Категории arrow

арамидное волокно

Арамидное волокно
27.01.2021

Армирующие материалы

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.

Различают два вида нитей: пара - и мета- арамиды. Основными видами, применяемыми в широких масштабах являются нити на основе параарамидов . Согласно общим данным, арамиды создавались практически одновременно в России и США  где то в начале 70-х годов.

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:

№ Торговая марка Страна Состав
1. Kevlar США Полипарафенилентерефталамид (ПФТА)
2. Twaron Нидерланды ПФТА
3.

СВМ

 Россия Ароматический полиамид с гетероциклами в цепи на основе гетероциклического диамина и терефталилхлорида
4. Армос Россия Ароматический сополиамид с гетероциклами в цепи на основе гетероциклического диамина, парафенилендиамина и терефталилхлорида
5. Русар Россия
6. Technora Япония Ароматический параметасополиамид

Технология получения

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

  • Синтез и выделение полимера, приготовление формовочного раствора;
  • Формование волокон из формовочных растворов.

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

Основные свойства:

Тип Плотность г/см3 Модуль упругости, ГПа Прочность при растяжении, ГПа Удлинение при разрыве,%
Высокомодульные на основе ПФТА (тварон НМ, кевлар НМ)

1,45-1,47

140-150

2,7-4,5

2-3
Высокопрочные на основе ПФТА (тварон НТ, кевлар НТ)

1,45-1,47

130-140

2,7-4,5

2,5-3,5
Гетероциклические, гомополимерные, высокомодульные (СВМ)

1,45-1,46

130-160

4,0-4,5

2,5-4,5
Гетероциклические, сополимерные, высокомодульные (армос, русар)

1,45-1,46

140-160

4,5-5,5

3,0-3,5
Параметаарамидные сополимерные, высокопрочные (технора)

1,39-1,4

-

3,0-3,5

-

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!

Похожие статьи