WR. Возможно, в ближайшем будущем это коснется и легковых моделей шин.

Nokian Tyres имеет все основания гордиться своим ноу-хау. В сети и на сайте производителя выложено много видеороликов, доказывающих эффективность усиления шинных боковин арамидными волокнами, что подтверждают и сами владельцы автомобилей SUV-класса.

Красноречивым доказательством может служить и мировой рекорд скорости на двух колесах автомобиля, обутого в шины Nokian с технологией «Aramid Sidewalls». Рекорд в 186,27 км/ч был установлен в Финляндии гонщиком-экстремалом Весой Кивимяки в 2016 году.

Goodyear применяет кевлар

Американцы начали применять арамидные волокна KEVLAR в шине для бездорожья Goodyear Wrangler All-Terrain Adventure. Для этой модели инженеры разработали из кевлара сверхпрочный двойной брекерный пояс для усиления протектора, предотвращая его проколы и порезы. А вот боковины шины укреплены вторым каркасным слоем по технологии Durawall.

Michelin использует тварон

Французские шинники взяли на вооружение арамидный материал TWARON, который внедрили в производство высокоскоростных шин Michelin Pilot Super Sport. За счет стойкости к растяжению материал используют для дополнительного брекерного слоя под протектором. Благодаря этому профиль шины остается полностью управляем, и площадь пятна контакта не изменяется даже на высоких скоростях.

Технология «Aralon350™» от Continental

Немецкий шинный концерн решил покорять скорость с помощью собственной технологии «Aralon350» – адаптивного гибридного слоя в брекере, состоящего из волокон арамида с добавлением нейлона. Он применяется в каркасе премиальной спортивной модели Continental Sport Contact 6.

Hankook не отстает

Корейские шинники в прошлом году представили миру свою новую шину UHP-класса Hankook Ventus S1 evo 3 для легковых и SUV-автомобилей. Эта шина, так же как и предыдущие аналоги от «Мишлен» и «Континенталь», имеет под протектором экранирующий слой из композитного материала на основе арамидного волокна. Технология усиливает протектор, особенно при ускорении и торможении, и снижает увеличение окружности качения на скоростях свыше 300 км/ч.

В истории с арамидом парадокс заключается в том, что материал, разработанный более полувека назад для шинной индустрии, стал востребован везде, но только не у шинников.

Хоть этот материал и дороже стали, но все его преимущества налицо. Без арамида сейчас не обходится ни армия, ни авиационная промышленность. В производстве спецодежды и спортивной экипировки также давно применяются арамидные ткани.

Остается надеяться, что мировые лидеры шинного производства в скором времени будут чаще практиковать применение арамидных волокон не только в премиальных моделях, но и во всех своих шинах. Чему многие автовладельцы будут благодарны!

Источник