| Kevlar® (para-aramid) | |
|---|---|
| Klassifikation | |
| Reg. CAS nummer | 24938-64-5 |
| CHEBI | 82391 |
| Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet. | |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Kevlar ( eng. Kevlar ) er en para-aramidfiber (polyparaphenylenterephthalamid) fremstillet af DuPont . Kevlar er meget holdbart. Kevlar blev først opnået af en gruppe af Stephanie Kwolek , en amerikansk kemiker og ansat i DuPont, i 1964, produktionsteknologien blev udviklet i 1965, og industriel produktion begyndte i begyndelsen af 1970'erne.
Fibre syntetiseres ved lav temperatur ved opløsningspolykondensation . Reagenser tilsættes til sidstnævnte og blandes aktivt. Fra denne opløsning isoleres polymeren i form af en krumme eller gel, som vaskes og tørres. Derefter opløses polymeren i stærke syrer (for eksempel i svovlsyre). Tråde og fibre dannes af den resulterende opløsning ved ekstrudering (dannet gennem spindedyser ). Filamenterne og fibrene føres derefter ind i spindebadet, vaskes og tørres igen.
Der produceres flere kvaliteter af Kevlar [1] :
Oprindeligt blev materialet udviklet til at forstærke bildæk , som det stadig bruges til den dag i dag. Derudover bruges Kevlar som en forstærkende fiber i kompositmaterialer , som er stærke og lette.
Kevlar bruges til at forstærke kobber og fiberoptiske kabler (tråd langs hele kablets længde for at forhindre strækning og rivning af kablet), i akustiske højttalerkegler og i den protetiske og ortopædiske industri for at øge slidstyrken af kulfiber foddele .
Kevlar-fiber bruges også som en forstærkende komponent i blandede stoffer , hvilket giver produkter fra dem modstandsdygtighed over for slibende og skærende effekter, sådanne stoffer bruges især til beskyttelseshandsker og beskyttelsesindsatser i sportstøj (til motorsport , snowboarding osv.). ). Det bruges også i skoindustrien til fremstilling af anti-punktur indlægssåler.
Materialets mekaniske egenskaber gør det velegnet til fremstilling af personlig panserbeskyttelse (NIB) - skudsikre veste og pansrede hjelme . Undersøgelser i anden halvdel af 1970'erne viste, at Kevlar-29-fiber og dens efterfølgende modifikationer, når de anvendes i form af flerlags stof-polymer-barrierer (et komposit af stof og plast), giver den bedste kombination af energiabsorptionshastighed og varighed af interaktion med slaglegemet, hvilket giver relativt høje , med en given masse, forhindringer, indikatorer for skudsikker og anti-fragmenteringsmodstand [2] . Dette er en af de mest berømte anvendelser af Kevlar.
Kevlar har en relativt lav vægt, med en betydelig indre friktionskraft, som giver dig mulighed for hurtigt at sprede kinetisk energi i en kollision og omdanne den til varme. Samtidig er den på grund af sin tyndhed ikke i stand til at stoppe skarpe og tunge genstande med høj momentum, for eksempel en riffelkugle eller en bajonetklinge. Af denne grund er det i moderne hær skudsikre veste kombineret med yderligere beskyttelsesplader lavet af stål, titanium eller keramik, som er kortvarige, men kan redde livet for en soldat i kamp, såvel som med stødabsorberende elementer at reducere pansereffekten af granater.
I 1970'erne var en af de mest betydningsfulde udviklinger i udviklingen af kropsrustning brugen af Kevlar-forstærkende fiber. Udviklingen af Kevlar-rustningen af US National Institute of Justice fandt sted over flere år i fire faser. Det første skridt var at teste fiberen for at se, om den kunne stoppe en kugle. Den anden fase var at bestemme antallet af lag materiale, der var nødvendigt for at forhindre gennemtrængning af kugler af forskellig kaliber og hastighed, og at udvikle en prototype vest, der var i stand til at beskytte medarbejdere mod de mest almindelige trusler: .38 Special og .22 Long Rifle kugler . I 1973 var en syv-lags Kevlar fibervest blevet udviklet til felttest. Det blev konstateret, at når det var vådt, forværredes Kevlars beskyttende egenskaber. Evnen til at beskytte mod kugler faldt også efter eksponering for ultraviolet lys, herunder sollys. Kemisk rensning og blegning tog også en vejafgift på stoffets beskyttende egenskaber, og det samme gjorde gentagne vaske. For at omgå disse problemer er der udviklet en vandafvisende vest, der er belagt med stof for at forhindre udsættelse for sollys og andre negative faktorer.
Siden begyndelsen af 1990'erne er Kevlar blevet udbredt inden for skibsbygning. På grund af teknologiske vanskeligheder og de høje omkostninger ved Kevlar bruges det selektivt, kun til fremstilling af individuelle dele af skibe, for eksempel kun i køldelen eller langs sømmene. Mange producenter (såsom skibsværfterne BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish yacht, Zeelander Yachts), der laver et lille antal yachter om året, skifter systematisk til brug af Kevlar. En af de førende inden for produktion af Kevlar-yachter betragtes[ af hvem? ] det italienske skibsværft Cranchi, som producerer Kevlar-yachter i størrelser fra 11 til 21 meter.
Kevlar bruges i design af en række ubemandede luftfartøjer (for eksempel RQ-11 [3] ) for at øge beskyttelsen.
Kevlar bevarer styrke og elasticitet ved lave temperaturer, ned til kryogen (−196 ° C), desuden bliver den ved lave temperaturer endda lidt stærkere.
Ved opvarmning smelter Kevlar ikke, men nedbrydes ved relativt høje temperaturer (430–480 °C). Nedbrydningstemperaturen afhænger af opvarmningshastigheden og varigheden af eksponering for temperatur. Ved forhøjede temperaturer (over 150°C) falder Kevlars styrke over tid. For eksempel ved 160°C falder trækstyrken med 10-20% efter 500 timer. Ved 250°C mister Kevlar 50 % af sin styrke på 70 timer [4] .
| Tekstilfibre | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Naturlig (naturlig) |
| ||||||
| Kemisk |
| ||||||