در دهه 1960، دانشمندانی که در DuPont کار می کردند، اکتشافات هیجان انگیزی را در آزمایشگاه انجام دادند که منجر به توسعه دو روش جدید شد. الیاف مصنوعی با استحکام بالا، سبک وزن، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر شعله به نام Nomex® و Kevlar®. هر دو این الیاف هستند به عنوان آرامیدها تعریف می شود زیرا آنها دارای ساختارهای مولکولی با زنجیره های پلیمری فوق العاده سفت هستند که توسط پیوندهای هیدروژنی نزدیک و بسیار قوی به هم متصل شده اند. نام آرامید ترکیبی از اصطلاحات «آروماتیک» و «پلی آمید» است. دو نوع متمایز آرامید وجود دارد: متاآرامیدها (مانند Nomex) و پاراآرامیدها (مانند کولار). امروزه آرامیدها بیشتر در تقویت کامپوزیت و کاربردهای پارچه محافظ مورد استفاده قرار می گیرند.
الیاف آرامید در تجهیزات محافظ استفاده می شود |
ساختار فیبر آرامید |
خواص
پلیمرهای موجود در الیاف آرامید حاوی حلقههای فنلی هستند که توسط گروههای آمیدی به یکدیگر متصل شدهاند: این ساختار منحصربهفرد استحکام نهایی را به آرامیدها میدهد. در واقع الیاف در نظر گرفته می شود 4-5 برابر قوی تر از فولاد. آنها نیز هستند مقاوم در برابر حرارت و حلال. آرامیدها ذوب نمی شوند و به ندرت می سوزند اما می توانند تجزیه شوند. بلورینگی بالا هرگونه انقباض قابل توجهی را حتی در صورت قرار گرفتن در معرض گرما از بین می برد. آرامیدها نارسانا و مقاوم در برابر جذب هستند. ویژگی های خاص متاآرامیدها (Nomex) شامل مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و شکل پذیری اجزای مدولار است. از طرف دیگر پاراآرامیدها سخت، از نظر ساختاری سفت و سخت هستند و دارای ویژگی خاصی هستند مقاومت برش بالا.
تولید و فرآوری الیاف آرامید
متداولترین فرآیندی که برای ایجاد آرامیدها استفاده میشود، قالبگیری دستی است که شامل اعمال یک پوشش ژل، یک پوشش رزین و یک لایه تقویتکننده به قالب، افزودن لایهها در صورت نیاز، پخت، آزاد کردن و پیرایش است. کیسههای وکیوم یا تزریق نیز میتوانند فرآیند دراز کردن دست را تکمیل کنند. سایر روشهای پردازش عبارتند از قالبگیری تزریقی، RTM با کمک خلاء، قالبگیری پرس، سیمپیچ رشته یا پالتروژن. بسیاری از این فرآیندها به دو قالب نیاز دارند، یکی برای هر طرف جزء، که بعداً به یکدیگر میچسبند.
برنامه های کاربردی
مقاومت قابل توجه در برابر حرارت و نسبت استحکام به وزن بالا، آرامیدها را برای استفاده در وسایل حفاظتی (مثلاً برای آتش نشانی) و زره بدن، از جمله جلیقه های ضد گلوله که توسط افسران پلیس می پوشند، بسیار محبوب کرده است. در کاربردهای دریایی، الیاف آرامید طناب های بادبانی و پارچه های بادبانی را تشکیل می دهند که به دلیل وزن کم و استحکام بالا مورد تحسین قرار می گیرند. لاستیکهای خودروهای مسابقهای حاوی آرامید هستند زیرا بادوام، سبک و راحت برای راننده هستند، به طور موثر در برابر سایش و اصطکاک مقاومت میکنند و مصرف سوخت را در مقایسه با سایر انواع تایرهای مسابقه کاهش میدهند. آرامیدها معمولاً برای جایگزینی آزبست در ساخت و ساز و نسوز استفاده می شوند. سایر زمینه های کاربردی عبارتند از تارهای تنیس، نی برای سازهای بادی، کابل های فیبر نوری و اسنوبرد.
- دنده محافظ
- طناب قایقرانی
- لاستیک خودروهای مسابقه ای
- جایگزینی برای آزبست
- اسنوبرد