Tkanine od aramidnih vlakana

Aramidna vlakna, u potpunosti poznata kao "polifenilen tereftalamid", imaju izvrsna svojstva kao što su ultra-visoka čvrstoća, visoki modul, otpornost na visoke temperature, otpornost na kiseline, alkalna otpornost, mala težina, itd. Aramidna vlakna je uspješno razvila i komercijalizirala DuPont Kevlar Fabrics 1960. godine. Stoga, prije pojave karbonskih vlakana, aramidna vlakna su uvijek zauzimala tržište vlakana visokih performansi.

1/ Visoka otpornost na udarce i otpornost na pukotine

Aramidna vlakna imaju odličnu otpornost na udarce, a budući da su čvrsta i mogu apsorbirati mnogo energije, neće pucati pod pritiskom. Široko se koristi za proizvodnju oklopa za pancire, brodove, kajake i dijelove vojnih vozila. Otpornost na udar kompozita od aramidnih vlakana je 5 puta veća od kompozita od karbonskih vlakana (mjereno metodom udara čekića). Ova izvanredna sposobnost protiv udara ili metka uzrokovana je formiranjem dugih atomskih lanaca sa aramidnom strukturom.

Zbog odlične otpornosti na udar, aramidna vlakna se široko koriste za izradu pancira i oklopnih materijala za tenkove za vojne svrhe. Pancir je obično napravljen od desetina slojeva aramida (kao što je kevlar) i uključuje keramičku ploču između dva sloja. Zaštitni poklopac koji koriste neka oklopna vozila (kao što je američki tenk M1) je napravljen od čeličnog aramidnog čeličnog materijala, koji može izdržati protivtenkovske rakete prečnika 700 mm.

2／ Mala gustina/mala težina

Aramidna vlakna imaju vrlo malu težinu, što je prednost u proizvodnji kompozitnih materijala. Iako se kompoziti od karbonskih vlakana smatraju vrlo laganim, kompoziti aramidnih vlakana su oko 20 posto lakši od kompozita od karbonskih vlakana. Upotreba aramidne tkanine u kompozitima može povećati otpornost na udar i otpornost na habanje i smanjiti težinu kompozitnih komponenti.

Gustina aramidnog vlakna je oko 1,45 g/cm³, a gustina aramid/epoksidnog kompozita je oko 1,3g/cm³. Proračun se zasniva na epoksidnoj smoli i sredstvu za očvršćavanje ~1,1g/cm³ i naprednoj tehnologiji koja se koristi u proizvodnji kompozitnih materijala, odnosno autoklavnog preprega. Gustina kompozita od ugljičnih vlakana, koji se općenito smatraju vrlo laganim, je blizu 1,55 g/cm ³. Generalno, kompoziti od aramidnih vlakana su 20 posto lakši od kompozita od karbonskih vlakana.

Kako uporediti težinu kompozita aramidnih vlakana i metala? 2,7 g/cm za aluminijum ³, 4,5 g/cm za titan ³, 7,9 g/cm za čelik ³, stoga su kompoziti aramidnih vlakana 2 puta lakši od aluminijuma, 3 ili 4 puta lakši od titanijuma i 6 puta lakši od čelika .

3／ Umjerena krutost, između staklenih vlakana i karbonskih vlakana

Kompoziti od aramidnih vlakana imaju veću krutost od kompozita staklenih vlakana, ali i znatno nižu od kompozita od karbonskih vlakana. Aramidna vlakna su slična karbonskim vlaknima. Postoji mnogo vrsta vlakana, uključujući standardna vlakna, srednje i visokog modula, koja mogu pružiti različitu krutost i snagu.

Krutost različitih vrsta vlakana je sljedeća:

Tkanina od staklenih vlakana - od 72 GPa (standardno E-staklo) do 87 GPa (S-ojačana staklena tkanina);

Tkanina od karbonskih vlakana - od 230 GPa (Toray T300) do 588 GPa (Toray HM grade M60J);

Aramidna tkanina - od 96 GPa (Kevlar 129 za standardni aramid) do 186 GPa (Kevlar 149 za industriju aviona/avijacije).

U zaključku, krutost aramidnih kompozita napravljenih od standardnih tkanina je 30-40 posto veća od krutosti kompozita od staklenih vlakana i 50 posto niža od kompozita od karbonskih vlakana

4/ Otpornost na habanje

Kompoziti aramidnih vlakana naširoko se koriste u dijelovima sklonim habanju, kao što su klizne ploče za zaštitu trkaćih motora. Aramid se obično koristi u industriji ekstrakcije (kao što je rudarska industrija) da ojača gumenu traku transportne trake i osigura veću čvrstoću i otpornost na habanje. Prema proizvođaču Kevlara, otpornost na habanje može se poboljšati za 50-70 posto nakon ojačanja. Zbog ovih karakteristika, materijal se može koristiti za kompozitne materijale i radnu odjeću, kao što su zaštitne rukavice otporne na rezanje koristeći aramidne tkanine, kao što su Twaron ili Kevlar.

5/ Niska dielektrična konstanta

Dielektrična konstanta kompozitnog materijala od aramidnih vlakana je čak 3,85 (10 GHz), što osigurava dobre performanse i snagu aramidnog zaštitnog poklopca/radome koji prodire signal. Ova antena se široko koristi u vojne svrhe, kao što su vojni avioni.

Aramidna vlakna koja se koriste u vojnim radom

Kompozitno kućište/radome od aramidnih vlakana može zaštititi antenu od oštećenja i osigurati dobre performanse signala. Nasuprot tome, kompoziti od E-staklenih vlakana pružaju permitivnost koja odgovara 6,1 (10 GHz), što rezultira 60 posto smanjenjem snage i performansi antenskog signala. Pored aramidnog vlakna, koristi se i kvarcno vlakno, čija je dielektrična konstanta 3,78 (10 GHz).

6/ Ostale karakteristike

Aramidna vlakna imaju niske karakteristike termičke ekspanzije, koja su vrlo stabilna na visokim temperaturama, skoro nula. Koeficijent termičke ekspanzije je blago negativan, što je ekvivalentno (- 2.4 x 10 ⁻ ⁶/ stepen C). Aramidna vlakna su dobar izolator i ne provode struju.

Posebno svojstvo kompozita aramidnih vlakana odnosi se na apsorpciju vibracija, tako da se može koristiti za proizvodnju komponenti koje nose vibracije, kao što su strukturne komponente aviona.

Aramid se može tkati sa karbonskim vlaknima ili fiberglasom kako bi se formirala aramidna tkanina od karbonskih vlakana ili aramidna tkanina od fiberglasa koja može maksimizirati prednosti 2 vrste vlakana.

Popularni tagovi: tkanine od aramidnih vlakana