Poliamidy aromatyczne to liniowe makrocząsteczki zbudowane z pierścieni aromatycznych połączonych wiązaniami amidowymi, w których co najmniej 85% wiązań amidowych jest bezpośrednio połączonych z dwoma pierścieniami aromatycznymi, a mniej niż 50% wiązań amidowych może być zastąpionych wiązaniami imidowymi. Włókna wykonane z tych aromatycznych długołańcuchowych polimerów poliamidowych są znane jakowłókna aramidowe.
Chlorek izoftaloilu rozpuszcza się w tetrahydrofuranie, a następnie dodaje w temperaturze pokojowej do energicznie mieszanego wodnego roztworu m-fenylenodiaminy i węglanu sodu. Reakcja polikondensacji zachodzi szybko na granicy faz w ciągu kilku minut, podczas których powstały kwas jest neutralizowany węglanem sodu. Po ochłodzeniu, oddzieleniu, przemyciu i wysuszeniu otrzymuje się polimer poli(m-fenylenoizoftalamidu).
Stosując dimetyloformamid (DMF) lub dimetyloacetamid (DMAc) jako rozpuszczalnik, m-fenylenodiaminę rozpuszcza się w małej ilości akceptora kwasu i schładza do temperatury 0–1°C. Następnie powoli dodaje się chlorek izoftaloilu, ciągle mieszając. Po zakończeniu reakcji dodaje się wodę w celu wytrącenia polimeru. Substancję stałą odsącza się, przemywa i suszy, otrzymując poli(m-fenylenoizoftalamid).
Polimer rozpuszcza się w DMF lub DMAc zawierającym pewne chlorki w celu przygotowania masy przędzalniczej. Roztwór następnie odwirowuje się metodą przędzenia na sucho. Przędzone włókna zawierają na powierzchni sole nieorganiczne i są wielokrotnie przemywane wodą. Następnie włókna rozciąga się 4–5 razy w temperaturze 300°C. Metodą tą można wytwarzać zarówno przędzę ciągłą, jak i włókno odcinkowe.
Zaprawę przędzalniczą reguluje się w temperaturze 22°C i wytłacza przez dyszę przędzalniczą z otworami 0,07 mm i 34 000 kapilarami do kąpieli koagulacyjnej w temperaturze 60°C zawierającej DMAc i chlorek wapnia (gęstość: 1,366 g/cm3). Powstałe włókna są myte, rozciągane 2–3 razy w gorącej wodzie, suszone na podgrzewanych walcach, a następnie rozciągane 1,5–1,8 razy na płycie gorącej o temperaturze 320°C w celu uzyskania produktów końcowych, głównie włókien ciętych.
Wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość Aramidu 1313 są porównywalne z włóknami nylonowymi i poliestrowymi.
Skurcz w suchym powietrzu w temperaturze 260°C wynosi około 1,7%, a we wrzącej wodzie około 2%. Tkaniny termoutwardzalne praktycznie nie kurczą się we wrzącej wodzie.
Aramid 1313jest z natury ognioodporny. Pali się tylko pod wpływem bezpośredniego płomienia i gaśnie samoczynnie po usunięciu płomienia.
Aramid 1313 jest odporny na większość kwasów, chociaż długotrwałe narażenie na kwas solny, azotowy lub siarkowy może zmniejszyć wytrzymałość. Jest również stabilny wobec zasad, z wyjątkiem mocnych zasad, takich jak wodorotlenek sodu, przy długotrwałym narażeniu. Wykazuje dobrą odporność na wybielacze, środki redukujące, fenol, kwas mrówkowy i wiele rozpuszczalników organicznych, takich jak aceton.
Puste włókna wykonane z aramidu 1313 można również stosować do odsalania w oparciu o zasady odwróconej osmozy.
Włókno poli(p-fenylenotereftalamidu) (PPTA) – Aramid 1414
Chemiczny wzór strukturalny PPTA
Aramid 1414 (znany w handlu jakoKevlar®) zostało po raz pierwszy wprowadzone na rynek w 1972 r. przez firmę DuPont jako aromatyczne włókno poliamidowe o wysokiej wytrzymałości, opracowane głównie do wzmacniania opon i innych wyrobów gumowych.
Stosowanymi monomerami są chlorek tereftaloilu i p-fenylenodiamina. Polimeryzację przeprowadza się metodą polikondensacji w roztworze w niskiej temperaturze przy użyciu słabo zasadowych rozpuszczalników, takich jak heksametylofosforamid (HMPA), DMAc lub N-metylo-2-pirolidon (NMP). W celu uzyskania wyższej masy cząsteczkowej powszechnie stosuje się mieszany układ rozpuszczalników HMPA i NMP (1:2 wagowo).
Polimeryzację prowadzi się w temperaturze 0–20°C w warunkach ściśle bezwodnych. Po reakcji polimer wytrąca się w wodzie, filtruje, przemywa, proszkuje i suszy, otrzymując polimer włóknotwórczy.
Masę przędzalniczą podgrzewa się do temperatury 70–90°C i wytłacza przez dyszę przędzalniczą, przechodząc przez szczelinę powietrzną o średnicy 0,52 cm, a następnie wprowadza do kąpieli koagulacyjnej o temperaturze około 10°C zawierającej 20–27% kwasu siarkowego.
Dzięki wysokiemu stopniowi orientacji molekularnej powstające włókna nie wymagają dodatkowego rozciągania i już wykazują doskonałe właściwości. Po dokładnym umyciu i wysuszeniu w temperaturze 150°C można je wykorzystać jako włókna kordów opon.
Aromatyczne włókna poliamidowe (włókna aramidowe) stanowią wiodącą klasę materiałów o wysokich parametrach użytkowych. Dzięki wyjątkowej wytrzymałości mechanicznej, odporności cieplnej, stabilności chemicznej i unikalnym właściwościom funkcjonalnym odgrywają niezastąpioną rolę w wielu gałęziach przemysłu. Od Aramidu 1313 do filtracji w wysokich temperaturach i odzieży ochronnej po Aramid 1414 do wzmacniania opon i kompozytów, materiały te w dalszym ciągu napędzają postęp technologiczny w zastosowaniach o wysokiej wydajności.
