Fasern von Aramid sind eine Klasse von hitzebeständigen und starken synthetischen Fasern. Sie werden in militärischen und Raumfahrtanwendungen, für ballistischen steuerpflichtigen Körperrüstungsstoff und ballistische Zusammensetzungen, in Rad-Reifen, und als ein Asbest-Ersatz verwendet. Der Name ist ein Handkoffer des "aromatischen Polyamids". Sie sind Fasern, in denen die Kettenmoleküle entlang der Faser-Achse hoch orientiert werden, so kann die Kraft des chemischen Bandes ausgenutzt werden.

Geschichte

Aromatische polyamides wurden zuerst in kommerziellen Anwendungen am Anfang der 1960er Jahre mit einer meta-aramid Faser eingeführt, die von DuPont als HT-1 und dann unter dem Handelsnamen Nomex erzeugt ist. Diese Faser, die ähnlich zu normalen Textilkleidungsfasern behandelt, wird durch seinen ausgezeichneten Widerstand gegen die Hitze, als es charakterisiert weder schmilzt noch entzündet sich in normalen Niveaus von Sauerstoff. Es wird umfassend in der Produktion der Schutzkleidung, Luftfilterung, thermischen und elektrischen Isolierung sowie eines Ersatzes für Asbest verwendet. Meta-Aramid wird auch in den Niederlanden und Japan von Teijin unter dem Handelsnamen Conex, in China von Yantai unter dem Handelsnamen Neuer Stern, von SRO Group (China) unter dem Handelsnamen X-Fiper und eine Variante von meta-aramid in Frankreich von Kermel unter dem Handelsnamen Kermel erzeugt.

Gestützt auf der früheren Forschung durch Monsanto Company und Bayer wurde eine Faser - para-aramid - mit der viel höheren Zähigkeit und dem elastischen Modul auch in den 1970er Jahren der 1960er Jahre von DuPont und Akzo Nobel entwickelt, sowohl von ihren Kenntnissen der Kunstseide, des Polyesters als auch Nylonstrümpfe-Verarbeitung profitierend.

Viel Arbeit wurde von Stephanie Kwolek 1961 getan, während man an DuPont gearbeitet hat, und diese Gesellschaft war erst, um einen para-aramid genannt Kevlar 1973 einzuführen. Eine ähnliche Faser genannt Twaron mit grob derselben chemischen Struktur wurde von Akzo 1978 eingeführt. Wegen früherer Patente auf dem Produktionsprozess haben sich Akzo und DuPont mit einem offenen Streit in den 1980er Jahren beschäftigt. Twaron ist zurzeit von der Gesellschaft von Teijin im Besitz (sieh Produktion).

Para-aramids werden in vielen hochtechnologischen Anwendungen wie militärische und Raumfahrtanwendungen für "kugelsicheren" Körperrüstungsstoff verwendet.

Die Bundeshandelskommissionsdefinition für die aramid Faser ist:

Gesundheit

Während der 1990er Jahre, im vitro Test von Fasern von Aramid hat gezeigt, dass sie "viele derselben Effekten auf epithelische Zellen ausgestellt haben, wie Asbest, einschließlich vergrößerten radiolabeled nucleotide Integration in die DNA und Induktion von ODC (ornithine decarboxylase) Enzym-Tätigkeit getan hat", die Möglichkeit von karzinogenen Implikationen erhebend.

Produktion

Die Weltkapazität der para-aramid Produktion wird auf ungefähr 41,000 Tonnen/Jahr 2002 geschätzt und nimmt jedes Jahr um 5-10 % zu. 2007 bedeutet das eine Gesamtproduktionskapazität von ungefähr 55,000 Tonnen/Jahr.

Polymer-Vorbereitung

Aramids sind allgemein durch die Reaktion zwischen einer Amin-Gruppe und einer carboxylic sauren Halogenid-Gruppe bereit. Einfacher AB homopolymers kann ähnlich sein:

:nNH-Ar-COCl  - (NH-Ar-CO) - + nHCl

Die wohl bekanntesten aramids (Kevlar, Twaron, Nomex, New Star und Teijinconex) sind AABB Polymer. Nomex, Teijinconex und New Star enthalten vorherrschend die Meta-Verbindung und sind poly-metaphenylene isophtalamides (MPIA).

Kevlar und Twaron sind beide p-phenylene terephtalamides (PPTA), die einfachste Form des AABB para-polyaramide. PPTA ist ein Produkt von p-phenylene diamine (PPD) und terephtaloyl dichloride (TDC oder TCl).

Die Produktion von PPTA verlässt sich auf ein Co-Lösungsmittel mit einem ionischen Bestandteil (Kalzium-Chlorid (CaCl)), um die Wasserstoffobligationen der amide Gruppen und einen organischen Bestandteil (N-Methyl Pyrrolidone (NMP)) zu besetzen, um das aromatische Polymer aufzulösen. Vor der Erfindung dieses Prozesses durch Leo Vollbracht, der am holländischen chemischen Unternehmen Akzo gearbeitet hat, war kein praktisches Mittel, das Polymer aufzulösen, bekannt. Der Gebrauch dieses Systems hat zu einem verlängerten offenen Streit zwischen Akzo und DuPont geführt.

Das Drehen

Nach der Produktion des Polymers wird die aramid Faser durch das Drehen des gelösten Polymers zu einer festen Faser von einer flüssigen chemischen Mischung erzeugt. Polymer-Lösungsmittel, um PPTA zu spinnen, ist allgemein 100 % wasserfreie Schwefelsäure (HSO).

Anschein

• Faser
• Gehackte Faser
• Puder
• Fruchtfleisch

Andere Typen von aramids

Außer meta-aramids wie Nomex gehören andere Schwankungen der aramid Faser-Reihe. Diese sind hauptsächlich des copolyamide Typs, der unter dem Markennamen Technora, wie entwickelt, durch Teijin am besten bekannt ist und 1976 eingeführt ist. Das Fertigungsverfahren von Technora reagiert PPD und 3,4 '-diaminodiphenylether (3,4 '-ODA) mit dem terephtaloyl Chlorid (TCl).

Dieser relativ einfache Prozess verwendet nur ein amide Lösungsmittel, und deshalb das Drehen kann direkt nach der Polymer-Produktion getan werden.

Faser-Eigenschaften von Aramid

Aramids teilen einen hohen Grad der Orientierung mit anderen Fasern wie extremes hohes Molekulargewicht-Polyäthylen, eine Eigenschaft, die ihre Eigenschaften beherrscht.

Allgemein

• guter Widerstand gegen das Abreiben
• guter Widerstand gegen organische Lösungsmittel
• nichtleitender
• kein Schmelzpunkt, Degradierung fängt von 500°C an
• niedrige Entflammbarkeit
• gute Stoff-Integrität bei Hochtemperaturen
• empfindlich zu Säuren und Salzen
• empfindlich zur Ultraviolettstrahlung
• anfällig für die statische Zunahme, wenn nicht beendet

Para-aramids

• Para-Aramid-Fasern wie Kevlar und Twaron, stellen Sie hervorragende Eigenschaften der Kraft zum Gewicht zur Verfügung
• das Modul des hohen Youngs
• hohe Zähigkeit
• kriechen Sie niedrig
• niedrige Verlängerung an der Brechung (~3.5 %)
• schwierig, sich - gewöhnlich zu färben, hat Lösung gefärbt

Hauptindustriegebrauch

• gegen die Flamme widerstandsfähige Kleidung
• heizen Sie Schutzkleidung und Helme
• Körperrüstung, sich mit PE bewerbend, hat Faser-Produkte wie Dyneema und Spectra gestützt
• zerlegbare Materialien
• Asbest-Ersatz (z.B Bremsbeläge)
• heiße Luftfilterungsstoffe
• Reifen, kürzlich als Sulfron (hat Schwefel Twaron modifiziert)
• mechanische Gummiware-Verstärkung
• Taue und Kabel
• Dochte für das Feuer, das tanzt
• Lichtwellenleiterkabel-Systeme
• Segel-Stoff (nicht notwendigerweise Bootssegel laufen lassend)

• sportliche Waren
• Trommelfelle
• Blasinstrument-Rohre, wie Fibracell brandmarken
• Lautsprecher-Diaphragmen
• Boathull-Material
• Faser-Stahlbeton
• verstärkte thermoplastische Pfeifen
• Tennisschnuren (z.B durch Ashaway und Prinz-Tennisgesellschaften)
• Hockeyschläger (normalerweise in der Zusammensetzung mit solchen Materialien wie Holz und Kohlenstoff)
• Snowboards
• Düsenantrieb-Einschließungen

Siehe auch

Para-aramid

• Kevlar
• Technora
• Twaron
• Heracron

Meta-Aramid

• Nomex

Andere

• Innegra S
• Nylonstrümpfe
• Gewebe
• Extremes hohes Molekulargewicht-Polyäthylen
• Vectran

Zeichen und Verweisungen

Weiterführende Literatur

• Produktion von Aramid vergrößert