آرامید 1313 و آرامید 1414

آرامید نوع جدیدی از الیاف مصنوعی با تکنولوژی بالا با خواص عالی مانند استحکام فوق العاده بالا، مدول بالا، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اسید و قلیایی و وزن سبک است. 2 تا 3 برابر سیم فولادی، چقرمگی آن 2 برابر سیم فولادی است و وزن آن تنها حدود 1/5 سیم فولادی است. در دمای 560 درجه تجزیه و ذوب نمی شود. عملکرد عایق و ضد پیری خوبی دارد و چرخه عمر طولانی دارد. کشف الیاف آرامید یک فرآیند تاریخی بسیار مهم در صنعت مواد تلقی می شود.

الیاف نسوز – آرامید 1313

آرامید 1313 برای اولین بار توسط DuPont ایالات متحده با موفقیت توسعه یافت و در سال 1967 صنعتی شد. این محصول با نام Nomex® (Nomex) ثبت شده است. این فیبر نرم، سفید، باریک، کرکی و براق است. ظاهر آن هیچ تفاوتی با الیاف شیمیایی معمولی ندارد، اما "عملکردهای ویژه" فوق العاده ای در یک بدن دارد:

پایداری حرارتی طولانی مدت

بارزترین ویژگی آرامید 1313 مقاومت در برابر دمای بالا است. می توان برای مدت طولانی در دمای بالای 220 درجه بدون پیری استفاده کرد. خواص الکتریکی و مکانیکی آن تا 10 سال قابل حفظ است و پایداری ابعادی آن عالی است. نرخ انقباض حرارتی تنها 1 درصد در حدود درجه است و هنگامی که برای مدت کوتاهی در معرض دمای بالای 300 درجه قرار می گیرد، منقبض، شکننده، نرم یا ذوب نمی شود. فقط در دمای قوی بالای 370 درجه شروع به تجزیه می کند و در حدود 400 درجه شروع به کربن شدن می کند. ، چنین پایداری حرارتی بالایی در الیاف فعلی مقاوم در برابر حرارت آلی منحصر به فرد است.

بازدارندگی فوق العاده در شعله

می دانیم که درصد حجم اکسیژن مورد نیاز برای سوختن یک ماده در هوا را شاخص اکسیژن محدود می نامند و هر چه شاخص محدود کننده اکسیژن بیشتر باشد، بازدارندگی شعله آن بهتر است. معمولاً میزان اکسیژن هوا 21 درصد و شاخص اکسیژن محدود الیاف آرامید 1313 بیشتر از 28 درصد است. این یک فیبر مقاوم در برابر شعله است، بنابراین در هوا نمی سوزد، از احتراق پشتیبانی نمی کند و خاصیت خود خاموش شدن دارد. این ویژگی ذاتی ناشی از ساختار مولکولی خود آرامید 1313 را به طور دائمی مقاوم در برابر شعله می کند، بنابراین به "الیاف نسوز" شهرت دارد.

عایق الکتریکی عالی

ثابت دی الکتریک فیبر آرامید 1313 بسیار کم است و استحکام دی الکتریک ذاتی آن را قادر می سازد تا عایق الکتریکی عالی را در شرایط دمای بالا، دمای پایین و رطوبت بالا حفظ کند. ولتاژ شکست کاغذ عایق تهیه شده با آن می تواند به 100،{2}} ولت/ ㎜ برسد، بهترین ماده عایق شناخته شده در سراسر جهان است.

پایداری شیمیایی عالی

آرامید 1313 یک ماکرومولکول خطی است که از پیوندهای آمیدی تشکیل شده است که گروه های آریل را به هم متصل می کند. در کریستال آن، پیوندهای هیدروژنی در دو صفحه قرار گرفته اند تا ساختاری سه بعدی را تشکیل دهند. این پیوند هیدروژنی قوی ساختار شیمیایی آن را بسیار پایدار می کند و می تواند در برابر اکثر اسیدهای معدنی با غلظت بالا و سایر مواد شیمیایی، هیدرولیز و خوردگی بخار مقاوم باشد.

خواص مکانیکی عالی

آرامید 1313 یک ماده پلیمری انعطاف پذیر است. سفتی کم و کشیدگی زیاد آن باعث می‌شود که قابلیت چرخش آن مانند الیاف معمولی باشد. می توان آن را به پارچه های مختلف یا پارچه های نبافته توسط ماشین های ریسندگی معمولی پردازش کرد و در برابر سایش و پارگی مقاوم است. بسیار گسترده

مقاومت در برابر تشعشع فوق العاده

آرامید 1313 مقاومت بسیار خوبی در برابر پرتوهای , χ و اشعه ماوراء بنفش دارد. با تابش اشعه ایکس 50 کیلوولت به مدت 100 ساعت، استحکام فیبر 73 درصد از حالت اولیه باقی می ماند و در این زمان پلی استر یا نایلون قبلاً تبدیل به پودر شده است. ساختار شیمیایی منحصر به فرد و پایدار فیبر آرامید 1313 را با عملکرد عالی می بخشد. از طریق استفاده همه جانبه از این ویژگی ها، مجموعه ای از عملکردهای جدید و محصولات جدید به طور مداوم توسعه یافته اند و زمینه های کاربردی گسترده تر و گسترده تر می شوند و محبوبیت بیشتر و بیشتر می شود.

لباس محافظ مخصوص

پارچه آرامید 1313 در اثر آتش سوزی نمی سوزد، چکه نمی کند و دود نمی کند و خاصیت نسوز عالی دارد. به خصوص هنگام مواجهه با دمای بالا و ناگهانی 900-1500 درجه، سطح پارچه به سرعت کربن شده و ضخیم می شود و یک مانع عایق حرارتی منحصر به فرد را برای محافظت از پوشنده در برابر فرار تشکیل می دهد. اگر مقدار کمی الیاف ضد الکتریسیته ساکن یا الیاف آرامید 1414 اضافه شود، می تواند به طور موثری از ترکیدن پارچه جلوگیری کند و از خطراتی مانند قوس صاعقه، قوس الکتریکی، الکتریسیته ساکن و شعله جلوگیری کند. از الیاف رنگی آرامید 1313 می توان برای ساخت انواع لباس های محافظ ویژه مانند لباس پرواز، لباس رزم پدافند شیمیایی، لباس آتش نشانی و لباس کار جلوی کوره، لباس کار جوشکاری برقی، لباس برابر فشار، لباس کار محافظ در برابر تشعشع، لباس محافظ شیمیایی، لباس های محافظ فشار قوی و غیره. هوانوردی، هوافضا، لباس های نظامی، حفاظت از آتش، پتروشیمی، برق، گاز، متالورژی، مسابقه و بسیاری از زمینه های دیگر. علاوه بر این، در کشورهای توسعه‌یافته، پارچه‌های آرامید به‌عنوان منسوجات هتل، پاساژهای نجات، تزئینات نسوز خانه، روکش‌های میز اتو، دستکش‌های آشپزخانه و لباس خواب ضد شعله برای محافظت از سالمندان و کودکان کاربرد فراوانی دارند.

مواد فیلتر با دمای بالا

مقاومت در برابر دمای بالا، پایداری ابعادی و مقاومت شیمیایی الیاف آرامید 1313 باعث شده است که در زمینه مواد فیلتر با دمای بالا جایگاه پیشرو را به خود اختصاص دهد. مواد صافی آرامید به طور گسترده در کارخانه های شیمیایی، نیروگاه های حرارتی، کارخانه های کربن سیاه، کارخانه های سیمان، کارخانه های آهک، کارخانه های کک سازی، کارخانه های ذوب، کارخانه های آسفالت، کارخانه های رنگ آمیزی و دودکش های با دمای بالا و هوای گرم در کوره های قوس الکتریکی، نفت استفاده می شود. دیگهای بخار و زباله سوز. فیلتر کردن نه تنها می تواند به طور موثر گرد و غبار را حذف کند، بلکه در برابر فرسایش شیمیایی بخارات مضر مقاومت می کند و در عین حال به بازیابی فلزات گرانبها کمک می کند.

مواد ساختار لانه زنبوری

از کاغذ مواد ساختاری آرامید 1313 می توان برای ساخت تخته های ساختاری لانه زنبوری چند لایه بیونیک استفاده کرد که دارای نسبت مقاومت به وزن و نسبت سختی به وزن (حدود 9 برابر فولاد) هستند. مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر پیری و نفوذپذیری امواج الکترومغناطیسی خوب برای ساخت مواد انتقال دهنده امواج باند پهن و قطعات ساختاری تحت تنش بزرگ (مانند بال، فیرینگ، پوشش کابین، درها و غیره) در هواپیما، موشک و ماهواره مناسب است. کف ها، محفظه های بار و دیوارهای جداکننده و غیره)، همچنین برای ساخت سازه های ساندویچی برای قایق های تفریحی، قایق های مسابقه ای، قطارهای پرسرعت و سایر الزامات با کارایی بالا مناسب هستند.

فیبر ضد گلوله - آرامید 1414

تقریباً همزمان با اختراع آرامید 1313، DuPont یک فیبر مصنوعی با کارایی بالا دیگر را توسعه داد - aramid 1414 در اواخر دهه 1960. محصول آن اولین بار در سال 1972 به بازار آمد و Kevlar® (Kevlar) نام گرفت.

آرامید 1414 ظاهری به رنگ زرد طلایی دارد و مانند یک نخ فلزی براق به نظر می رسد، اما در واقع یک پلیمر کریستال مایع است که از مولکول های بلند سفت و سخت تشکیل شده است. از آنجایی که زنجیره‌های مولکولی آن در جهت طولی بسیار جهت‌گیری شده‌اند و نیروی اتصال بین زنجیره‌ای بسیار قوی دارند، به فیبر استحکام بی‌سابقه، مدول بالا و مقاومت در برابر دمای بالا می‌بخشد.

کشف آرامید 1414 نقطه عطف مهمی در توسعه دنیای مادی محسوب می شود. آرامید 1414 استحکام بسیار بالایی دارد، بیش از 28 گرم در دنیر، 5 تا 6 برابر فولاد مرغوب، 2 تا 3 برابر مدول فولاد یا الیاف شیشه، 2 برابر چقرمگی فولاد، و فقط وزن فولاد. 1/5. (استحکام و چقرمگی آرامید 1414 نیز برش و پردازش آن را بسیار دشوار می کند و به ابزارهای ویژه گران قیمت نیاز دارد).

آرامید 1414 دارای محدوده دمایی بسیار گسترده برای استفاده مداوم است و می تواند به طور معمول برای مدت طولانی در محدوده -196 درجه تا 204 درجه کار کند. نرخ انقباض در 150 درجه 0 است و در دمای بالای 560 درجه تجزیه و یا ذوب نمی شود. مقاومت حرارتی آن نسبت به الیاف آرامید 1313 بهتر است و عایق و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد. این چرخه عمر طولانی دارد، بنابراین شهرت "سیم فولادی مصنوعی" را به دست آورد.

آرامید 1414 برای اولین بار در زمینه های پیشرفته مانند دفاع ملی و صنایع نظامی استفاده شد. ارتش و پلیس آمریکا، روسیه، بریتانیا، آلمان، فرانسه، اسرائیل، ایتالیا و بسیاری از کشورهای دیگر برای رفع نیازهای جنگ مدرن و مبارزه با تروریسم از جلیقه های ضد گلوله، کلاه ایمنی ضد گلوله، ضد خنجر و ... استفاده کرده اند. لباس ضد برش، لباس EOD، چتر نجات با استحکام بالا، خودروهای ضد گلوله و ... آرامید 1414 به طور گسترده در بدنه و صفحات زره استفاده می شود. در زره بدن، به دلیل استحکام، چقرمگی و خاصیت بافندگی بالای الیاف آرامید، می تواند انرژی ضربه گلوله را جذب و به سایر الیاف قیطان پراکنده کند تا از "ترومای بلانت" جلوگیری شود، بنابراین اثر محافظتی قابل توجه است. سبک وزن زره بدن آرامید و کلاه ایمنی به طور موثری توانایی های واکنش سریع و حفاظت ارتش را بهبود بخشیده است.

در حال حاضر، آرامید 1414 علاوه بر زمینه نظامی، به طور گسترده ای به عنوان یک ماده الیافی با تکنولوژی بالا در جنبه های مختلف اقتصاد ملی مانند هوافضا، الکترومکانیک، ساخت و ساز، خودرو، محصولات آبزیان دریایی و کالاهای ورزشی استفاده شده است.

در هوافضا، کامپوزیت های تقویت شده بر پایه رزین الیاف آرامید به عنوان مواد ساختاری برای هوافضا، موشک و هواپیما استفاده می شود که می تواند باعث کاهش وزن، افزایش بار و صرفه جویی زیادی در مصرف سوخت شود. به عنوان مثال، پوسته، قطعات دکوراسیون داخلی و صندلی های هواپیمای بوئینگ با موفقیت از مواد آرامید 1414 استفاده کرده و وزن آن 30 درصد کاهش یافته است.

آرامید 1414 به دلیل وزن مخصوص کم، استحکام بالا، مقاومت حرارتی خوب و چسبندگی خوب به لاستیک، ایده آل ترین الیاف طناب است. طناب آرامید می تواند ضخامت لاستیک را کاهش دهد، وزن را کاهش دهد، گرما را به راحتی از بین ببرد، تغییر شکل را کاهش دهد، مقاومت غلتشی را کاهش دهد، عملکرد دویدن با سرعت بالا را بهبود بخشد، طول عمر تایر را افزایش دهد و مقاومت پنچری را تا حد زیادی بهبود بخشد. ویژگی هایی که به لاستیک پنچر اجازه می دهد بدون آسیب رساندن به کناره لاستیک به گاراژ رانده شود. آرامید 1414 مخصوصاً برای رانندگی با سرعت بالا یا سیم تایرهای تقویت شده خودروها و هواپیماهای سنگین مناسب است و چشم انداز توسعه بسیار خوبی دارد. در حال حاضر چندین غول بزرگ تایر در دنیا مانند میشلین، گودیر، پیرلی و ... آرامید 1414 را به عنوان سیم لاستیک انتخاب کرده اند که در زمینه خودروهای مدل بالا کاربرد فراوانی دارد.

در مهندسی عمران و سازه از آنجایی که آرامید 1414 دارای وزن سبک، استحکام بالا، مدول الاستیک بالا، مقاومت در برابر خوردگی، عدم رسانایی و مقاومت در برابر ضربه است، می توان از آن برای پل، ستون، مترو، دودکش، برج آب، تونل و راه آهن برقی استفاده کرد. ، بنادر و غیره مخصوصاً برای تقویت و تعمیر سازه های بتنی مناسب است.

علاوه بر این، آرامید 1414 همچنین می تواند به عنوان یک ماده اسکلت در محصولات لاستیکی بادی (مانند قایق های نجات بادی، پانتون های بادی و غیره)، ظروف مقاوم در برابر خوردگی، مخازن نفت سبک و لوله های مکش نفت خام با قطر بزرگ استفاده شود. دستکش های محافظ مقاوم در برابر برش؛ با استفاده از خواص روانکاری خود، مقاومت در برابر حرارت و چقرمگی، می تواند جایگزین آزبست سرطان زا برای ساخت صفحات محافظ عایق حرارت، لباس های محافظ و مواد آب بندی شود. همچنین می تواند جایگزین آزبست و الیاف شیشه برای تقویت رزین ها شود که به عنوان مقاومت در برابر اصطکاک، عایق حرارت و مواد عایق الکتریکی استفاده می شود. ساخت طناب های کشتی، کابل های زیردریایی، سیستم های شناور رادار و طناب های تقویت شده با فیبر نوری؛ ساخت تجهیزات ورزشی با استحکام و وزن کم، مانند اسکی، قایق های پارویی و کایاک و غیره. به طور خلاصه، هر موقعیتی که نیاز به استحکام بالا، مقاومت کششی، مقاومت در برابر پارگی، مقاومت در برابر سوراخ شدن و مقاومت در برابر دمای بالا داشته باشد، زمینه ای است که آرامید 1414 استعدادهای خود را نشان می دهد و مزایای بی بدیلی دارد.