Арамид

Арамид (англ. aramid аббр. aromatic polyamide  ароматический полиамид) длинная цепочка синтетического полиамида, в которой, по меньшей мере, 85% амидных связей прикреплены непосредственно к двум ароматическим кольцам. Свойства арамидных волокон определяются одновременно и химической, и физической микроструктурой. Амидные связи обеспечивают высокую энергию диссоциации (на 20% выше алифатических аналогов, например нейлона), а арамидные кольца дают превосходную термостабильность. Различают 3 основных типа коммерческих арамидных волокон, присутствующих на рынке: пара-арамиды (п-арамиды), мета-арамиды (м-арамиды) и сополимеры полиамида.

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). Кевларовые 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 370C, практически не горят и не плавятся. Температура начала карбонизации около 425C. 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. Волокна СВМ получают из другого полимера и по иной технологии, чем волокна Кевлар, 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.

Мета-арамиды

Наиболее известные в мире мета-арамиды выпускаются под торговыми марками Nomex (DuPont), Teijinconex (Teijin), Newstar (Yantai Taiho). Первый значимый мета-арамид был представлен в 1961 году компанией DuPont под маркой Nomex. Это поли м-фениленизофталамид, полученный в результате межфазной поликонденсации м-фенилендиамина и дихлорангидрида изофталевой кислоты.

Мета-арамиды обугливаются при температурах свыше 400 °C и способны выдержать короткое воздействие температур до 700 °C. Мета-арамиды преимущественно разрабатывались для защитной спецодежды пилотов истребителей, танкистов, астронавтов, а также для защиты от термических рисков в промышленности. Нетканые материалы из волокон Nomex используются также для высокотемпературной фильтрации дымовых газов и теплоизоляции. Мета-арамиды обладают стойкостью к высоким температурам, к примеру, Nomex при выдерживании при температуре 250 °C в течение 1000 часов сохраняет 65% прочности на разрыв. Как правило, мета-арамиды используются в защитной спецодежде от теплового излучения, однако для интенсивного теплового излучения предпочтительнее использовать Nomex III (бленд из Nomex и Kevlar 29 с весовым соотношением, соответственно, 95:5). Такая композиция обеспечивает большую механическую стабильность при обугливании. Кислородный индекс (КИ) поли мета-арамида Nomex равен 30.

Сополимеры полиамида

В 1972 году компанией Rhone Poulenc начато производство огнестойких термостабильных волокон под торговым названием Kermel, разработкой которых компания занималась с 1960 года. Kermel - полиамид-имид (PAI) семейства мета-арамидов или т.н. сополимер полиамида.

Полиамид-имид (PAI) Kermel

Полиамид-имидные волокна Kermel известны в двух исполнениях - 234 AGF - окрашенное в массе штапельное волокно для текстильных технологий и 235 AGF - волокно для нетканых текстильных материалов. Во Франции Kermel используется в боевой одежде пожарных и защитной спецодежде военнослужащих, где риски поражения открытым пламенем выше обычного. Кислородный индекс (КИ) Kermel равен 32. При воздействии температуры 250C в течение 500 часов Kermel теряет только 33% механических характеристик. Благодаря высокому кислородному индексу Kermel не горит, не плавится, а медленно карбонизируется. По информации компании производителя (в наст. время Kermel SAS) полиамид-имид Kermel выдерживает температуры до 1000 °C в течение нескольких секунд. Важным преимуществом Kermel является нулевая усадка в горячей воде и 0,2% в горячем паре. Полиамид-имид Kermel отличается от мета- и пара- арамидов очень низкой теплопроводностью, почти в 4 раза меньшей, чем у Nomex и Kevlar, что широко применяется для производства защитной спецодежды от термических рисков, а также современных изоляционных материалов.

Смесь 25%-50% волокон Kermel; и Огнестойкой вискозы обеспечивает дополнительную защиту от ультрафиолетового излучения, контроль термовентиляции за счет отведения влаги от тела, а также высокий комфорт пользователя. В наши дни Kermel; широко используется ведущими нефтегазовыми компаниями, в том числе работающими на шельфе. ВВС, ВМВ, Сухопутные войска, полиция и спецслужбы многих стран мира используют огнестойкую униформу и огнестойкий трикотаж на основе полиамид-имида Kermel. В 2008 году Вооруженные силы Франции выбрали огнестойкий камуфляж Kermel; V50 и VMC40 для комплекта обмундирования пехотинца французской армии «FELIN» или т.н. Комплекта солдата будущего.

Как и из чего сделана арамидная ткань

Материал сделан из арамидных волокон. Это полимерные образования, в которых мономеры, содержащие ароматические кольца, связаны друг с другом линейными и поперечными связями. Прочность арамидной ткани обусловлена именно поперечными связями, содержание которых достигает 85%. В ароматических структурах различают орто-, мета- и пара-положения. Арамидные волокна делают из мета-арамидов, пара-арамидов и сополимеров арамида.

• Пара-арамиды имеют названия тварон, кевлар, СВМ, терлон.
• Мета-арамиды называются номекс, арселон.
• Сополимеры арамидов называются кермель.

Все арамидные волокна обладают повышенными защитными свойствами. Мета-арамиды отличаются особой прочностью. Пара-арамиды имеют повышенные термозащитные качества.

Арамидные ткани делают, используя следующие виды переплетения нитей:

• полотняное;
• атласное;
• саржевое;
• вафельное.

Некоторые арамидные полотна относятся к трикотажным изделиям. Их вяжут на специальных станках из петель.

Баллистическая разновидность арамидных тканей состоит из нескольких слоев. Плетение нитей в каждом слое отличается. Иногда верхний слой делают как нетканый материал.

какие качества присущи арамидным тканям

Из арамидных волокон делают несколько видов разной продукции. Многие достоинства присущи всей группе материалов.

• Удивительная прочность, которая значительно превышает прочностные характеристики стали.
• Маленький вес. Арамидные ткани гораздо легче стекловолоконных материалов.
• Способность сохранять защитные качества при очень высоких температурах. При температуре меньше 0°С защитные способности усиливаются.
• Неспособность гореть и плавиться.
• Огромная устойчивость к механическому действию. Ткань способна защитить от пуль.
• Абсолютная инертность к действию микробов.
• Способность сохранять форму весь период эксплуатации.

Арамидным тканям присущи некоторые недостатки.

• При намокании в воде прочность теряется. Восстанавливается после высыхания материала.
• Арамидные ткани стареют. Для увеличения строка эксплуатации материал дополнительно пропитывают. Производители дают гарантии сохранения качества на протяжении 10 лет.
• Некоторые виды арамидных материалов чувствительны к действию солнца.

Разработчики продолжают усовершенствовать технологию получения волокон и материалов. Это позволяет надеяться на уменьшение количества недостатков в будущем.

Арамидные ткани незаменимы при производстве спецодежды для военных, спасателей, пожарников, металлургов. Из них делают одежду, боевую форму, бронежилеты, каски, оснащение. Благодаря этому материалу спасено большое количество человеческих жизней.