Tkaniny z aramidových vlákien

Aramidové vlákno, plne známe ako "polyfenyléntereftalamid", má vynikajúce vlastnosti, ako je ultra vysoká pevnosť, vysoký modul, odolnosť voči vysokej teplote, odolnosť voči kyselinám, odolnosť voči zásadám, nízka hmotnosť atď. Aramidové vlákno bolo úspešne vyvinuté a komercializované spoločnosťou DuPont Kevlar Fabrics v roku 1960 Preto pred objavením sa uhlíkových vlákien aramidové vlákno vždy obsadilo trh s vysokovýkonnými vláknami.

1/ Vysoká odolnosť proti nárazu a odolnosť proti prasknutiu

Aramidové vlákno má vynikajúcu odolnosť proti nárazu a keďže je húževnaté a dokáže absorbovať veľa energie, pod tlakom nepraská. Je široko používaný na výrobu brnenia pre nepriestrelné vesty, lode, kajaky a súčiastky vojenských vozidiel. Odolnosť proti nárazu kompozitu z aramidových vlákien je 5-krát väčšia ako odolnosť kompozitu z uhlíkových vlákien (merané metódou nárazu kladivom). Táto mimoriadna schopnosť proti nárazu alebo priestrelu je spôsobená tvorbou dlhých atómových reťazcov s aramidovou štruktúrou.

Vzhľadom na vynikajúcu odolnosť proti nárazu sa aramidové vlákno široko používa na výrobu nepriestrelných viest a materiálov na pancierovanie tankov na vojenské účely. Nepriestrelná vesta je zvyčajne vyrobená z desiatok vrstiev aramidu (napríklad kevlaru) a medzi týmito dvoma vrstvami obsahuje keramickú platňu. Ochranný kryt používaný niektorými obrnenými vozidlami (napr. americký tank M1) je vyrobený z oceľového materiálu aramidovej ocele, ktorý odolá protitankovým strelám s priemerom 700 mm.

2／ Nízka hustota / nízka hmotnosť

Aramidové vlákno má veľmi nízku hmotnosť, čo je výhodou pri výrobe kompozitných materiálov. Hoci sa kompozity z uhlíkových vlákien považujú za veľmi ľahké, kompozity z aramidových vlákien sú asi o 20 percent ľahšie ako kompozity z uhlíkových vlákien. Použitie aramidovej tkaniny v kompozitoch môže zvýšiť odolnosť proti nárazu a opotrebeniu a znížiť hmotnosť kompozitných komponentov.

Hustota aramidového vlákna je približne 1,45 g/cm 3, Hustota aramidového/epoxidového kompozitu je približne 1,3 g/cm 3. Výpočet je založený na epoxidovej živici a vytvrdzovacom činidle~1,1 g/cm³ a ​​pokročilej technológii používanej pri výrobe kompozitných materiálov, konkrétne autoklávového predimpregnovaného laminátu. Hustota kompozitov z uhlíkových vlákien, ktoré sa všeobecne považujú za veľmi ľahké, sa blíži k 1,55 g/cm³. Vo všeobecnosti sú kompozity z aramidových vlákien o 20 percent ľahšie ako kompozity s uhlíkovými vláknami.

Ako porovnať hmotnosť kompozitov z aramidových vlákien a kovov? 2,7 g/cm pre hliník ³, 4,5 g/cm pre titán ³, 7,9 g/cm pre oceľ ³, Preto sú kompozity z aramidových vlákien 2-krát ľahšie ako hliník, 3- alebo 4-krát ľahšie ako titán a 6-krát ľahšie ako oceľ .

3／ Stredná tuhosť medzi sklenenými vláknami a uhlíkovými vláknami

Kompozity z aramidových vlákien majú vyššiu tuhosť ako kompozity zo sklenených vlákien, ale tiež výrazne nižšiu ako kompozity z uhlíkových vlákien. Aramidové vlákna sú podobné uhlíkovým vláknam. Existuje mnoho typov vlákien, vrátane štandardných, stredných a vysokomodulových vlákien, ktoré môžu poskytnúť rôznu tuhosť a pevnosť.

Tuhosť rôznych typov vlákien je nasledovná:

Tkanina zo sklenených vlákien - od 72 GPa (štandardné E-sklo) do 87 GPa (S-vystužená sklenená tkanina);

Tkanina z uhlíkových vlákien - od 230 GPa (Toray T300) do 588 GPa (Toray HM trieda M60J);

Aramidová tkanina - od 96GPa (Kevlar 129 pre štandardný aramid) do 186GPa (Kevlar 149 pre letecký/letecký priemysel).

Záverom možno povedať, že tuhosť aramidových kompozitov vyrobených zo štandardných tkanín je o 30-40 percent vyššia ako u kompozitov zo sklenených vlákien a o 50 percent nižšia ako u kompozitov s uhlíkovými vláknami

4/ Odolnosť voči oderu

Kompozity z aramidových vlákien sa široko používajú v častiach náchylných na opotrebovanie, ako sú klzné dosky na ochranu pretekárskych motorov. Aramid sa zvyčajne používa v ťažobnom priemysle (ako je ťažobný priemysel) na vystuženie gumového pásu dopravného pásu a zabezpečenie vyššej pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu. Podľa výrobcu kevlaru sa odolnosť proti opotrebovaniu môže po vystužení zlepšiť o 50-70 percent. Vďaka týmto vlastnostiam je možné materiál použiť na kompozitné materiály a pracovné odevy, ako sú ochranné rukavice odolné proti prerezaniu s použitím aramidových tkanín, ako je Twaron alebo Kevlar.

5/ Nízka dielektrická konštanta

Dielektrická konštanta kompozitného materiálu z aramidových vlákien je len ~ 3,85 (10 GHz), čo zaisťuje dobrý výkon a silu signálu prenikajúceho aramidovým ochranným krytom/radomom. Táto anténa je široko používaná na vojenské účely, napríklad na vojenských lietadlách.

Aramidové vlákno používané vo vojenskom kryte

Kryt/radom z aramidových vlákien môže chrániť anténu pred poškodením a zabezpečiť dobrý výkon signálu. Naproti tomu kompozity zo sklenených vlákien E poskytujú permitivitu zodpovedajúcu 6,1 (10 GHz), čo vedie k 60-percentnému zníženiu výkonu a výkonu anténneho signálu. Okrem aramidového vlákna sa používa aj kremenné vlákno, ktorého dielektrická konštanta je 3,78 (10 GHz).

6/ Ďalšie vlastnosti

Aramidové vlákno má nízku tepelnú rozťažnosť, ktorá je veľmi stabilná pri vysokých teplotách, takmer nulová. Koeficient tepelnej rozťažnosti je mierne záporný, ekvivalentný (- 2,4 x 10 ⁻ ⁶ / stupeň C). Aramidové vlákno je dobrým izolantom a nevedie elektrinu.

Špeciálna vlastnosť kompozitov z aramidových vlákien súvisí s absorpciou vibrácií, takže sa môžu použiť na výrobu komponentov ložísk vibrácií, ako sú konštrukčné komponenty lietadiel.

Aramid môže tkať s uhlíkovými vláknami alebo sklenenými vláknami, aby vytvoril aramidovú tkaninu z uhlíkových vlákien alebo aramidové tkaniny zo sklenených vlákien, ktoré môžu maximalizovať výhody 2 typov vlákien.

Populárne Tagy: tkaniny z aramidových vlákien