Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Состав тварона и кевлара , оба пара -арамида

Арамидные волокна - это класс термостойких и прочных синтетических волокон . Они используются в аэрокосмической и военной промышленности, для баллистической рейтинговой бронежилет ткани и баллистических композитов, в морских веревок , морской корпуса арматуры, а также в качестве асбеста замены. [1] Название представляет собой смесь « ароматического полиамида ». [2] FTC дала название в 1974 году. [3]

Цепные молекулы в волокнах сильно ориентированы вдоль оси волокна. В результате более высокая доля химической связи способствует большей прочности волокна, чем во многих других синтетических волокнах. Арамиды имеют очень высокую температуру плавления (> 500 ° C).

Распространенные торговые марки арамида включают Кевлар , Номекс и Тварон .

История [ править ]

Ароматические полиамиды впервые были введены в коммерческих применениях в начале 1960 - х, с мета -aramid волокна , полученное с помощью DuPont , как HT-1 , а затем под торговой маркой Nomex . [4] Это волокно, которое обрабатывается так же, как и обычные волокна текстильной одежды, отличается превосходной термостойкостью, поскольку не плавится и не воспламеняется при нормальном уровне кислорода. Он широко используется в производстве защитной одежды, фильтрации воздуха, тепло- и электроизоляции, а также в качестве заменителя асбеста .

Мета-арамиды также производятся в Нидерландах и Японии компанией Teijin Aramid под торговым названием Teijinconex [4], в Корее компанией Toray под торговой маркой Arawin, в Китае Yantai Tayho под торговой маркой New Star и SRO Group под торговой маркой New Star. торговое название X-Fiper и вариант метаарамида во Франции фирмой Kermel под торговым названием Kermel.

На основе предыдущих исследований по Monsanto Company и Bayer , пункт -aramid волокна с гораздо более высокой прочности на разрыв и модуль упругости также был разработан в 1960 - х и 1970 - х годов DuPont и AkzoNobel , как получать прибыль от их знания района , полиэстера и нейлона обработки. В 1973 году DuPont была первой компанией, которая представила пара-арамидное волокно, назвав его кевларом ; это остается одним из самых известных параарамидов и / или арамидов.

В 1978 году компания Akzo представила подобное волокно с примерно такой же химической структурой, назвав его Twaron . Из-за более ранних патентов на производственный процесс Akzo и DuPont участвовали в патентном споре в 1980-х годах. Впоследствии Twaron перешел в собственность компании Teijin Aramid . В 2011 году компания Yantai Tayho представила аналогичное волокно, которое в Китае называется Taparan (см. Производство ).

Параарамиды используются во многих областях применения высоких технологий, таких как аэрокосмическая и военных применений, для «пуленепробиваемых» тело броневой ткани .

Для изготовления арамидной бумаги можно использовать как мета-арамидное, так и пара-арамидное волокно. Арамидная бумага используется в качестве электроизоляционных материалов и строительных материалов для изготовления сотового заполнителя. Dupont изготовил арамидную бумагу в 1960-х годах, назвав ее бумагой Nomex. В 2007 году компания Yantai Metastar Special Paper представила арамидную бумагу , которая называется бумагой metastar . И Dupont, и Yantai Metastar производят метаарамидную и пара-арамидную бумагу.

Федеральная комиссия по торговле определение арамидного волокна:

Промышленное волокно, в котором волокнообразующее вещество представляет собой длинноцепочечный синтетический полиамид, в котором по меньшей мере 85% амидных связей (-CO-NH-) присоединены непосредственно к двум ароматическим кольцам. [2]

Здоровье [ править ]

В течение 1990-х годов испытание арамидных волокон in vitro показало, что они проявляют «многие из тех же эффектов на эпителиальные клетки, что и асбест , включая усиление включения радиоактивно меченых нуклеотидов в ДНК и индукцию активности фермента ODC ( орнитиндекарбоксилазы )», что повышает возможность канцерогенные последствия. [5] Однако в 2009 году было показано, что вдыхаемые арамидные фибриллы укорачиваются, быстро выводятся из организма и представляют небольшой риск. [6]Позднее автор исследования предоставил заявление об исправлении интереса, в котором говорилось, что «этот обзор был заказан и профинансирован DuPont и Тейджином Арамидом, но только автор несет ответственность за содержание и написание статьи». [7]

Производство [ править ]

Мировые мощности по производству пара-арамида в 2002 году оценивались примерно в 41 000 тонн в год и ежегодно увеличиваются на 5–10%. [8] В 2007 году это означает, что общая производственная мощность составит около 55 000 тонн в год.

Полимерный препарат [ править ]

Арамиды обычно получают реакцией между аминогруппой и галогенидной группой карбоновой кислоты . Простые гомополимеры AB могут выглядеть как

n NH 2 -Ar-COCl → - (NH-Ar-CO) n - + n HCl

Наиболее известные арамиды ( Кевлар , Тварон , Номекс , Нью Стар и Тейджинконекс) представляют собой полимеры AABB. Номекс, Тейджинконекс и Нью Стар содержат преимущественно мета-связь и представляют собой полиметафениленизофталамид s (MPIA). Кевлар и Twaron оба являются п- фенилентерефталамидом (PPTA), простейшей формой пара-полиарамида AABB. PPTA является продуктом п- фенилендиамина ( PPD ) и терефталоилдихлорида (TDC или TCl) .

Производство PPTA основано на сорастворителе с ионным компонентом ( хлорид кальция , CaCl 2 ), занимающим водородные связи амидных групп, и органическим компонентом ( N-метилпирролидон, NMP ) для растворения ароматического полимера . Этот процесс был изобретен Лео Фоллбрахтом, который работал в голландской химической фирме Akzo . За исключением канцерогенного триамида гексаметилфосфора ( HMPT ), до сих пор не известно практической альтернативы растворению полимера. Использование системы NMP / CaCl 2 привело к расширенному патентному спору между Akzo и DuPont.

Вращение [ править ]

После производства полимера арамидное волокно получают путем формования растворенного полимера в твердое волокно из жидкой химической смеси. Полимерный растворитель для прядения PPTA обычно представляет собой 100% безводную серную кислоту (H 2 SO 4 ).

Появления [ править ]

  • Волокно
  • Рубленое волокно
  • Пудра
  • Целлюлоза

Другие виды арамидов [ править ]

Помимо метаарамидов, таких как Номекс, к диапазону арамидных волокон относятся и другие разновидности. В основном это сополиамиды , наиболее известные под торговой маркой Technora , разработанные Тейджином и представленные в 1976 году. В процессе производства Technora взаимодействует PPD и 3,4'-диаминодифениловый эфир (3,4'-ODA) с терефталоилхлоридом. (TCl) . [9] В этом относительно простом процессе используется только один амидный растворитель, поэтому прядение можно проводить непосредственно после производства полимера.

Характеристики арамидного волокна [ править ]

Арамиды обладают высокой степенью ориентации с другими волокнами, такими как сверхвысокомолекулярный полиэтилен , характеристика, которая определяет их свойства.

Общие [ править ]

  • хорошая стойкость к истиранию
  • хорошая стойкость к органическим растворителям
  • непроводящий
  • очень высокая температура плавления (> 500 ° C)
  • низкая воспламеняемость
  • хорошая целостность ткани при повышенных температурах
  • чувствителен к кислотам и солям
  • чувствителен к ультрафиолетовому излучению
  • склонен к накоплению электростатического заряда, если не закончить [10]

Параарамиды [ править ]

  • параарамидные волокна, такие как кевлар и тварон, обладают превосходными характеристиками прочности и веса.
  • высокий хордовый модуль
  • высокая стойкость
  • низкая ползучесть
  • низкое удлинение при разрыве (~ 3,5%)
  • трудно красить - обычно окрашивается в растворе [10]

Использует [ редактировать ]

  • огнестойкая одежда
  • теплозащитная одежда и каски
  • бронежилет , [11] конкурирующий с продуктами на основе полиэтилена, такими как Dyneema и Spectra
  • композитные материалы
  • замена асбеста (например, тормозных накладок )
  • ткани для фильтрации горячего воздуха
  • шины , недавно появившиеся как Sulfron ( Twaron с модифицированной серой )
  • механические резиновые изделия армирование
  • канаты и тросы
  • Ремни клиновые (автомобильные, машины, оборудование и др.) [12]
  • фитили для танцев с огнем
  • волоконно-оптические кабельные системы
  • парусная ткань (не обязательно паруса гоночной лодки )
  • спортивные товары
  • барабанные пластинки
  • трости для духовых инструментов , например, марки Fibracell
  • диафрагмы громкоговорителей
  • лодочный материал
  • фибробетон
  • армированные трубы из термопласта
  • теннисные струны (например, теннисных компаний Ashaway и Prince)
  • хоккейные клюшки (обычно в составе таких материалов, как дерево и углерод)
  • сноуборды
  • кожухи реактивного двигателя
  • Системы перетаскивания рыболовных катушек
  • Армирование асфальта
  • Прусики для скалолазов (скользят по основной веревке и в противном случае могут расплавиться из-за трения).

См. Также [ править ]

Пара-арамид

  • Кевлар
  • Технора
  • Twaron
  • Геракрон

Мета-арамид

  • Номекс
  • Тейджинконекс

Другие

  • Иннегра С
  • Нейлон
  • Текстиль
  • Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы
  • Вектран

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ Hillermeier, Карлхайнц (1984). «Перспективы использования арамида как заменителя асбеста». Текстильный исследовательский журнал . 54 (9): 575–580. DOI : 10.1177 / 004051758405400903 .
  2. ^ a b Коммерческая практика, Часть 303, §303.7 Общие названия и определения промышленных волокон.
  3. Перейти ↑ Wingate, Isabel Barnum (1979). Словарь текстиля Fairchild . Интернет-архив. Нью-Йорк: Публикации Fairchild. п. 25. ISBN 978-0-87005-198-2.
  4. ^ a b Джеймс А. Кент, изд. (2006). Справочник по промышленной химии и биотехнологии . Springer. п. 483 . ISBN 978-0-387-27842-1.
  5. ^ Марш, JP; Моссман, БТ; Driscoll, KE; Щинс, РФ; Борм, PJA (1 января 1994 г.). «Действие арамида, высокопрочного синтетического волокна, на респираторные клетки in vitro». Лекарственная и химическая токсикология . 17 (2): 75–92. DOI : 10.3109 / 01480549409014303 . PMID 8062644 . 
  6. ^ Дональдсон, К. (1 июля 2009 г.). «Ингаляционная токсикология п-арамидных фибрилл». Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 487–500. CiteSeerX 10.1.1.468.7557 . DOI : 10.1080 / 10408440902911861 . PMID 19545198 .  
  7. ↑ Дональдсон, Кен (22 июля 2009 г.). «Исправление: ингаляционная токсикология - арамидных фибрилл». Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 540. DOI : 10,1080 / 10408440903083066 .
  8. ^ Комитет по высокоэффективным структурным волокнам для современных композитов с полимерной матрицей, Национальный исследовательский совет (2005). Высокоэффективные структурные волокна для современных композитов с полимерной матрицей . Издательство национальных академий . п. 34. ISBN 978-0-309-09614-0.
  9. Перейти ↑ Ozawa S (1987). «Новый подход к волокнам с высоким модулем упругости и прочности» . Полимерный журнал . 19 : 199. DOI : 10,1295 / polymj.19.119 .
  10. ^ a b Кадольф, Сара Дж. Анна Л. Лэнгфорд (2002). «Текстиль». Pearson Education, Inc. Верхняя река Сэдл, штат Нью-Джерси .
  11. ^ Reisch, Marc S (2005). «Производители высокопроизводительного волокна отвечают требованиям военных и охранных компаний» . Новости химии и техники . 83 (31): 18–22. DOI : 10.1021 / СЕН-v083n050.p018 .
  12. ^ "238-032 Пояс" . www.stens.com . Проверено 7 мая 2020 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Х.А. Реглеро Руис; М. Триго-Лопес; ФК Гарсия; Дж. М. Гарсия (2017). «Функциональные ароматические полиамиды» . Полимеры . 9 (12): 414. DOI : 10,3390 / polym9090414 .
  • JWS Hearle (2000). Высокоэффективные волокна . Woodhead Publishing LTD., Абингтон, Великобритания - Текстильный институт . ISBN 978-1-85573-539-2.
  • Дотце Дж. Сиккема (2002). «Искусственные волокна сто лет: полимеры и дизайн полимеров». J Appl Polym Sci (83): 484–488.
  • Х. Хиллермайер и Х. Г. Вейланд (1977). «Арамидная пряжа для армирования пластиков». Пластика (11): 374–380.
  • DuPont и Teijin расширяют производство арамида - сентябрь 2004 г.