Tkanina aramidowa jest wykorzystywana głównie do produkcji sprzętu ochronnego, takiego jak kamizelki kuloodporne, odzież chroniąca przed przebiciem, hełmy itp. Może być również stosowana do produkcji wyrobów odpornych na wysokie temperatury i korozję, takich jak materiały filtracyjne odporne na wysokie temperatury, pokrywy zaworów i uszczelki.
Czym jest włókno aramidowe?
Pełna nazwa włókna aramidowego to „aromatyczne włókno poliamidowe”, co odnosi się do długołańcuchowego syntetycznego włókna poliamidowego, którego wiązanie amidowe jest bezpośrednio połączone z pierścieniem benzenowym. Wiązanie amidowe jest połączone z pierścieniem aromatycznym lub pochodnymi pierścienia aromatycznego. Jest to nowy rodzaj specjalnego materiału polimerowego o wyjątkowych właściwościach, takich jak odporność na wysoką temperaturę, wysoka wytrzymałość, wysoki moduł i izolacja. Obecnie na rynku dostępne są dwa rodzaje włókien aramidowych, które osiągnęły szeroki zakres zastosowań komercyjnych i produkcji, mianowicie meta-aramid i para-aramid.
Meta-aramid ma doskonałą stabilność termiczną, ognioodporność, izolację elektryczną, stabilność chemiczną i odporność na promieniowanie. Pełna nazwa włókna meta-aramidowego to włókno „poli-m-fenylenoizoftalamidowe” (MPIA), które jest organicznym włóknem polimerowym syntetyzowanym z chlorku izoftaloilu i m-fenylenodiaminy. Meta-aramid ma długoterminową stabilność termiczną, co jest jego najważniejszą cechą. Może być stosowany w wysokiej temperaturze 200°C przez długi czas bez starzenia i ma doskonałą stabilność wymiarową. Meta-aramid ma wewnętrzną ognioodporność, jego indeks graniczny tlenu (LOI) wynosi >28%, nie zapala się samoistnie, nie topi się ani nie wytwarza stopionych kropel w powietrzu i gaśnie samoistnie po opuszczeniu płomienia. Włókno meta-aramidowe ma doskonałą izolację elektryczną, a napięcie przebicia papieru izolacyjnego z niego wykonanego może osiągnąć 20 kV/mm; włókno meta-aramidowe ma doskonałą odporność na korozję i promieniowanie. Ponadto włókno meta-aramidowe charakteryzuje się niską sztywnością i dużym wydłużeniem, dzięki czemu może być przetwarzane przy użyciu konwencjonalnych maszyn tekstylnych.
Para-aramid ma doskonałe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość właściwa, wysoki moduł sprężystości, odporność na wysoką temperaturę i ognioodporność, i jest znane jako trzy wysokowydajne włókna na świecie razem z włóknem węglowym i polietylenem o wysokiej wytrzymałości i wysokim module sprężystości. Wytrzymałość na rozciąganie para-aramidu jest 6 razy większa od wytrzymałości drutu stalowego, 2~3 razy większa od wytrzymałości włókna szklanego i nylonowej przędzy przemysłowej o wysokiej wytrzymałości; moduł sprężystości jest 2~3 razy większy od wytrzymałości drutu stalowego i włókna szklanego oraz 10 razy większy od wytrzymałości nylonowej przędzy przemysłowej; Jego gęstość stanowi tylko około 1/5 gęstości drutu stalowego. Para-aramid ma dobrą odporność na uderzenia, odporność na korozję i odporność na zmęczenie, i jest znany jako „włókno kuloodporne”. Odporność cieplna para-aramidu jest wyższa niż meta-aramidu. Po setkach godzin w wysokiej temperaturze 200°C nadal może zachować swoją pierwotną wytrzymałość i nie ulegnie rozkładowi ani stopieniu w wysokiej temperaturze 560°C. Z punktu widzenia ochrony środowiska paraaramid ma stabilną strukturę i nie ulega łatwo degradacji, co dodatkowo utrudnia jego recykling i utylizację, a także negatywnie wpływa na środowisko na późniejszym etapie.
Aeronautyka
Włókno aramidowe ma niską gęstość, wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na korozję. Może być używane do produkcji obudów silników rakietowych do pocisków, materiałów transmitujących fale szerokopasmowe do kadłubów, skrzydeł głównych i usterzeń samolotów i statków kosmicznych oraz elementów konstrukcyjnych, które mogą wytrzymać siły uderzenia. Włókno aramidowe może być również używane do produkcji drugorzędnych materiałów konstrukcyjnych do dużych samolotów, takich jak drzwi kabiny, okna, skrzydła, powierzchnie kadłuba owiewki itp., a także do produkcji sufitów i ścian magazynowych w samolocie w celu zmniejszenia jego masy.
Wielowarstwowa płyta o strukturze plastra miodu przygotowana przez impregnację tkaniny aramidowej żywicą epoksydową w celu utworzenia prepregu aramidowego i bezpośredniego połączenia ze strukturą plastra miodu lub pianki ma wyjątkową odporność na uderzenia i przepuszczalność fal elektromagnetycznych. Superhybrydowy laminat kompozytowy utworzony przez nakładanie i prasowanie na gorąco włókna aramidowego, cienkiej płyty aluminiowej i włókniny epoksydowej ma niezwykle wysoki moduł właściwy i wytrzymałość właściwą, a jego trwałość przeciwzmęczeniowa jest od 100 do 1000 razy większa niż płyty ze stopu aluminium. Może być stosowany w kadłubach samolotów i innych częściach. Materiał kompozytowy wzmocniony żywicą przygotowany z włókna aramidowego jest nakładany na korpus samolotu pasażerskiego, co może znacznie zmniejszyć całkowitą masę samolotu.
Ich główną zaletą jest to, że są bardzo wytrzymałe i lekkie, co może zmniejszyć całkowitą masę samolotu, zwiększyć bezpieczeństwo, poprawić wydajność zużycia paliwa i zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza. Ponadto aramid i jego materiały kompozytowe są odporne na korozję, co może zapewnić bezpieczeństwo samolotu w trudnych warunkach bez problemów, takich jak gromadzenie się wody, zamarzanie lub korozja.
Przyszły trend rozwoju włókien aramidowych i ich materiałów kompozytowych w projektowaniu konstrukcji lotniczych jest również bardzo imponujący. Ze względu na liczne zalety aramidu i jego materiałów kompozytowych w projektowaniu konstrukcji lotniczych, mogą one niemal zastąpić materiały stalowe i aluminiowe pod względem wydajności i bezpieczeństwa, a także mogą osiągnąć większą elastyczność w projektowaniu konstrukcyjnym i procesie produkcyjnym. Ponadto masa aramidu i jego materiałów kompozytowych również maleje, co sprawi, że samolot będzie lżejszy i bardziej zwrotny w powietrzu.
Pole wojskowe
Materiały kompozytowe aramidowe można stosować do produkcji obudów silników rakietowych na paliwo stałe, zbiorników ciśnieniowych, kokpitów statków kosmicznych, okrętów podwodnych, kuloodpornych pojazdów opancerzonych, kuloodpornych pojazdów do transportu gotówki, kuloodpornych paneli, kuloodpornych hełmów, kamizelek kuloodpornych itp.
Włókna aramidowe, włókna węglowe i włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej nazywane są trzema włóknami o wysokiej wydajności. Są szeroko stosowane w przemyśle obronnym i cywilnym, a także są materiałami strategicznymi dla silnego kraju i silnej armii. Produkty są głównie stosowane w dziedzinie światłowodów i kabli, taśm linowych, materiałów szkieletowych, materiałów kompozytowych, materiałów uszczelniających ciernych, tekstyliów i ochrony kuloodpornej, a standardową konfiguracją jest kamizelka kuloodporna.
Kamizelki kuloodporne i hełmy kuloodporne wykonane z włókien aramidowych mogą zastąpić staromodne kamizelki nylonowe i hełmy czołgowe. Dodanie odpowiedniej ilości aramidu do kamizelek kuloodpornych i hełmów może nie tylko sprawić, że będą one małe i lekkie, ale także zwiększyć ich właściwości kuloodporne o 40%. Miękka kamizelka kuloodporna wykonana z wysokiej jakości kuloodpornej włókniny aramidowej i wysokowydajnej folii polietylenowej ma lepsze właściwości kuloodporne i odporność na ciepło niż włókno polietylenowe o bardzo dużej masie cząsteczkowej. Włókna aramidowe można również łączyć z innymi materiałami (takimi jak metale, ceramika itp.), aby tworzyć różne wytrzymałe, odporne na uderzenia zbiorniki przeciwwybuchowe, tarcze kuloodporne i płyty pancerne kuloodporne itp. Ponadto tkanina z włókien aramidowych jest połączona z wewnętrzną ścianą konstrukcji, co może skutecznie pochłaniać falę uderzeniową i zapobiegać uszkodzeniom ludzkiego ciała przez odłamki.
Elektronika i elektronika
Ze względu na stosunkowo późne rozpoczęcie badań nad materiałami aramidowymi w moim kraju, technologia ta rozwijała się szybko. Obecnie rozwijany satelita APSTAR-2R wykorzystuje warstwę pośrednią o strukturze plastra miodu jako powierzchnię odbijającą anteny. Wewnętrzna i zewnętrzna powłoka anteny wykorzystuje materiały para-aramidowe, a wstawka wykorzystuje aramid o strukturze plastra miodu. W procesie produkcyjnym radaru samolotu para-aramid jest używany, aby wykorzystać dobre właściwości transmisji fal tego materiału i niski współczynnik rozszerzalności, dzięki czemu częstotliwość reflektora może spełniać podwójne wymagania jego własnej struktury i funkcji. ESA opracowała dwukolorowy reflektor podtypu o średnicy 1,1 m. Wykorzystuje on strukturę meta-plastra miodu w strukturze kanapkowej i wykorzystuje materiał aramidowy jako powłokę. Temperatura żywicy epoksydowej tej struktury może osiągnąć 25°C, a stała dielektryczna wynosi 3,46. Współczynnik strat wynosi 0,013, strata odbicia łącza transmisyjnego tego rodzaju reflektora wynosi zaledwie 0,3 dB, a strata sygnału transmisyjnego wynosi 0,5 dB.
Laminowane podłoże wykonane z włókna aramidowego i żywic epoksydowych, fenolowych, poliimidowych i innych ma wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej dopasowany do ceramiki i nie powoduje pęknięć pod wpływem rozszerzalności cieplnej i kurczenia się, a także może być używane do produkcji technologii montażu powierzchniowego. Specjalna płytka drukowana w nim sprzyja miniaturyzacji i lekkości sprzętu elektronicznego. Wykorzystując cechy wysokiej wytrzymałości i odporności na wysoką temperaturę włókna aramidowego, jest ono stosowane jako „element naprężający” w światłowodzie, który może chronić małe i delikatne włókno optyczne przed wydłużeniem i odkształceniem, gdy jest poddawane naprężeniu, i nie będzie miało wpływu na transmisję światła. Produkt kompozytowy z włókna aramidowego i włókna węglowego ma dobrą przetwarzalność i właściwości półprzewodnikowe oraz może wytrzymać wysoką temperaturę. Jest najczęściej stosowany do wytwarzania materiałów do redukcji pól elektrycznych w urządzeniach wysokonapięciowych. Po zaimpregnowaniu lakierem izolacyjnym papier aramidowy charakteryzuje się dobrymi właściwościami izolacyjnymi, a w połączeniu z naturalną płytą mikową jest stosowany jako materiał izolacyjny w silnikach odpornych na działanie wysokich temperatur.
Inne pola
Włókna aramidowe zawierają dużą liczbę pierścieni benzenowych w swoich cząsteczkach, które mają dobrą stabilność chemiczną, odporność na korozję, wysoką wytrzymałość właściwą, są lekkie i mocne, i mogą być używane do produkcji kabli do statków morskich i głębokich odwiertów naftowych. Wykorzystaj wysoką odporność temperaturową i odporność na zmęczenie włókien aramidowych do produkcji wysokiej jakości rakiet, wędek, sań, nart, kijków narciarskich, łuków i strzał, łodzi wiosłowych, kijów golfowych itp., a także mogą być używane do produkcji butów górskich do uprawiania sportów w trudnych warunkach Buty, rękawice bokserskie, kaski wyścigowe, karoserie samochodów wyścigowych itp. Ponieważ azbest stanowi poważne zagrożenie dla ludzkiego układu oddechowego, włókna aramidowe mogą być używane zamiast azbestu do produkcji wzmocnionych gumowych płyt uszczelniających i innych uszczelnień, które są używane do wkładek i pierścieni hamulców samochodowych.
Wraz z coraz większą liczbą typów sprzętu tekstylnego, technologia produkcji przemysłu tekstylnego również rozwijała się coraz bardziej. Tkanina aramidowa to rodzaj włókna, który został opracowany wcześnie, jest szeroko stosowany, produkowany na dużą skalę i szybko się rozwija. Tkanina aramidowa to wysokowydajna tkanina włóknista o cechach odporności na ciepło, odporności na korozję chemiczną, odporności na promieniowanie, ognioodporności i wysokiej wytrzymałości. Dlatego ma szeroki zakres zastosowań w przemyśle, wojsku, ochronie przeciwpożarowej, lotnictwie i innych dziedzinach.
Przemysł: Tkanina aramidowa może być używana do produkcji produktów odpornych na wysokie temperatury i korozję, takich jak materiały filtracyjne do wysokich temperatur, pokrywy zaworów i uszczelki. Ponadto w przemyśle tekstylnym, petrochemicznym, elektronicznym, stoczniowym i innych gałęziach przemysłu tkanina aramidowa jest również powszechnie stosowanym materiałem.
Aspekty wojskowe: Tkaniny aramidowe są głównie używane do produkcji sprzętu ochronnego, takiego jak kamizelki kuloodporne, kamizelki chroniące przed pchnięciami i hełmy. Ponieważ tkanina aramidowa ma doskonałą wytrzymałość i odporność na ciepło, może skutecznie chronić żołnierzy przed kulami, pociskami i innymi atakami.
W zakresie ochrony przeciwpożarowej: tkanina aramidowa może być stosowana jako pas przeciwpożarowy, kurtyna przeciwpożarowa i inne materiały. Ponieważ sama tkanina aramidowa ma właściwości trudnopalne, może skutecznie zapobiegać pożarom po ich wystąpieniu.
Lotnictwo i kosmonautyka: Tkaniny aramidowe można stosować do produkcji produktów o wysokiej wytrzymałości i odporności na wysokie temperatury, takich jak siedzenia samolotów, skafandry kosmiczne i spadochrony. Tkaniny aramidowe można również stosować jako materiały na osłony przeciwsłoneczne satelitów, materiały termoizolacyjne rakiet itp.
