Арамидна влакна, скраћеница од ароматична полиамидна влакна, наведена су међу четири високоперформансна влакна која су приоритетно развијена у Кини, заједно са угљеничним влакнима, влакнима полиетилена ултра високе молекулске тежине (UHMWPE) и базалтним влакнима. Као и обични најлон, арамидна влакна припадају породици полиамидних влакана, са амидним везама у главном молекуларном ланцу. Кључна разлика лежи у везивању: амидне везе најлона су повезане са алифатичним групама, док су арамидне коњуговане са бензенским прстеновима. Ова посебна молекуларна структура даје арамидним влакнима изузетно високу аксијалну чврстоћу (>20cN/dtex) и модул еластичности (>500GPa), што их чини преферираним материјалом за ојачавање висококвалитетних каблова.
Врсте арамидних влакана
Арамидна влакнаУглавном обухвата потпуно ароматична полиамидна влакна и хетероциклична ароматична полиамидна влакна, која се даље могу категоризовати у орто-арамид, пара-арамид (ППТА) и мета-арамид (ПМТА). Међу њима, мета-арамид и пара-арамид су они који су индустријализовани. Са становишта молекуларне структуре, главна разлика између ова два лежи у положају атома угљеника у бензенском прстену за који је везана амидна веза. Ова структурна разлика доводи до значајних разлика у механичким својствима и термичкој стабилности.
Пара-арамид
Пара-арамид, или поли(п-фенилен терефталамид) (ППТА), такође познат у Кини као Арамид 1414, је линеарни висококвалитетни полимер са више од 85% амидних веза директно повезаних са ароматичним прстеновима. Комерцијално најуспешнији пара-арамидни производи су DuPont-ов Kevlar® и Teijin-ов Twaron®, који доминирају глобалним тржиштем. То је било прво влакно икада произведено коришћењем раствора за предење течног кристалног полимера, што је отворило нову еру високоперформансних синтетичких влакана. Што се тиче механичких својстава, његова затезна чврстоћа може достићи 3,0–3,6 GPa, модул еластичности 70–170 GPa, а издужење при прекиду 2–4%. Ове изузетне карактеристике дају му незаменљиве предности у ојачавању оптичких каблова, балистичкој заштити и другим областима.
Мета-арамид
Мета-арамид, или поли(м-фенилен изофталамид) (ПМТА), такође познат у Кини као Арамид 1313, је водеће органско влакно отпорно на високе температуре. Његова молекуларна структура састоји се од амидних група које повезују мета-фениленске прстенове, формирајући цик-цак линеарни ланац стабилизован јаким интермолекуларним водоничним везама у 3Д мрежи. Ова структура даје влакну одличну отпорност на пламен, термичку стабилност и отпорност на зрачење. Типичан производ је ДуПонтов Номекс®, са граничним индексом кисеоника (LOI) од 28–32, температуром преласка у стакласто стање од око 275°C и континуираном радном температуром изнад 200°C, што га чини широко коришћеним у ватроотпорним кабловима и изолационим материјалима за високе температуре.
Изузетна својства арамидних влакана
Арамидна влакна нуде ултра високу чврстоћу, висок модул, отпорност на топлоту, отпорност на киселине и алкалије, малу тежину, изолацију, отпорност на старење, дуг животни циклус, хемијску стабилност, без растопљених капљица током сагоревања и нетоксичне емисије гасова. Са становишта примене каблова, пара-арамид надмашује мета-арамид у термичкој отпорности, са континуираним распоном температуре рада од -196 до 204°C и без разлагања или топљења на 500°C. Најзначајнија својства пара-арамида укључују ултра високу чврстоћу, висок модул, отпорност на топлоту, хемијску отпорност и ниску густину. Његова чврстоћа прелази 25 g/dtex - 5 до 6 пута већа од чврстоће висококвалитетног челика, 3 пута већа од фибергласа и двоструко већа од чврстоће најлонске индустријске пређе. Његов модул је 2-3 пута већи од челика или фибергласа и 10 пута већи од чврстоћег најлона. Двоструко је чвршћа од челичне жице и тежи само око 1/5 мање, што је чини посебно погодном за употребу као арматура у оптичким кабловима, подморским кабловима и другим врхунским типовима каблова.
Механичка својства арамидних влакана
Мета-арамид је флексибилан полимер са чврстоћом на кидање већом од обичног полиестера, памука или најлона. Има високу стопу издужења, мекан је на додир, добру се преде и може се производити у кратка влакна или филаменте различитог денијера. Може се прети у тканине и неткане материјале коришћењем стандардних текстилних машина и обрађивати како би се задовољиле потребе заштитне одеће различитих индустрија. У електричној изолацији, истичу се својства мета-арамида у отпорности на пламен и отпорности на топлоту. Са LOI већим од 28, неће наставити да гори након што напусти пламен. Његова отпорност на пламен је својствена његовој хемијској структури, што га чини трајно отпорним на пламен - отпорним на губитак перформанси услед прања или дуготрајне употребе. Мета-арамид има одличну термичку стабилност, са континуираном употребом на 205°C и снажним задржавањем чврстоће чак и на температурама изнад 205°C. Његова температура разлагања је висока и не топи се нити капље на високим температурама, већ почиње да се карбонизује тек изнад 370°C. Ова својства га чине идеалним за изолацију и армирање каблова отпорних на високе температуре или ватру.
Хемијска стабилност арамидних влакана
Мета-арамид има одличну отпорност на већину хемикалија и концентрованих неорганских киселина, иако је осетљив на концентроване сумпорне и азотне киселине. Такође има добру отпорност на алкалије на собној температури.
Отпорност арамидних влакана на зрачење
Мета-арамид показује изузетну отпорност на зрачење. На пример, при дужем излагању ултраљубичастом зрачењу од 1,2×10⁻² W/cm² и гама зрацима од 1,72×10⁸ рад, његова чврстоћа остаје непромењена. Ова изузетна отпорност на зрачење чини га посебно погодним за каблове који се користе у нуклеарним електранама и свемирским летелицама.
Трајност арамидних влакана
Мета-арамид такође показује одличну отпорност на хабање и хемикалије. Након 100 прања, тканина направљена од домаћег мета-арамида задржава преко 85% своје првобитне чврстоће на кидање. У кабловским применама, ова издржљивост обезбеђује дугорочну стабилност механичких и електричних перформанси.
Примене арамидних влакана
Арамидна влакна се широко користе у кинеској ваздухопловној, аутомобилској, електромеханичкој, грађевинској и спортској индустрији због својих одличних механичких својстава, отпорности на високе температуре и хемијске стабилности. Сматрају се кључним материјалом за будући развој високоперформансних индустрија. Посебно, арамид игра незаменљиву улогу у областима комуникационих оптичких каблова, каблова за напајање, каблова отпорних на високе температуре, подморских каблова и специјалних каблова.
Ваздухопловство и војна поља
Арамидна влакна се одликују ниском густином, високом чврстоћом и одличном отпорношћу на корозију. Широко се примењују у структурним компонентама ваздухопловних возила, као што су кућишта ракетних мотора и структуре широкопојасних радарних кућишта. Њихови композитни материјали показују одличну отпорност на ударце и транспарентност електромагнетних таласа, значајно смањујући тежину авиона и повећавајући безбедност. У одбрамбеном сектору, арамид се користи у панцирима, кацигама и контејнерима отпорним на експлозије, што га чини водећим материјалом за следећу генерацију лагане војне заштите.
Грађевинске и транспортне области
У грађевинској индустрији, арамидна влакна се користе за структурно ојачање и системе каблова за мостове због своје мале тежине, флексибилности и отпорности на корозију. Посебно су ефикасна у ојачавању неправилних структура. У транспорту, арамид се примењује у тканинама за гуме за аутомобиле и авионе. Гуме ојачане арамидом нуде високу чврстоћу, отпорност на пробушење, отпорност на топлоту и дуг век трајања, задовољавајући захтеве перформанси модерних брзих возила и авиона.
Електротехничка, електронска и кабловска индустрија
Арамидна влакна имају посебно истакнуту примену у секторима електротехнике, електронике и производње жица и каблова, посебно у следећим областима:
Затезни елементи у оптичким кабловима: Са високом затезном чврстоћом и модулом, арамидна влакна служе као затезни елемент у комуникационим оптичким кабловима, штитећи осетљива оптичка влакна од деформације под напоном и обезбеђујући стабилан пренос сигнала.
Ојачање у кабловима: Код специјалних каблова, подморских каблова, каблова за напајање и каблова отпорних на високе температуре, арамид се обично користи као централни елемент ојачања или оклопни слој. У поређењу са металним ојачањима, арамид нуди супериорну чврстоћу уз мању тежину, значајно побољшавајући затезну чврстоћу кабла и механичку стабилност.
Изолација и отпорност на пламен: Арамидни композити поседују одличну диелектричну и термичку стабилност. Широко се користе у слојевима изолације каблова, ватроотпорним облогама и плаштовима без халогена са ниским садржајем дима. Арамидни папир, након импрегнације изолационим лаком, комбинује се са природним лискуном за употребу у моторима и трансформаторима отпорним на високе температуре.
Ватроотпорни каблови и каблови за железнички транспорт: Арамидна влакна имају својствену отпорност на пламен и толеранцију на топлоту што их чини идеалним за употребу у бродским кабловима, кабловима за железнички транспорт и ватроотпорним кабловима нуклеарног квалитета, где су безбедносни стандарди строги.
ЕМК и мала тежина: Одлична електромагнетна транспарентност и ниска диелектрична константа арамида чине га погодним за слојеве заштите од ЕМИ-ја, радарске кућишта и оптоелектронске интеграционе компоненте, помажући у побољшању електромагнетне компатибилности и смањењу тежине система.
Остале апликације
Због високог садржаја ароматичних прстенова, арамидна влакна нуде изузетну хемијску стабилност и отпорност на корозију, што их чини погодним за поморске конопце, каблове за бушење нафте и оптичке каблове за надземни пренос у тешким условима. Такође се широко користе у премиум спортској опреми, заштитној опреми и аутомобилским кочионим плочицама, а све се више усвајају као еколошки прихватљива алтернатива азбесту у применама заптивања и изолације, термоизолационим панелима и другим компонентама за заптивање, обезбеђујући и перформансе и еколошку безбедност.
Време објаве: 31. јул 2025.