Араміднае валакно, скарочана ад араматычнага поліаміднага валакна, уваходзіць у лік чатырох высокапрадукцыйных валокнаў, прыярытэтных для распрацоўкі ў Кітаі, разам з вугляродным валакном, поліэтыленавым валакном звышвысокай малекулярнай масы (UHMWPE) і базальтавым валакном. Як і звычайны нейлон, араміднае валакно належыць да сямейства поліамідных валокнаў з аміднымі сувязямі ў асноўным малекулярным ланцугу. Асноўнае адрозненне заключаецца ў злучэнні: амідныя сувязі нейлону злучаны з аліфатычнымі групамі, тады як арамідныя сувязі спалучаны з бензольнымі кольцамі. Гэтая асаблівая малекулярная структура надае араміднаму валакну надзвычай высокую восевую трываласць (>20 сН/дтэкс) і модуль пругкасці (>500 ГПа), што робіць яго пераважным матэрыялам для армавання высакаякасных кабеляў.
Тыпы араміднага валакна
Араміднае валакноУ асноўным уключае цалкам араматычныя поліамідныя валокны і гетэрацыклічныя араматычныя поліамідныя валокны, якія можна далей класіфікаваць на орта-арамідныя, пара-арамідныя (PPTA) і мета-арамідныя (PMTA). Сярод іх мета-арамідныя і пара-арамідныя з'яўляюцца тымі, якія атрымалі прамысловае прымяненне. З пункту гледжання малекулярнай структуры, асноўнае адрозненне паміж гэтымі двума заключаецца ў становішчы атама вугляроду ў бензольным кольцы, да якога прымацавана амідная сувязь. Гэта структурнае адрозненне прыводзіць да значных адрозненняў у механічных уласцівасцях і тэрмічнай стабільнасці.
Пара-арамід
Пара-араміда, або полі(п-фенілентэрэфталамід) (PPTA), таксама вядомы ў Кітаі як Aramid 1414, — гэта лінейны высокатрывалы палімер, больш за 85% амідных сувязей якога непасрэдна звязаны з араматычнымі кольцамі. Найбольш камерцыйна паспяховымі пара-араміднымі прадуктамі з'яўляюцца Kevlar® ад DuPont і Twaron® ад Teijin, якія дамінуюць на сусветным рынку. Гэта было першае валакно, калі-небудзь вырабленае з выкарыстаннем раствора для прадзення вадкакрышталічнага палімера, якое адкрыла новую эру высокапрадукцыйных сінтэтычных валокнаў. Што тычыцца механічных уласцівасцей, яго трываласць на разрыў можа дасягаць 3,0–3,6 ГПа, модуль пругкасці 70–170 ГПа, а падаўжэнне пры разрыве 2–4%. Гэтыя выключныя характарыстыкі даюць яму незаменныя перавагі ў армаванні аптычных кабеляў, балістычнай абароне і іншых галінах.
Мета-арамід
Мета-араміда, або полі(м-феніленізафталамід) (ПМТА), таксама вядомы ў Кітаі як Aramid 1313, з'яўляецца вядучым арганічным валакном, устойлівым да высокіх тэмператур. Яго малекулярная структура складаецца з амідных груп, якія злучаюць мета-феніленавыя кольцы, утвараючы зігзагападобны лінейны ланцуг, стабілізаваны моцнымі міжмалекулярнымі вадароднымі сувязямі ў трохмернай сетцы. Гэтая структура надае валакну выдатную вогнеўстойлівасць, тэрмічную стабільнасць і радыяцыйную ўстойлівасць. Тыповым прадуктам з'яўляецца Nomex® кампаніі DuPont з лімітавым індэксам кіслароду (LOI) 28–32, тэмпературай шклавання каля 275°C і тэмпературай бесперапыннай эксплуатацыі вышэй за 200°C, што робіць яго шырока выкарыстоўваным у вогнеўстойлівых кабелях і высокатэмпературных ізаляцыйных матэрыялах.
Выдатныя ўласцівасці араміднага валакна
Араміднае валакно валодае звышвысокай трываласцю, высокім модулем пругкасці, цеплаўстойлівасцю, устойлівасцю да кіслот і шчолачаў, нізкай вагой, добрай ізаляцыяй, устойлівасцю да старэння, доўгім тэрмінам службы, хімічнай стабільнасцю, адсутнасцю расплаўленых кропель падчас гарэння і нетаксічнымі выкідамі газаў. З пункту гледжання прымянення ў кабелях, пара-араміда пераўзыходзіць мета-араміду па цеплаўстойлівасці, працуючы ў дыяпазоне тэмператур ад -196 да 204°C і не раскладаючыся і не плаўляючыся пры 500°C. Найбольш прыкметныя ўласцівасці пара-араміды ўключаюць звышвысокую трываласць, высокі модуль пругкасці, цеплаўстойлівасць, хімічную стойкасць і нізкую шчыльнасць. Яго трываласць перавышае 25 г/дтэкс — у 5-6 разоў больш, чым у высакаякаснай сталі, у 3 разы — у шкловалакне і ў 2 разы — у высокатрывалай нейлонавай прамысловай пражы. Яго модуль пругкасці ў 2-3 разы вышэйшы, чым у сталі або шкловалакна, і ў 10 разоў — у высокатрывалага нейлону. Ён удвая мацнейшы за сталёвы дрот і важыць усяго каля 1/5 яго вагі, што робіць яго асабліва прыдатным для выкарыстання ў якасці арматуры ў аптычных кабелях, падводных кабелях і іншых тыпах высакаякасных кабеляў.
Механічныя ўласцівасці араміднага валакна
Мета-араміда — гэта гнуткі палімер з трываласцю на разрыў вышэйшай, чым у звычайнага поліэстэру, бавоўны або нейлону. Ён мае высокую хуткасць падаўжэння, мяккі навобмацак, добрую прадзельнасць і можа быць выраблены ў кароткія валокны або ніткі рознай таўшчыні. З яго можна прасці тканіны і нетканыя матэрыялы з выкарыстаннем стандартнага тэкстыльнага абсталявання і апрацоўваць для задавальнення патрэб ахоўнай адзення розных галін прамысловасці. У электраізаляцыі мета-араміда вылучаецца сваімі вогнеўстойлівымі і тэрмаўстойлівымі ўласцівасцямі. З LOI больш за 28 ён не будзе працягваць гарэць пасля выхаду з полымя. Яго вогнеўстойлівасць з'яўляецца ўласцівай яго хімічнай структуры, што робіць яго пастаянна вогнеўстойлівым — устойлівым да страты характарыстык з-за мыцця або працяглага выкарыстання. Мета-араміда мае выдатную тэрмічную стабільнасць, пры бесперапынным выкарыстанні пры 205°C і моцным захаванні трываласці нават пры тэмпературах вышэй за 205°C. Тэмпература яго раскладання высокая, і ён не плавіцца і не капае пры высокіх тэмпературах, пачынаючы карбанізавацца толькі вышэй за 370°C. Гэтыя ўласцівасці робяць яго ідэальным для ізаляцыі і армавання высокатэмпературных або вогнеўстойлівых кабеляў.
Хімічная стабільнасць араміднага валакна
Мета-араміда мае выдатную ўстойлівасць да большасці хімічных рэчываў і канцэнтраваных неарганічных кіслот, хоць яна адчувальная да канцэнтраваных сернай і азотнай кіслот. Яна таксама мае добрую шчолачную ўстойлівасць пры пакаёвай тэмпературы.
Радыяцыйная ўстойлівасць араміднага валакна
Мета-арамідны матэрыял валодае выключнай радыяцыйнай устойлівасцю. Напрыклад, пры працяглым уздзеянні ультрафіялетавага выпраменьвання магутнасцю 1,2×10⁻² Вт/см² і гама-выпраменьванняў магутнасцю 1,72×10⁸ рады яго трываласць застаецца нязменнай. Гэтая выдатная радыяцыйная ўстойлівасць робіць яго асабліва прыдатным для кабеляў, якія выкарыстоўваюцца на атамных электрастанцыях і касмічных караблях.
Трываласць араміднага валакна
Мета-араміда таксама дэманструе выдатную ўстойлівасць да ізаляцыі і хімічных рэчываў. Пасля 100 мыццяў тканіна, вырабленая з айчыннай мета-араміды, захоўвае больш за 85% сваёй першапачатковай трываласці на разрыў. У кабельных вырабах гэтая трываласць забяспечвае доўгатэрміновую стабільнасць механічных і электрычных характарыстык.
Прымяненне араміднага валакна
Араміднае валакно шырока выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай, аўтамабільнай, электрамеханічнай, будаўнічай і спартыўнай прамысловасці Кітая дзякуючы сваім выдатным механічным уласцівасцям, устойлівасці да высокіх тэмператур і хімічнай стабільнасці. Яно лічыцца ключавым матэрыялам для будучага развіцця высокапрадукцыйных галін прамысловасці. У прыватнасці, арамід адыгрывае незаменную ролю ў вытворчасці аптычных кабеляў сувязі, сілавых кабеляў, кабеляў, устойлівых да высокіх тэмператур, падводных кабеляў і спецыяльных кабеляў.
Аэракасмічная і ваенная галіны
Араміднае валакно адрозніваецца нізкай шчыльнасцю, высокай трываласцю і выдатнай каразійнай устойлівасцю. Яно шырока ўжываецца ў канструкцыйных кампанентах аэракасмічных апаратаў, такіх як корпусы ракетных рухавікоў і шырокапалосныя абцякальнікі паветраных суднаў. Яго кампазітныя матэрыялы дэманструюць выдатную ўдаратрываласць і празрыстасць для электрамагнітных хваль, што значна зніжае вагу самалёта і павышае бяспеку. У абаронным сектары арамід выкарыстоўваецца ў бронекамізэльках, шлемах і выбухаўстойлівых кантэйнерах, што робіць яго вядучым матэрыялам для наступнага пакалення лёгкай ваеннай абароны.
Будаўнічая і транспартная галіны
У будаўнічай галіне араміднае валакно выкарыстоўваецца для армавання канструкцый і мастоў і для вырабу вантавых сістэм дзякуючы сваёй лёгкасці, гнуткасці і ўстойлівасці да карозіі. Яно асабліва эфектыўнае для ўзмацнення няроўных канструкцый. У транспарце араміднае валакно ўжываецца ў тканінах для шын аўтамабіляў і самалётаў. Шыны, узмоцненыя арамідам, валодаюць высокай трываласцю, устойлівасцю да праколаў, цеплаўстойлівасцю і працяглым тэрмінам службы, што адпавядае патрабаванням сучасных хуткасных транспартных сродкаў і самалётаў.
Электратэхнічная, электронная і кабельная прамысловасць
Араміднае валакно мае асаблівае прымяненне ў электратэхнічнай, электроннай і кабельна-праводнай прамысловасці, асабліва ў наступных галінах:
Расцяжныя элементы ў аптычных кабелях: Валодаючы высокай трываласцю на расцяжэнне і модулем пругкасці, араміднае валакно служыць расцяжным элементам у аптычных кабелях сувязі, абараняючы далікатныя аптычныя валокны ад дэфармацыі пад нацяжэннем і забяспечваючы стабільную перадачу сігналу.
Армаванне кабеляў: У спецыяльных кабелях, падводных кабелях, сілавых кабелях і кабелях, устойлівых да высокіх тэмператур, арамід звычайна выкарыстоўваецца ў якасці цэнтральнага армавальнага элемента або бранявога пласта. У параўнанні з металічным армаваннем, арамід забяспечвае найвышэйшую трываласць пры меншай вазе, значна павялічваючы трываласць кабеля на расцяжэнне і механічную ўстойлівасць.
Ізаляцыя і вогнеўстойлівасць: арамідныя кампазіты валодаюць выдатнай дыэлектрычнай і тэрмічнай стабільнасцю. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў ізаляцыйных пластах кабеляў, вогнеахоўных абалонках і бесгалогенных абалонках з нізкім дымным утрыманнем. Арамідная папера пасля прапіткі ізаляцыйным лакам злучаецца з натуральнай слюдай для выкарыстання ў рухавіках і трансфарматарах, устойлівых да высокіх тэмператур.
Вогнеўстойлівыя кабелі і кабелі для чыгуначнага транспарту: уласцівая араміднаму валакну вогнеўстойлівасць і тэрмаўстойлівасць робяць яго ідэальным для выкарыстання ў суднавых кабелях, кабелях чыгуначнага транспарту і вогнеўстойлівых кабелях ядзернага класа, дзе стандарты бяспекі строгія.
ЭМС і лёгкая вага: выдатная электрамагнітная празрыстасць і нізкая дыэлектрычная пастаянная араміду робяць яго прыдатным для слаёў абароны ад электрамагнітных перашкод, абцякальнікаў радараў і оптаэлектронных інтэграцыйных кампанентаў, што дапамагае палепшыць электрамагнітную сумяшчальнасць і знізіць вагу сістэмы.
Іншыя праграмы
Дзякуючы высокаму ўтрыманню арамідных кольцаў, араміднае валакно валодае выдатнай хімічнай стабільнасцю і каразійнай устойлівасцю, што робіць яго прыдатным для марскіх канатаў, кабеляў для нафтавых свідравін і аптычных кабеляў паветранай перадачы ў суровых умовах. Яно таксама шырока выкарыстоўваецца ў прэміяльным спартыўным рыштунку, ахоўным рыштунку і аўтамабільных тармазных калодках, і ўсё часцей выкарыстоўваецца ў якасці экалагічна чыстай альтэрнатывы азбесту ў герметызацыйных і ізаляцыйных прымяненнях, цеплаізаляцыйных панэлях і іншых герметычных кампанентах, забяспечваючы як прадукцыйнасць, так і экалагічную бяспеку.
Час публікацыі: 31 ліпеня 2025 г.