| Kevlar® (para-aramidi) | |
|---|---|
| Luokitus | |
| Reg. CAS-numero | 24938-64-5 |
| CHEBI | 82391 |
| Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Kevlar ( eng. Kevlar ) on DuPontin valmistama para-aramidikuitu (polyparafenyleenitereftalamidi) . Kevlar on erittäin kestävä. Kevlarin hankki ensimmäisenä Stephanie Kwolekin , amerikkalaisen kemistin ja DuPontin työntekijän ryhmä vuonna 1964, tuotantotekniikka kehitettiin vuonna 1965 ja teollinen tuotanto alkoi 1970-luvun alussa.
Kuidut syntetisoidaan matalassa lämpötilassa liuospolykondensaatiolla . Reagenssit lisätään jälkimmäiseen ja sekoitetaan aktiivisesti. Tästä liuoksesta polymeeri eristetään murun tai geelin muodossa, joka pestään ja kuivataan. Sitten polymeeri liuotetaan vahvoihin happoihin (esimerkiksi rikkiin). Tuloksena olevasta liuoksesta muodostetaan langat ja kuidut suulakepuristamalla (muodostetaan kehruurenkaiden kautta). Filamentit ja kuidut syötetään sitten kehruuhauteeseen, pestään ja kuivataan uudelleen.
Kevlarista valmistetaan useita laatuja [1] :
Alun perin materiaali kehitettiin autonrenkaiden vahvistamiseen , johon sitä käytetään edelleen. Lisäksi kevlaria käytetään vahvikekuituna komposiittimateriaaleissa , jotka ovat vahvoja ja kevyitä.
Kevlaria käytetään vahvistamaan kupari- ja kuituoptisia kaapeleita (kierre koko kaapelin pituudella estämään kaapelin venymistä ja repeytymistä), akustisissa kaiutinkartioissa sekä proteesi- ja ortopediteollisuudessa lisäämään hiilikuitujalan osien kulutuskestävyyttä .
Kevlar-kuitua käytetään myös vahvistavana komponenttina sekakankaissa , mikä antaa niistä saataville tuotteille kestävyyttä hankaus- ja leikkausvaikutuksille. Tällaisia kankaita käytetään erityisesti suojakäsineissä ja urheiluvaatteiden suojaosissa ( moottoriurheiluun , lumilautailuun jne.). ). Sitä käytetään myös kenkäteollisuudessa pistosuojattujen pohjallisten valmistukseen.
Materiaalin mekaaniset ominaisuudet tekevät siitä sopivan henkilökohtaisten panssarisuojausten (NIB) - luodinkestäviä liivejä ja panssaroituja kypäriä valmistukseen . 1970-luvun jälkipuoliskolla tehdyt tutkimukset osoittivat, että Kevlar-29-kuitu ja sen myöhemmät muunnelmat, kun niitä käytetään monikerroksisena kangas-polymeerisulun muodossa (kangas- ja muovikomposiitti), tarjoavat parhaan yhdistelmän energian absorptionopeudesta ja kestosta. vuorovaikutus iskulaitteen kanssa, mikä tarjoaa suhteellisen korkean tietyn massan, esteitä, luodinkestävän ja sirpaloitumisen kestävyyden indikaattoreita [2] . Tämä on yksi Kevlarin tunnetuimmista käyttötavoista.
Kevlarilla on suhteellisen pieni paino, ja sillä on merkittävä sisäinen kitkavoima, jonka avulla voit nopeasti haihduttaa kineettistä energiaa törmäyksessä muuttaen sen lämmöksi. Samaan aikaan se ei ohuuden vuoksi pysty pysäyttämään teräviä ja raskaita esineitä suurella vauhdilla, esimerkiksi kiväärin luotia tai bajonetin terää. Tästä syystä nykyaikaisissa armeijan luodinkestävissä liiveissä se yhdistetään teräksestä, titaanista tai keramiikasta valmistettuihin lisäsuojalevyihin, jotka ovat lyhytikäisiä, mutta voivat pelastaa sotilaan hengen taistelussa, sekä iskuja vaimentaviin elementteihin. vähentää kuorien panssaroituja vaikutuksia.
1970-luvulla yksi merkittävimmistä vartalopanssarikehityksen kehityksestä oli Kevlar-vahvistimen käyttö. US National Institute of Justice kehitti Kevlar-vartalopanssarin useiden vuosien aikana neljässä vaiheessa. Ensimmäinen askel oli testata kuitua nähdäkseen, voisiko se pysäyttää luodin. Toisessa vaiheessa määritettiin tarvittavien materiaalikerrosten lukumäärä estämään erikaliiperisten ja -nopeuksien luotien tunkeutuminen ja kehitettiin prototyyppiliivi, joka pystyy suojaamaan työntekijöitä yleisimmiltä uhilta: .38 Special ja .22 Long Rifle -luoti . Vuoteen 1973 mennessä kenttätestausta varten oli kehitetty seitsemänkerroksinen Kevlar-kuituliivi. Havaittiin, että kevlarin suojaominaisuudet heikkenivät märkänä. Kyky suojautua luoteja vastaan heikkeni myös ultraviolettivalolle, mukaan lukien auringonvalolle, altistumisen jälkeen. Kemiallinen pesu ja valkaisu heikensivät myös kankaan suojaavia ominaisuuksia, kuten myös toistuvat pesut. Näiden ongelmien kiertämiseksi on kehitetty vettä hylkivä liivi, joka on päällystetty kankaalla estämään altistumista auringonvalolle ja muille negatiivisille tekijöille.
1990-luvun alusta lähtien Kevlar on yleistynyt laivanrakennuksessa. Kevlarin teknisten vaikeuksien ja korkeiden kustannusten vuoksi sitä käytetään valikoivasti, vain laivojen yksittäisten osien valmistukseen, esimerkiksi vain köliosassa tai saumoja pitkin. Monet valmistajat (kuten telakat BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish Yacht, Zeelander Yachts), jotka valmistavat pienen määrän jahteja vuodessa, ovat siirtymässä järjestelmällisesti Kevlarin käyttöön. Yksi Kevlar-jahtien tuotannon johtajista pidetään[ kenen toimesta? ] italialainen telakka Cranchi, joka valmistaa 11-21 metrin kokoisia Kevlar-jahteja.
Kevlaria käytetään useiden miehittämättömien ilma-alusten suunnittelussa (esimerkiksi RQ-11 [3] ) suojan lisäämiseksi.
Kevlar säilyttää lujuuden ja kimmoisuuden alhaisissa lämpötiloissa aina kryogeeniseen (−196 °C) asti, lisäksi alhaisissa lämpötiloissa siitä tulee jopa hieman vahvempi.
Kuumennettaessa kevlar ei sula, vaan hajoaa suhteellisen korkeissa lämpötiloissa (430–480 °C). Hajoamislämpötila riippuu kuumennusnopeudesta ja lämpötilalle altistuksen kestosta. Korotetuissa lämpötiloissa (yli 150 °C) Kevlarin vahvuus heikkenee ajan myötä. Esimerkiksi 160°C:ssa vetolujuus laskee 10-20 % 500 tunnin kuluttua. 250°C:ssa Kevlar menettää 50 % lujuudestaan 70 tunnissa [4] .
| Tekstiilikuidut | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Luonnollinen (luonnollinen) |
| ||||||
| Kemiallinen |
| ||||||