Пара-арамиды
Наиболее известные в мире пара-арамиды производятся под торговыми марками Kevlar (DuPont) и Twaron (Akzo/Acordis) из парафенилендиамина и терефталоилхлорида в растворе N-метилпирролидона/хлористого кальция.. Серийно производимые волокна Kevlar 29, Kevlar 49, Kevlar 149 имеют прогрессивно высокую ориентацию полимерных молекул и обладают высокой кристалличностью, благодаря чему отличаются большим модулем упругости и прочностью до разрыва (до 260 сН/текс). Арамидные волокна не уступают по прочности стали, при этом в пять раз легче, чем сталь. Это обуславливает основное применение пара-арамидов в качестве корда для шин, а также для изготовления облегченных баллистических материалов. Сегодня существуют серии первого, второго и третьего поколения пара-арамидов. Например Kevlar HT, имеющий на 20% большую прочность до разрыва и Kevlar HM, обладающий на 40% большим модулем упругости, чем оригинальный Kevlar 29, широко используются в аэрокосмической промышленности и производстве специальных композитных материалов. Как правило, пара-арамиды имеют высокие температуры стеклования около 370 °C, практически не горят и не плавятся. Температура начала карбонизации около 425 °C.Кислородный индекс (КИ) волокон Kevlar 129 равен 30. Все пара-арамиды, однако, предрасположены к фоторазложению и нуждаются в защите от попадания прямых солнечных лучей при использовании вне помещений.
В СССР в начале 1970-х годов было разработано волокно на основе полиамидбензимидазолтерефталамида, превосходящее Кевлар по ряду показателей. Это волокно первоначально называлось Вниивлон по названию института где оно было разработано (ВНИИВ), затем название волокна изменили на СВМ. Нити и волокна СВМ гетероароматический полимер, получаемый в результате поликонденсации амина с терефталоилхлоридом, но по свойствам эти волокна близки. Аналогом волокна Кевлар по химическому составу было советское волокно Терлон, опытно-промышленный выпуск которого прекратился в начале 90-х годов. Однако из-за высокой себестоимости производство нитей и волокон СВМ в промышленности широкого распространения не получило. Проблему решили А.Т. Серков и В.Б. Глазунов, получив модифицированное волокно СВМ, названное Армосом, из изотропных прядильных растворов на производственном объединении «Химволокно» в 1985 году. Сополиамидная нить армос по модулю упругости превосходила волокно СВМ, а по прочности и разрушающему напряжению в микропластике — и СВМ и Терлон. Нить Армос получают так же как и СВМ, принципиальная схема: мономеры — поликонденсация — фильтрация — дегазация — прядение, отделка, сушка, крутка — термообработка, термовытяжка. Далее изготовление идет по двум схемам: для получения жгута нить подвергают трощению; для получения нити после крутки и термообработки она подвергается замасливанию. Так как вследствие неплавкости парополиамидов формование осуществляется из растворов 100% серной кислоте или в амидных растворителях с добавками лиофильных солей, в частности, в диметилацетамиде (ДМАА) с добавкой хлористого лития. Формование ведется по мокрому методу, часто через воздушную прослойку. Впоследствии совместно с ВНИИПВ, ВНИИСВ, а так же КБ АО «Каменскволокно» были разработаны пара-арамидные нити Русар, Русар-С, РУСЛАН.
Названия арамидных материалов (арселон, кевлар, тварон, терлон, СВМ, номекс)
Основные виды пара-арамидов представлены в таблице.
| Название | Где находится | Полимер |
| Кевлар | США | ПФТА |
| Тварон | Голландия | ПФТА |
| Текнора | Япония | Параметасополиамид |
| Русар | РФ | Терефталилхлорид / парафенилендиамин |
| Армос | РФ | Гетероциклический диамин |
| СВМ | РФ | Терефталилхлорид / гетероциклический диамин |
(ПФТА ─ полипарафенилентерефталамид).
Рассмотрим особенности некоторых арамидных тканей.
Кевлар
Первый из арамидов. Применяется в производстве касок, бронежилетов, снаряжения для саперов, рабочих перчаток, проводов, шин.
Тварон
Продукт международной японо-голландской компании. Легковесный, высокопрочный, упругий, инертный к химическому воздействию, не пропускает электрический ток, выдерживает высокие температуры.
СВМ
Сверхвысокопрочный материал (СВМ), созданный советскими химиками. Более совершенные его формы Армос и Русар разработаны и производятся уже в современной России. Из них шьют обмундирование для военных.
Номекс
Мета-изомер от компании Дюпон. Эластичный, термостойкий, менее прочный, чем кевлар, но в 3 раза превосходит его по стойкости к изгибанию. Обугливание материала начинается при 370°C. Из номекса шьют спецодежду для тех, кто работает в условиях высоких температур.
Арселон
арамидное волокно что это такое
костюм из арамидной ткани
одежда арамид
Аналог Номекса, производимый еще в советской Белоруссии. Выпускается и по сегодняшний день. Материал выдерживает длительное нагревание до 250°C, а также кратковременное до 400°C. Из арселона шьют спецодежду для сварщиков, металлургов, пожарных. Полимер используется для обивки вагонов и салонов самолетов.
Кермель
Приятная к телу арамидная ткань французского производства. Используется при пошиве нательного трикотажа, спецодежды для работников горячих цехов.
Минусы
Обо всех волшебных свойствах отмечено ранее, ткани уникальны и позволили в значительной степени облегчить и сделать жизнь человека более безопасной. Но, все хорошее должно компенсироваться, хоть в незначительными, но минусами. Да ткани не пропускаю пули, да в огне не горят, но минусов все же не лишены:
- Ткани очень плохо прокрашиваются, по этой причине, большинство изделий имеют желтый цвет.
- Губительное действие ультрафиолета – как и большинство ароматических соединений, арамид окисляется под действием солнечных лучей, что приводит разрушению полотен.
- Некоторые материалы при намокании несколько снижают свою прочность, которая восстанавливается при высыхании.
- Высокая цена. Столь уникальный материал, полученный из недешевого сырья, обуславливает и высокую цену товара.
- Срок службы изделий из арамидных тканей составляет 10 лет, но данный факт стоит отнести скорее положительным характеристикам, чем к отрицательным.
Применение
Как уже отмечалось ранее арамидные ткани – это уникальные материалы. Их свойства определяют и область их применения.
Основные направления использования:
- Армирование автомобильных шин, тросов, строп.
- Производство бронежилетов.
- Производство красок.
- Оптоволоконные сфера.
- Пошив спецодежды.
Есть еще одна область применения арамидных волокон – это музыкальная сфера. Кевларовые ткани обладают великолепными акустическими характеристиками, поэтому их широко применяют при создании диффузоров акустических динамиков, используемых для передачи низких и средних частот. Также применяется в качестве основы для струн. Такие струны становятся более прочными, гибкими, перестают реагировать на температурные перепады.
Отдельные виды материалов
Существует много разновидностей арамидных тканей, отличающихся строением волокон, типом плетения нитей, плотностью, дополнительными свойствами. Остановимся на самых распространенных.
Кевлар
Арамидные волокна используются для изготовления спецодежды. Первый арамидный волокнистый продукт сделали в Америке в 1964 году. Разработчик – компания DuPont. Ткань назвали кевлар. Волокна использовали для производства шин, бронежилетов, проводов, касок. Из кевлара шили очень прочные рабочие перчатки, которые повредить было невозможно. Ткань хорошо переносит кратковременные термические нагрузки. Если кевлар нагревается без перерыва долго (более 60 часов), то термопрочность может снизиться вдвое.
Тварон
Тварон делают в компании Тейджин Арамид, производства которой расположены в Нидерландах, Японии. По качеству ткань аналогична кевлару. Легкий вес, высокая упругость, прочность, инертность к химическим реагентам, диэлектрическая и термическая устойчивость делают тварон уникальным.
СВМ
В 1970 году в СССР был произведен синтетический высокопрочный материал, который так и назвали, СВМ. В последующем идея получила развитие в России. Более совершенная форма СВМ – это русар и армос. Новая модификация технологии позволила повысить прочность тканей. Как свидетельствует название, используют их в основном для пошива одежды, обмундирования военным.
Номекс
Первой мета-арамидной тканью стал номекс, произведенный в 1961 году в Америке компанией DuPont. Он эластичен, может выдерживать большие термические нагрузки. Прочность номекса немного ниже, чем у кевлара, а стойкость к изгибанию в 3 раза больше. Номекс обугливается при температуре 370°С, до этого значения температуры не расплавляется. Применяют ткань для пошива специальной одежды, защищающей от действия высоких температур.
Арселон
Во времена СССР в 70-е годы на территории Белоруссии запустили производство отечественного аналога номекса – арселона. Производство работает в Белоруссии поныне. Волокна выдерживают длительную нагрузку 250°С, кратковременную — 400°С. Арселон – легкий, инертный, эластичный материал, из которого делают одежду пожарникам, металлургам, сварщикам. Арселоном обивают салоны самолетов и железнодорожных вагонов.
Кермель
Во второй половине прошлого века во Франции начали производить арамидную ткань кермель. Материя мягкая, удобная, приятная на теле, прочно окрашена в яркий цвет. Из кермели делают нательный трикотаж, шьют спецодежду для рабочих горячих производств.
Технические характеристики арамидных тканей
Арамидные ткани отличаются по своим характеристикам от обычных. Они не горят, не плавятся. По прочности они на несколько порядков выше стали, а вес их меньше. В условиях высоких температур сохраняют свои защитные свойства, а при отрицательных значениях даже усиливают.
Линейная плотность ткани указывает на количество поперечных и продольных волокон на 1 квадратный сантиметр материала. В зависимости от вида плетения она различна. Общая плотность – отношение массы и объема. Плотность арамидных волокон невысока, вес 1 кубика с ребром в 10 см составляет чуть меньше 1.5 кг. Прочность на разрыв от 200 до 600 кг на 1 мм.
Арамид как костюмная ткань: стоимость и характеристики
Особой областью использования арамидов является создание ткани на их основе:
- Эти волокна, в отличие от углеродных и стеклянных, обладают большим модулем упругости.
- Их можно ткать на обычном ткацком оборудовании в виде любого переплетения – полотняного, саржевого, сатинового — и красить в любой цвет.
- При этом арамидная ткань обладает повышенной стойкостью к разрыву, действию открытого огня и высоких температур, химических растворителей и нефтепродуктов.
Арамидные волокна не деформируются под нагрузкой, хотя их прочность может уменьшиться вследствие скручивания. Минимальная цена ткани составляет около 30 долларов за квадратный метр.
Сделанный из арамида костюм надежно защитит его владельца от агрессивных внешних воздействий, а покрытие из этого материала обеспечит изоляцию помещений и оборудования от огня и высоких температур. Из арамидной ткани изготавливают:
- одежду и защитные приспособления для пожарных, сварщиков, металлургов, защищающую от огня, искр, расплавленного металла, высоких температур;
- спецодежду для работников предприятий нефтехимической, стеклянной, керамической и других отраслей;
- одежду и средства защиты для военных и сотрудников силовых структур;
- взрывоукрывные тенты и другое оборудование.
В зависимости от вида ткани и конструкции, цена, которую придется уплатить за костюм из арамида, начинается от 250 долларов.
Для более экстремальных ситуаций предназначены ткани с использованием специализированных покрытий:
- Особым образом обработанная гладкая поверхность кевлара не загорается и не тлеет даже после длительного контакта с открытым пламенем. Металлизированное покрытие, нанесенное на костюм, обеспечивает дополнительное теплоотражение, защищает от инфракрасного излучения, обеспечивает скатывание с поверхности капель расплавленного металла.
- Специализированное огнестойкое полимерное покрытие защищает не только от огня, но и от ультрафиолета.
- Особая конструкция применяется для индивидуальных баллистических защитных средств (жилеты и трусы).
Более легкие защитные средства изготовляют на основе ткани, дополнительно армированной волокном.
Арамидная ткань: на огненном рубеже
Среди текстиля есть материи, созданные для особого применения. Они предназначены для того, чтобы защитить человека в самых экстремальных ситуациях на самой опасной работе. Астронавтов и пилотов, танкистов и пожарных, полицейских и сотрудников МЧС от огня и высоких температур спасает одежда, основу которой составляет особая Арамидная ткань.
Слово «арамид» возникло от сокращения названия «ароматический полиамид». Эту синтетическую ткань впервые получили американские химики компании DuPont в середине прошлого столетия. В 70-е годы её запустили в массовое производство под торговой маркой « Кевлар ».
Вскоре были созданы и другие защитные ткани – тварон, номекс, кермель . Беларусь начала производить уникальный материал арселон , отечественные химики изобрели превосходящий зарубежные аналоги по ряду характеристик русар, который иногда называют арусом. Среди отечественных специальных волокон из класса арамидных можно отметить: волокно СВМ, Терлон, Армос.
Состав и свойства необычных тканей
Жёлтое, блестящее арамидное волокно имеет особую структуру. Их переплетают разными способами: полотняным, саржевым, атласным, вафельным. Сложное строение волокон определяет уникальные качества тканей.
Высочайшая прочность, значительно превосходящая нейлон и не уступающая стальным изделиям. Материал разрывается при приложении гигантских усилий: от 250 до 600 кг на квадратный миллиметр. Лёгкость. Материал имеет плотность 1400-1500 кг/м куб, оно почти в 2 раза легче стекловолокна. Высочайшее сопротивление механическим воздействиям. Ткань способна противостоять пулевым ударам. Непревзойдённая термостойкость. Арамидные ткани не теряют своих качеств при температуре до 250-400 о С. Они выдерживают кратковременный тепловой удар в 1000 о С. Абсолютная биоустойчивость. Материалу не страшны не грибки, ни бактерии, поэтому он не гниёт и не впитывает неприятные запахи. Стабильность размеров. Арамидная ткань сохраняют форму на протяжении всего срока эксплуатации.
Особенностью ткани является её плохая прокрашиваемость, поэтому изделия из арамида так часто имеют цвет волокон: они жёлтые.
К недостаткам арамидного материала относится его водобоязнь. При намокании ткани теряют до половины прочности, которая, правда, восстанавливается, стоит изделию высохнуть. Некоторые изделия чувствительны к ультрафиолетовому излучению и не могут быть использованы длительное время под лучами солнца. Ещё одним негативным моментом является быстрое старение материала. С этим качеством арамидных тканей возможно бороться при помощи специальных пропиток. Производители дают гарантию изделиям, не превышающую 10 лет.
Где можно встретить арамиды
Арамидные ткани прежде всего идут на изготовление защитной одежды для работников горячих профессий: металлургов, сварщиков. Из материала шьют боевую форму пожарных и спасателей МЧС. Его можно встретить во всех отраслях, где необходима огнезащита.
Прочный материал арамид востребован во многих армиях и полициях планеты. Он идёт на изготовление бронежилетов и касок.
Бифлекс не очень похож на обычную ткань – на нем вы не найдете продольных или поперечных нитей. Материал эргономичен с точки зрения движения, не создает никакого дискомфорта, отличается большим разнообразием расцветок. Одежда из него настолько яркая и нарядная, что никогда не остается незамеченной.
Вы будете просто неотразимы в «воздушном» платье из тонкого муслина. О его достоинствах и недостатках читайте в здесь .
Арамиды в виде тканей или волокон используются в самолёто- и ракетостроении. Они находят широкое применение в народном хозяйстве. Из сверхпрочного материала получаются отличные ленты для транспортёров, арматура для автошин и крепкие тросы, а также арамидную бумагу. Из него также делают безупречные оптико-волоконные кабели.
Инновационные арамидные ткани уже более полувека стоят на страже жизни и здоровья человека. Они сокращают рабочие риски и даже обеспечивают комфорт представителям самых опасных, огненных профессий.
В чём разница?
Основное различие между Мета-арамидом и Пара-арамидом заключается в том, что Мета-арамид является полукристаллическим, тогда как Пара-арамид является кристаллическим.
Арамид (ароматический + полиамид) представляет собой полимерный материал, который имеет много амидных связей в качестве повторяющихся звеньев. Поэтому его классифицируют, как полиамид. Он имеет не менее 85% своих амидных связей, связанных с ароматическими кольцами. Существует два типа арамидов: Мета-арамид и Пара-арамид, и эти две группы имеют разные свойства в зависимости от структуры.
Что такое Мета-арамид?
Мета-арамид представляет собой полиамид, обладающий высокой термостойкостью. Самый распространенный Мета-арамид известен, как Номекс. Как правило, производят этот полимерный материал методом мокрого прядения. Продукт, получаемый этим методом представляет собой полукристаллический волокнистый материал. Наиболее важными характеристиками Мета-арамида являются термостойкость, стойкость к истиранию и устойчивость к химическому разложению. Высокая термостойкость делает Мета -арамид хорошим материалом для теплоизоляции электроизоляции в транспортных средствах. Более того, часто используют этот материал для изготовления защитной одежды для пожарных.
Номекс
Кроме того, существуют две разные формы Мета-арамида, такие как Мета-арамид с закрученной и непрерывной нитью. Закрученная форма применяется для изготовления одежды и других швейных изделий, а непрерывная форма применяется при армировании.
Что такое Пара-арамид?
Пара-арамид представляет собой тип полиамида, обладающего высокой прочностью. Наиболее распространенным примером этого материала является Кевлар. Наиболее важная характеристика Пара-арамида это то, что он невероятно прочен.
Способ производства этого материала – метод мокрого прядения с использованием сухих струй. Это дает высококристаллический материал в качестве продукта, который обуславливает высокую прочность этого материала.
Кевлар
Пара-арамид, также, выпускается в двух различных видах: закрученная и непрерывная нить. Применяется он при изготовление защитных перчаток, армировании шлангов и т.д.
В чем разница между Мета-арамид против Пара-арамида?
Мета-арамид представляет собой полиамид, имеющий высокую термостойкость, в то время как Пара-арамид представляет собой полиамид, имеющий высокую прочность. Основное различие между Мета-арамидом и Пара-арамидом заключается в том, что Мета-арамид является полукристаллическим, тогда как Пара-арамид является кристаллическим. Кроме того, Мета-арамид получают методом мокрого прядения, в то время как Пара-арамид получают методом сухого струйного формования. Наиболее распространенным примером Мета-арамида является Номекс, а примером Пара-арамида является Кевлар.
Основная информация – Мета-арамид против Пара-арамида
Мета-арамид представляет собой полиамид, имеющий высокую термостойкость, в то время как Пара-арамид представляет собой полиамид, имеющий высокую прочность. Основное различие между Мета-арамидом и Пара-арамидом заключается в том, что Мета-арамид является полукристаллическим, тогда как Пара-арамид является кристаллическим.
Разновидности
Арамидная ткань делится на несколько разновидностей:
- Кевлар – уникальный материал, который абсолютно равнодушен к кратковременному воздействию высоких температур. Но если тепловое воздействие на полотно длится более трех суток, то оно начинает разрушаться.
- СВМ – данный материал, отличается от предыдущего Кевлара своим составом, характеризуется повышенной прочностью.
- Тварон – это японский «собрат» Кевлара. Он очень легкий, упругий, высокопрочный, не подвержен деформации.
- Номекс – пластичный, эластичный представитель братии полимеров. но имеет изъян – низкую прочность. Применяется в судостроении и авиации, а также для пошива одежды специального назначения.
- Кермель – мягкий и приятный в носке материал. Применяется в основном в военной отрасли.
- Арселон – великолепный диэлектрик, легкий, эластичный, используется для пошива одежды для пожарных и работников металлургии.
Разновидности арамидных тканей и их свойства
Арамиды выпускаются в разных формах, в том числе в виде ткани. Арамидная ткань производится из нитей разной толщины, содержащих от 130 до 10000 волокон. Их количество определяет прочность. Ткани изготавливают с использованием различных ткацких переплетений – полотняного, саржевого, сатинового. В зависимости от состава волокна делятся на 3 группы: мета-, пара-арамиды и сополимеры. Из-за разных исходных веществ и разницы в ароматических структурах они несколько различаются по своим характеристикам.
Пара-арамиды (тварон, кевлар, СВМ, терлон)
Изготавливаются из органических соединений парафенилендиамина и терефталоилхлорида. Их основные свойства: прочность, легкость, упругость, стойкость к кислотам и щелочам. Пара-арамиды не токсичны, практически не плавятся и не горят, поскольку имеют высокую термостойкость. Разрушение происходит лишь при 430 градусах. Им не страшны и низкие температуры – до -190, в этих условиях прочность волокон даже повышается. Слабыми сторонами являются разрушение и ухудшение качеств под воздействием ультрафиолета и влаги.
Кевлар
Волокно под названием кевлар было изобретено в США в 1964 г., когда компания «DuPont» работала над прочным, но легким материалом, способным заменить тяжелый стальной корд, который использовался для армирования автомобильных шин. Именно с его изобретением началась история арамидов. Исходным веществом при изготовлении кевлара является полипарафенилентерефталамид (ПФТА). Аналогичным составом и сходными качествами обладает тварон, который производится в Нидерландах и Японии.
СВМ
В начале 70-х материал с похожими свойствами был разработан и в СССР. Волокно получило название «вниивлон», однако позже его поменяли на «СВМ». Аббревиатура расшифровывалась как «синтетический высокопрочный материал». По своим характеристикам он превосходил американский аналог благодаря технологии мокро-сухой формовки нитей – по устойчивости к разрывам, прочности нити, упругости, кислородному индексу.
Терлон
Помимо СВМ, в СССР вплоть до 1990-х выпускали терлон, приближенный по составу к кевлару. Производство обоих видов волокон было очень дорогостоящим. Ситуация изменилась в 1985 г. с появлением более совершенных модификаций – армоса и русара, отличающихся от СВМ 1-го поколения еще большей прочностью.
Мета-арамиды (номекс, арселон)
Мета-арамидные волокна являются еще более прочными, чем пара-арамидные. Они производятся на основе метафенилендиамина и дихлорангидрида изофталевой кислоты. Ткани из них отличаются эластичностью, легкостью, стойкостью к износу, воздействию органических кислот, масел и растворителей. Они не плавятся и не горят, обладают высокими электроизоляционными свойствами.
Номекс
Первый такой материал был изобретен той же американской компанией, что и кевлар, он известен как номекс. Арамидное волокно разрабатывалось для защиты от термических воздействия, поэтому оно обладает высокими термозащитными качествами. Обугливание происходит при 400 градусах, однако в течение 1000 часов сохраняется прочность при повышении температуры до 250. При кратковременном воздействии ткань выдерживает температуру до 700 градусов.
Советским аналогом номекса стал арселон, который отличался по технологии получения, но обладал схожими свойствами. Его производство продолжается по сей день в Белоруссии.
Сополимер арамида кермель
Кермель представляет собой высокотехнологичный полимер, полиамид-имид, являющийся сополимерам арамидов. Огнестойкие термостабильные волокна выпускаются во Франции. Материал отличается повышенной практичностью, износостойкостью и долговечностью. В течение короткого промежутка времени кермель выдерживает температуру до 1000 градусов. Он имеет очень низкую теплопроводность, не дает усадки в горячей воде. В отличие от других материалов на основе арамида, французский аналог хорошо поддается окрашиванию.
Кермель
Добавление в состав ткани огнестойкой вискозы улучшает ее гигиенические свойства, а также препятствует разрушению под воздействием солнечных лучей и ультрафиолета. Материя мягка и приятна на ощупь, эффективно отводит от тела влагу. Одежда из нее очень удобна и комфортна в носке.
