Арамидните влакна, скратено од ароматични полиамидни влакна, се наведени меѓу четирите високо-перформансни влакна кои се приоритетни за развој во Кина, заедно со јаглеродните влакна, полиетиленските влакна со ултра висока молекуларна тежина (UHMWPE) и базалтните влакна. Како и обичниот најлон, арамидните влакна припаѓаат на семејството полиамидни влакна, со амидни врски во главниот молекуларен ланец. Клучната разлика е во поврзувањето: амидните врски на најлонот се поврзани со алифатични групи, додека арамидните се конјугирани со бензенски прстени. Оваа посебна молекуларна структура им дава на арамидните влакна екстремно висока аксијална цврстина (>20cN/dtex) и модул (>500GPa), што ги прави претпочитан материјал за зајакнување на врвни кабли.
Видови на арамидни влакна
Арамидни влакнаглавно вклучува целосно ароматични полиамидни влакна и хетероциклични ароматични полиамидни влакна, кои понатаму можат да се категоризираат на орто-арамид, пара-арамид (PPTA) и мета-арамид (PMTA). Меѓу нив, мета-арамидот и пара-арамидот се оние кои се индустријализирани. Од перспектива на молекуларната структура, главната разлика помеѓу овие два лежи во положбата на јаглеродниот атом во бензенскиот прстен на кој е поврзана амидната врска. Оваа структурна разлика води до значителни разлики во механичките својства и термичката стабилност.
Пара-арамид
Пара-арамид, или поли(p-фенилен терефталамид) (PPTA), познат во Кина и како Aramid 1414, е линеарен високополимер со повеќе од 85% од неговите амидни врски директно поврзани со ароматични прстени. Најкомерцијално успешните пара-арамидни производи се Kevlar® на DuPont и Twaron® на Teijin, кои доминираат на глобалниот пазар. Тоа беше првото влакно произведено со употреба на раствор од течно кристално полимерно предење, воведувајќи нова ера на високо-перформансни синтетички влакна. Во однос на механичките својства, неговата затегнувачка цврстина може да достигне 3,0–3,6 GPa, модул на еластичност 70–170 GPa и издолжување при кинење 2–4%. Овие исклучителни карактеристики му даваат незаменливи предности во зајакнувањето на оптичките кабли, балистичката заштита и други области.
Мета-Арамид
Мета-арамид, или поли(м-фенилен изофталамид) (PMTA), познат и во Кина како Арамид 1313, е водечко органско влакно отпорно на високи температури. Неговата молекуларна структура се состои од амидни групи што поврзуваат мета-фениленски прстени, формирајќи цик-цак линеарен ланец стабилизиран со силни меѓумолекуларни водородни врски во 3D мрежа. Оваа структура му дава на влакното одлична отпорност на пламен, термичка стабилност и отпорност на зрачење. Типичен производ е Nomex® на DuPont, со ограничен индекс на кислород (LOI) од 28–32, температура на стаклен премин од околу 275°C и континуирана работна температура над 200°C, што го прави широко користен во огноотпорни кабли и материјали за изолација на високи температури.
Извонредни својства на арамидни влакна
Арамидните влакна нудат ултра-висока цврстина, висок модул, отпорност на топлина, отпорност на киселини и алкалии, мала тежина, изолација, отпорност на стареење, долг животен циклус, хемиска стабилност, без стопени капки за време на согорување и емисии на нетоксични гасови. Од перспектива на примена на кабли, пара-арамидот го надминува мета-арамидот во термичка отпорност, со континуиран работен температурен опсег од -196 до 204°C и без распаѓање или топење на 500°C. Најзначајните својства на пара-арамидот вклучуваат ултра-висока цврстина, висок модул, отпорност на топлина, хемиска отпорност и мала густина. Неговата цврстина надминува 25 g/dtex - 5 до 6 пати поголема од онаа на висококвалитетниот челик, 3 пати поголема од онаа на фибергласот и двојно поголема од онаа на високоцврстиот најлонски индустриски предиво. Неговиот модул е 2-3 пати поголем од оној на челикот или фибергласот и 10 пати поголем од најлонот со висока цврстина. Тој е двојно поцврст од челичната жица и тежи само околу 1/5, што го прави особено погоден за употреба како засилување во оптички кабли, подморски кабли и други врвни типови кабли.
Механички својства на арамидни влакна
Мета-арамидот е флексибилен полимер со цврстина на кинење поголема од обичниот полиестер, памук или најлон. Има висока стапка на издолжување, меко чувство при рака, добра способност за предење и може да се произведе во кратки влакна или филаменти со различен дениер. Може да се преде во ткаенини и неткаени материјали со користење на стандардни текстилни машини и да се обработи за да се задоволат потребите за заштитна облека во различни индустрии. Во електричната изолација, се издвојуваат својствата на мета-арамидот што е отпорен на пламен и топлина. Со LOI поголем од 28, тој нема да продолжи да гори откако ќе го напушти пламенот. Неговата отпорност на пламен е својствена за неговата хемиска структура, што го прави трајно отпорен на пламен - отпорен на губење на перформансите поради перење или долготрајна употреба. Мета-арамидот има одлична термичка стабилност, со континуирана употреба на 205°C и силно задржување на цврстината дури и на температури над 205°C. Неговата температура на распаѓање е висока и не се топи или капе на високи температури, туку почнува да се карбонизира само над 370°C. Овие својства го прават идеален за изолација и зајакнување кај кабли отпорни на високи температури или кабли отпорни на пожар.
Хемиска стабилност на арамидни влакна
Мета-арамидот има одлична отпорност на повеќето хемикалии и концентрирани неоргански киселини, иако е чувствителен на концентрирани сулфурни и азотни киселини. Исто така, има добра отпорност на алкалии на собна температура.
Отпорност на зрачење на арамидни влакна
Мета-арамидот покажува исклучителна отпорност на зрачење. На пример, при продолжено изложување на ултравиолетова светлина од 1,2×10⁻² W/cm² и гама зраци од 1,72×10⁸ радијан, неговата јачина останува непроменета. Оваа извонредна отпорност на зрачење го прави особено погоден за кабли што се користат во нуклеарни централи и вселенски летала.
Издржливост на арамидни влакна
Мета-арамидот, исто така, покажува одлична отпорност на абење и хемикалии. По 100 перења, ткаенината направена од домашно произведен мета-арамид задржува над 85% од својата оригинална отпорност на кинење. Кај кабловските апликации, оваа издржливост обезбедува долгорочна механичка и електрична стабилност на перформансите.
Примени на арамидни влакна
Арамидните влакна се широко користени во воздухопловната, автомобилската, електромеханичката, градежната и спортската индустрија на Кина поради нивните одлични механички својства, отпорност на високи температури и хемиска стабилност. Се сметаат за клучен материјал за идниот развој на високо-перформансните индустрии. Особено, арамидот игра незаменлива улога во областите на комуникациски оптички кабли, енергетски кабли, кабли отпорни на високи температури, подморски кабли и специјализирани кабли.
Воздухопловните и воените области
Арамидните влакна се одликуваат со мала густина, висока цврстина и одлична отпорност на корозија. Широко се применуваат во структурните компоненти на воздухопловните возила, како што се куќиштата на ракетните мотори и широкопојасните структури на радомот. Неговите композитни материјали покажуваат одлична отпорност на удар и транспарентност на електромагнетни бранови, значително намалувајќи ја тежината на авионите и зголемувајќи ја безбедноста. Во одбранбениот сектор, арамидот се користи во панцири, шлемови и контејнери отпорни на експлозии, што го прави водечки материјал за следната генерација лесна воена заштита.
Градежништво и транспортни области
Во градежната индустрија, арамидните влакна се користат за структурно зајакнување и мостовни кабелски системи поради нивната мала тежина, флексибилност и отпорност на корозија. Особено се ефикасни во зајакнувањето на неправилните структури. Во транспортот, арамидот се применува во ткаенините за гуми за автомобили и авиони. Гумите зајакнати со арамид нудат висока цврстина, отпорност на прободување, отпорност на топлина и долг век на траење, задоволувајќи ги барањата за перформанси на современите брзи возила и авиони.
Електрична, електронска и кабелска индустрија
Арамидните влакна имаат особено истакнати примени во електричниот, електронскиот и производствениот сектор за жици и кабли, особено во следниве области:
Затегнувачки елементи во оптички кабли: Со висока затегнувачка цврстина и модул на цврстина, арамидните влакна служат како затегнувачки елемент во комуникациските оптички кабли, заштитувајќи ги деликатните оптички влакна од деформација под напнатост и обезбедувајќи стабилен пренос на сигналот.
Зајакнување кај каблите: Кај специјализираните кабли, подморските кабли, енергетските кабли и каблите отпорни на високи температури, арамидот најчесто се користи како централен елемент за зајакнување или слој на оклоп. Во споредба со металните засилувања, арамидот нуди супериорна цврстина при помала тежина, значително подобрувајќи ја цврстината на истегнување на кабелот и механичката стабилност.
Изолација и отпорност на пламен: Арамидните композити поседуваат одлична диелектрична и термичка стабилност. Тие се широко користени во слоеви за изолација на кабли, пламен-отпорни обвивки и обвивки без халогени со низок чад. Арамидната хартија, откако е импрегнирана со изолационен лак, се комбинира со природна мика за употреба во мотори и трансформатори отпорни на високи температури.
Огноотпорни и кабли за железнички транзит: Вродената отпорност на пламен и толеранција на топлина на арамидните влакна ги прави идеални за употреба во бродски кабли, железнички транзитни кабли и нуклеарни противпожарни кабли, каде што безбедносните стандарди се строги.
ЕМС и намалување на тежината: Одличната електромагнетна транспарентност и ниската диелектрична константа на арамидот го прават погоден за слоеви од електромагнетна микроелектронска компатибилност, радарски радоми и компоненти за оптоелектронска интеграција, помагајќи да се подобри електромагнетната компатибилност и да се намали тежината на системот.
Други апликации
Поради високата содржина на ароматични прстени, арамидните влакна нудат извонредна хемиска стабилност и отпорност на корозија, што ги прави погодни за морски јажиња, кабли за дупчење нафта и надземни оптички кабли за пренос во сурови средини. Исто така, широко се користат во премиум спортска опрема, заштитна опрема и автомобилски сопирачки плочки, и сè повеќе се прифаќаат како еколошка алтернатива на азбестот во апликации за запечатување и изолација, термоизолациски панели и други компоненти за запечатување, обезбедувајќи и перформанси и еколошка безбедност.
Време на објавување: 31 јули 2025 година