Производительность

Арамидные волокна, короткие для ароматического полиамида , представляют собой класс теплостойких и сильных синтетических волокон . Они используются в аэрокосмических и военных применениях, для баллистической баллистической ткани и баллистических композитов, в морском сердечнике , морского корпуса армировании , в качестве заменителя асбеста , ^{[ 1 ]} и в различных легких потребительских предметах, от телефонных чехлов до теннисных ракеток .

Молекулы цепи в волокнах сильно ориентированы вдоль оси волокна. В результате более высокая доля химической связи способствует большей степени в прочность волокна, чем во многих других синтетических волокнах. Арамиды имеют очень высокую температуру плавления (> 500 ° C (932 ° F)).

арамидов Общие бренды включают кевлар , Nomex и Twaron .

Терминология и химическая структура

Термин Арамид сокращается от ароматического полиамида . Он был введен в 1972 году, ^{[ 2 ]} Принято в 1974 году Федеральной торговой комиссией США как название общей категории волокна, отличной от нейлона , ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} и принят Международной организацией стандартов в 1977 году. ^{[ Цитация необходима ]}

Ароматный в более длинном названии относится к присутствию ароматических колец из шести атомов углерода. В арамидах эти кольца подключены через амидные связи, каждый из которых содержит группу СО, прикрепленную к группе NH.

Чтобы соответствовать определению арамида FTC, ^{[ 4 ]} По меньшей мере 85% этих связей должны быть прикреплены к двум ароматическим кольцам. ^{[ 5 ]} Ниже 85%материал вместо этого классифицируется как нейлон. ^{[ 4 ]}

Парамарамиды и метаарамиды

Арамиды разделены на два основных типа в зависимости от того, где связи прикрепляются к кольцам. Нумеруя атомы углерода последовательно вокруг кольца, параарамиды имеют связи, прикрепленные в положениях 1 и 4, в то время как метаарамиды имеют их в положениях 1 и 3. ^{[ 6 ]} То есть точки прикрепления диаметрально противоположны друг другу в параарамидах и два атома друг от друга в метаарамдах. Таким образом, иллюстрация показывает параарамиду.

История

Ароматические полиамиды были впервые введены в коммерческих применениях в начале 1960 -х годов с мета -арамдным волокном, производимым DuPont в качестве HT -1, а затем под торговым названием Nomex . ^{[ 7 ]} Это волокно, которое обрабатывает аналогично обычным текстильной одежде, характеризуется его превосходной устойчивостью к тепло, поскольку оно не плавит и не воспламеняется на нормальных уровнях кислорода. Он широко используется в производстве защитной одежды, воздушной фильтрации, термической и электрической изоляции, а также замены асбеста .

Метаарамиды также производятся в Нидерландах и Японии Тейджином Арамидом под торговым наименованием Teijinconex , ^{[ 7 ]} и Toray под торговым названием Arawin , в Китае Янтай Тайхо под торговым названием New Star и Sro Group под торговым названием X-Fiper , и вариант мета-арамиды во Франции от Kermel под торговым названием Kermel.

Основываясь на более ранних исследованиях Monsanto Company и Bayer , Para -Aramid Fiber с гораздо более высоким упорством и модулем упругости также было разработано в 1960 -х и 1970 -х годах Dupont и Akzonobel , оба из которых были получены от знаний о Rayon , Polyester и Nylon. В 1973 году DuPont была первой компанией, которая представила параарамидную волокну, назвав его Кевларом ; Это остается одним из самых известных ^{[ Цитация необходима ]} Парамарамиды и/или арамиды.

В 1978 году Akzo ввел аналогичное волокно с примерно той же химической структурой, которая называла его Twaron . Из -за более ранних патентов на производственный процесс, Акзо и Дюпон участвовали в патентном споре в 1980 -х годах. Впоследствии Тварон попал под власть компании Teijin Aramid. В 2011 году Янтай Тайхо ввел аналогичное волокно, которое называется Taparan в Китае (см. Производство ).

Парамарамиды используются во многих высокотехнологичных приложениях, таких как аэрокосмические и военные применения, для «пуленепробиваемой» для кузова ткани .

Метаарамида и параарамида могут использоваться для изготовления арамидной бумаги. Арамидная бумага используется в качестве электрических изоляционных материалов и строительных материалов для изготовления сотовой ядра. DuPont сделал Aramid Paper в 1960 -х годах, назвав ее NOMEX Paper. Специальная бумага Yantai Metastar представила арамидную бумагу в 2007 году, которая называется метастарной бумагой. Метастар DuPont и Yantai делают мета-арамиду и параарамидную бумагу. ^{[ Цитация необходима ]}

Здоровье

Углерод и арамид, углеродная пряжа и текстиль, композитный материал, перчатка для арамид (Twaron), кабель (плетеное стекловолокно, арамидное ядро), пряжа Арамида, плетеная текстиль (арамида и углерод). Поднос и образцы текстильного шкафа в Textielmuseum в Тилбурге .

В течение 1990 -х годов тест in vitro на арамидных волокнах показал, что они демонстрировали «многие из тех же последствий на эпителиальные клетки, что и асбест , включая повышенное радиоактивно меченное нуклеотидное включение в ДНК и индукцию EDC ( орнитин декарбоксилаза ) канцерогенные последствия. ^{[ 8 ]} Однако в 2009 году было показано, что вдыхаемые арамидные фибрилл сокращаются и быстро очищаются от организма и представляют небольшой риск. ^{[ 9 ]} Организация по исправлению процентов была предоставлена автором исследования, в котором говорилось, что «этот обзор был заказан и профинансирован Дюпоном и Тейдзджином Арамидом, но только автор отвечал за содержание и написание статьи». ^{[ 10 ]}

Производство

Всемирная мощность производства параарамдов оценивалась в 41 000 т (40 000 длинных тонн; 45 000 коротких тонн) в год в 2002 году и увеличивается каждый год на 5–10%. ^{[ 11 ]} В 2007 году это означает, что общая производственная мощность составляет около 55 000 тонн в год. ^{[ Цитация необходима ]}

Полимерный препарат

Арамиды, как правило, получают реакцией между группой аминов и группой карбоновой кислоты галогенидной . AB Простые гомополимеры имеют связь - (NH -C ₆ H ₄ -co) _n -.

Хорошо известные полимеры арамидов, такие как кевлар , Тварон , Номекс , Новая Звезда и Тейджинсонекс), приготовлены из предшественников диамина и диамина (или эквивалентных). Эти полимеры могут быть дополнительно классифицированы в соответствии со связями на ароматических субъединицах. Nomex, Teijinconex и New Star содержат преимущественно мета-связь. Они называются изофталамиды полиметафенилена (MPIA). Напротив, Кевлар и Тварон имеют пара-соединения. Они называются P -фенилентерефталамидами (PPTA). PPTA является продуктом P -фенилена -диамина (PPD) и терефталоил дихлорид (TDC или TCL) .

Производство PPTA зависит от соратница с ионным компонентом ( хлорид кальция , CaCl ₂ ) для зауходов водородных связей амидных групп, а органический компонент ( N -метил пирролидон , NMP) для растворения ароматического полимера . Этот процесс был изобретен Лео Воллбрахтом в Акзо. Помимо канцерогенного HMPT , до сих пор нет практической альтернативы растворения полимера. Использование системы NMP/CACL ₂ привело к расширенному патентному спору между AKZO и DuPont.

Вращение

После производства полимера арамидное волокно продуцируется путем вращения растворенного полимера в твердое волокно из химической смеси жидкости. Полимерный растворитель для прядения PPTA, как правило, на 100% безводной серной кислоты (H ₂ SO ₄ ).

Появления

Волокно
Нарезанное волокно
Пудра
Мякоть

Другие виды арамидов

Помимо мета-арамид, таких как NOMEX, другие вариации принадлежат к диапазону волокна Aramid. Они в основном из типа сополия , наиболее известного под названием бренда Technora , разработанного Teijin и представленным в 1976 году. Процесс технологии реагирует PPD и 3,4'-диаминодифенилтер (3,4'-ODA) с терефталоилхлоридом. (TCL) . ^{[ 12 ]} Этот относительно простой процесс использует только один амидный растворитель, и поэтому вращение может быть сделано непосредственно после производства полимера.

Характеристики арамидного волокна

Якоря Арамида, используемая на борту MV Bornholm в порту Дельфиджл , июнь 2006 г.

Арамиды имеют высокую степень ориентации с другими волокнами, такими как полиэтилен с ультра-высоким молекулярным весом , характеристика, которая доминирует в их свойствах.

Общий

Хорошее сопротивление истиранию
Хорошее сопротивление органическим растворителям
непроводящий ^{[ двусмысленный ]}
очень высокая температура плавления (> 500 ° C (932 ° F))
Низкая воспламеняемость
Хорошая целостность ткани при повышенных температурах
чувствительный к кислотам и солям ^{[ как? ]}
чувствительный к ультрафиолетовому излучению ^{[ как? ]}
подвержен электростатическому наращиванию заряда, если не закончено ^{[ 13 ]}

Парамарамиды

Пар-арамидные волокна, такие как кевлар и Twaron, обеспечивают выдающиеся свойства силы к весу
Высокий аккордный модуль
высокая упорство
низкий ползучий
Низкое удлинение при перерыве (~ 3,5%)
Трудно окрасить-обычно расписывается раствором ^{[ 13 ]}

Использование

Пламени Устойчивая одежда
теплозащитная одежда и шлемы
БОЛЬНЫЙ БРОР , ^{[ 14 ]} конкуренция с полиэтиленовыми продуктами волокна, такими как Dyneema и Spectra
составные материалы
замена асбеста (например, тормозные накладки )
горячего воздуха Фильтрационные ткани
Шины , вновь как сульфрон (модифицированный серной туароном )
механических резиновых товаров Усиление
веревки и кабели ^{[ 15 ]}
V-белки (автомобиль, механизм, оборудование и многое другое)
фитиль для пожарных танцев
Оптические кабельные системы
парусная ткань (не обязательно гоночные лодочные паруса)
спортивные товары
барабаны
ветрового прибора Тростники , такие как бренд фибромеи
громкоговорителей Диафрагмы
Материал бокса
волокно-армированный бетон
Усиленные термопластичные трубы
Теннисные струны , например, Ashaway и Prince Tennis Companies
Хоккейные палочки (обычно в составе с такими материалами, как древесина и углерод)
сноуборды
реактивного двигателя Корпуса
рыболовных катушек Перетаскивание
асфальта подкрепление
Прусики для скалевых альпинистов (которые скользят вдоль главной веревки и могут растопить из -за трения).
Сноуборды армирование

Смотрите также

Параарамид

Метарамид

NOMEX
Teijinconex

Другие

Примечания и ссылки

^ Hillermeier, Karlheinz (1984). «Перспективы Арамида в качестве замены асбеста». Журнал текстильного исследования . 54 (9): 575–580. doi : 10.1177/004051758405400903 . S2CID 136433442 .
^ Gooch, JW, ed. (2006). "Арамид". Энциклопедический словарь полимеров . Нью -Йорк: Спрингер. С. 64–65. doi : 10.1007/978-0-387-30160-0_760 . ISBN 978-0-387-31021-3 Полем Получено 16 сентября 2021 года .
^ Wingate, Isabel Barnum (1979). Словарь Фэйрчайлда текстиля . Интернет -архив. Нью -Йорк: Fairchild Publications. п. 25. ISBN 978-0-87005-198-2 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Коммерческие практики, часть 303, §303.7 Общие названия и определения для изготовленных волокон.
^ Полное определение арамидного волокна представляет собой «изготовленное волокно, в котором волокно-образующее вещество представляет собой синтетический полиамид с длинной цепью, в котором не менее 85% амидных связей () прикрепляются непосредственно к двум ароматическим кольцам», с Диаграмма между скобками, которые показывают вертикально ориентированную группу СО, прикрепленную горизонтально к группе NH. Есть входящая связь в атом С и уходящая из группы NH.
^ Положение 1 просто выбирается как точка, в которой прикреплен одна из цепей. Затем мы рассчитываем вокруг кольца в кратчайшем направлении, пока не достигнем другого.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Джеймс А. Кент, изд. (2006). Справочник по промышленной химии и биотехнологии . Спрингер. п. 483 . ISBN 978-0-387-27842-1 .
^ Marsh, JP; Моссман, Bt; Дрисколл, Ке; Schins, RF; Borm, PJA (1 января 1994 г.). «Влияние арамида, высокопрочного синтетического волокна, на дыхательные клетки in vitro». Препарат и химическая токсикология . 17 (2): 75–92. doi : 10.3109/01480549409014303 . PMID 8062644 .
^ Дональдсон, К. (1 июля 2009 г.). «Токсикология ингаляции фибриллов P-арамд». Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 487–500. Citeseerx 10.1.1.468.7557 . doi : 10.1080/10408440902911861 . PMID 19545198 . S2CID 6508943 .
^ Дональдсон, Кен (22 июля 2009 г.). «Corrigendum: токсикология вдыхания - арамидных фибриллов» . Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 540. DOI : 10.1080/10408440903083066 . S2CID 218987849 .
^ Комитет по высокопроизводительным структурным волокнам для передовых полимерных матричных композитов, Национальный исследовательский совет (2005). Высокопроизводительные структурные волокна для передовых полимерных композитов . Национальная академическая пресса . п. 34. ISBN 978-0-309-09614-0 .
^ Озава С. (1987). «Новый подход к высокому модулю, волокна с высокой упорной» . Полимерный журнал . 19 : 199. DOI : 10.1295/polymj.19.119 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Кадольф, Сара Дж. Анна Л. Лэнгфорд (2002). "Текстиль". Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, NJ .
^ Рейш, Марк С. (2005). «Высокопроизводительные производители волокна реагируют на спрос со стороны военных и пользователей безопасности» . Химические и инженерные новости . 83 (31): 18–22. doi : 10.1021/cen-v083n050.p018 .
^ "Арамидные кабели" . Fibremax . Архивировано из оригинала 2021-12-01.

Дальнейшее чтение

JA Reglero Ruiz; М Триго-Лопес; ФК Гарсия; JM Garcia (2017). «Функциональные ароматические полиамиды» . Полимеры . 9 (12): 414. doi : 10.3390/polym9090414 . PMC 6419023 . PMID 30965723 .
JWS Hearle (2000). Высокопроизводительные волокна . Woodhead Publishing Ltd., Абингтон, Великобритания - Текстильный институт. ISBN 978-1-85573-539-2 .
Дотце Дж. Сиккема (2002). «Исправленные волокна сто лет: полимеры и дизайн полимеров». J Appl Polym Sci (83): 484–488.
КХА Hillermeier & Hg Weij1 (1977). «Арамидная пряжа для усиления пластмассы». Пластик (11): 374–3
Dupont и Teijin для расширения производства Aramid - сентябрь 2004 г.

[Hillermeier-1] Hillermeier, Karlheinz (1984). «Перспективы Арамида в качестве замены асбеста». Журнал текстильного исследования . 54 (9): 575–580. doi : 10.1177/004051758405400903 . S2CID 136433442 .

[2] Gooch, JW, ed. (2006). "Арамид". Энциклопедический словарь полимеров . Нью -Йорк: Спрингер. С. 64–65. doi : 10.1007/978-0-387-30160-0_760 . ISBN 978-0-387-31021-3 Полем Получено 16 сентября 2021 года .

[3] Wingate, Isabel Barnum (1979). Словарь Фэйрчайлда текстиля . Интернет -архив. Нью -Йорк: Fairchild Publications. п. 25. ISBN 978-0-87005-198-2 .

[FTC-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Коммерческие практики, часть 303, §303.7 Общие названия и определения для изготовленных волокон.

[5] Полное определение арамидного волокна представляет собой «изготовленное волокно, в котором волокно-образующее вещество представляет собой синтетический полиамид с длинной цепью, в котором не менее 85% амидных связей () прикрепляются непосредственно к двум ароматическим кольцам», с Диаграмма между скобками, которые показывают вертикально ориентированную группу СО, прикрепленную горизонтально к группе NH. Есть входящая связь в атом С и уходящая из группы NH.

[6] Положение 1 просто выбирается как точка, в которой прикреплен одна из цепей. Затем мы рассчитываем вокруг кольца в кратчайшем направлении, пока не достигнем другого.

[Kent-7] Jump up to: ^а ^{беременный} Джеймс А. Кент, изд. (2006). Справочник по промышленной химии и биотехнологии . Спрингер. п. 483 . ISBN 978-0-387-27842-1 .

[toxicology-effects-8] Marsh, JP; Моссман, Bt; Дрисколл, Ке; Schins, RF; Borm, PJA (1 января 1994 г.). «Влияние арамида, высокопрочного синтетического волокна, на дыхательные клетки in vitro». Препарат и химическая токсикология . 17 (2): 75–92. doi : 10.3109/01480549409014303 . PMID 8062644 .

[toxicology-review-9] Дональдсон, К. (1 июля 2009 г.). «Токсикология ингаляции фибриллов P-арамд». Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 487–500. Citeseerx 10.1.1.468.7557 . doi : 10.1080/10408440902911861 . PMID 19545198 . S2CID 6508943 .

[10] Дональдсон, Кен (22 июля 2009 г.). «Corrigendum: токсикология вдыхания - арамидных фибриллов» . Критические обзоры в токсикологии . 39 (6): 540. DOI : 10.1080/10408440903083066 . S2CID 218987849 .

[capacity-11] Комитет по высокопроизводительным структурным волокнам для передовых полимерных матричных композитов, Национальный исследовательский совет (2005). Высокопроизводительные структурные волокна для передовых полимерных композитов . Национальная академическая пресса . п. 34. ISBN 978-0-309-09614-0 .

[12] Озава С. (1987). «Новый подход к высокому модулю, волокна с высокой упорной» . Полимерный журнал . 19 : 199. DOI : 10.1295/polymj.19.119 .

[textiles-13] Jump up to: ^а ^{беременный} Кадольф, Сара Дж. Анна Л. Лэнгфорд (2002). "Текстиль". Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, NJ .

[bulletproof-14] Рейш, Марк С. (2005). «Высокопроизводительные производители волокна реагируют на спрос со стороны военных и пользователей безопасности» . Химические и инженерные новости . 83 (31): 18–22. doi : 10.1021/cen-v083n050.p018 .

[15] "Арамидные кабели" . Fibremax . Архивировано из оригинала 2021-12-01.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]