Aramidinis pluoštas, trumpinys nuo aromatinio poliamido pluošto, yra vienas iš keturių aukštos kokybės pluoštų, kurių plėtra Kinijoje teikiama prioritetu, kartu su anglies pluoštu, itin didelės molekulinės masės polietileno pluoštu (UHMWPE) ir bazalto pluoštu. Kaip ir įprastas nailonas, aramidinis pluoštas priklauso poliamidinių pluoštų šeimai, kurių pagrindinėje molekulinėje grandinėje yra amidiniai ryšiai. Pagrindinis skirtumas yra jungtyse: nailono amidiniai ryšiai yra sujungti su alifatinėmis grupėmis, o aramidiniai – su benzeno žiedais. Ši ypatinga molekulinė struktūra suteikia aramidiniam pluoštui itin didelį ašinį stiprumą (>20cN/dtex) ir modulį (>500GPa), todėl tai yra pageidaujama medžiaga aukštos klasės kabeliams sutvirtinti.
Aramidinio pluošto tipai
Aramidinis pluoštasdaugiausia apima visiškai aromatinius poliamido pluoštus ir heterociklinius aromatinius poliamido pluoštus, kurie gali būti toliau skirstomi į orto-aramidą, para-aramidą (PPTA) ir meta-aramidą (PMTA). Iš jų meta-aramidas ir para-aramidas yra tie, kurie buvo industrializuoti. Molekulinės struktūros požiūriu pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų yra anglies atomo, prie kurio prijungtas amido ryšys, padėtis benzeno žiede. Šis struktūrinis skirtumas lemia didelius mechaninių savybių ir terminio stabilumo skirtumus.
Para-aramidas
Para-aramidas, arba poli(p-fenileno tereftalamidas) (PPTA), Kinijoje dar žinomas kaip Aramidas 1414, yra linijinis didelio jungčių polimeras, kurio daugiau nei 85 % amidinių jungčių yra tiesiogiai susijusios su aromatiniais žiedais. Komerciškai sėkmingiausi para-aramido produktai yra „DuPont“ „Kevlar®“ ir „Teijin“ „Twaron®“, kurie dominuoja pasaulinėje rinkoje. Tai buvo pirmasis pluoštas, pagamintas naudojant skystųjų kristalų polimerų verpimo tirpalą, pradėjęs naują aukštos kokybės sintetinių pluoštų erą. Kalbant apie mechanines savybes, jo tempiamasis stipris gali siekti 3,0–3,6 GPa, tamprumo modulis – 70–170 GPa, o pailgėjimas plyštant – 2–4 %. Šios išskirtinės savybės suteikia jam nepakeičiamų pranašumų optinių kabelių sutvirtinimo, balistinės apsaugos ir kitose srityse.
Meta-aramidas
Meta-aramidas, arba poli(m-fenileno izoftalamidas) (PMTA), Kinijoje dar žinomas kaip Aramidas 1313, yra pirmaujantis aukštai temperatūrai atsparus organinis pluoštas. Jo molekulinę struktūrą sudaro amidų grupės, jungiančios meta-fenileno žiedus, sudarydamos zigzago formos linijinę grandinę, stabilizuojamą stipriais tarpmolekuliniais vandeniliniais ryšiais 3D tinkle. Ši struktūra suteikia pluoštui puikų atsparumą liepsnai, terminį stabilumą ir atsparumą spinduliuotei. Tipiškas produktas yra „DuPont“ „Nomex®“, kurio ribinis deguonies indeksas (LOI) yra 28–32, stiklėjimo temperatūra apie 275 °C, o nuolatinė eksploatavimo temperatūra viršija 200 °C, todėl jis plačiai naudojamas ugniai atspariuose kabeliuose ir aukštos temperatūros izoliacinėse medžiagose.
Išskirtinės aramidinio pluošto savybės
Aramidinis pluoštas pasižymi itin dideliu stiprumu, dideliu tamprumo moduliu, atsparumu karščiui, rūgštims ir šarmams, mažu svoriu, izoliacija, atsparumu senėjimui, ilgu tarnavimo laiku, cheminiu stabilumu, degimo metu nesusidaro išsilydžiusių lašelių ir netoksiškomis dujomis. Kabelių pritaikymo požiūriu, para-aramidas lenkia meta-aramidą terminiu atsparumu, atlaiko nuolatinę eksploatavimo temperatūrą nuo -196 iki 204 °C, o esant 500 °C temperatūrai neskyla ir nesilydo. Svarbiausios para-aramido savybės yra itin didelis stiprumas, didelis tamprumo modulis, atsparumas karščiui, cheminis atsparumas ir mažas tankis. Jo stiprumas viršija 25 g/dtex – 5–6 kartus didesnis nei aukštos kokybės plieno, 3 kartus didesnis nei stiklo pluošto ir du kartus didesnis nei didelio stiprumo nailono pramoninių siūlų. Jo modulis yra 2–3 kartus didesnis nei plieno ar stiklo pluošto ir 10 kartų didesnis nei didelio stiprumo nailono. Jis yra dvigubai tvirtesnis už plieninę vielą ir sveria tik apie 1/5 jos, todėl ypač gerai tinka naudoti kaip armatūra optiniuose kabeliuose, povandeniniuose kabeliuose ir kituose aukštos klasės kabelių tipuose.
Aramidinio pluošto mechaninės savybės
Meta-aramidas yra lankstus polimeras, kurio trūkimo stiprumas yra didesnis nei įprasto poliesterio, medvilnės ar nailono. Jis pasižymi dideliu pailgėjimo greičiu, minkštu liesti, geru verpimo gebėjimu ir gali būti gaminamas į trumpus įvairaus denjė pluoštus arba gijas. Iš jo galima verpti audinius ir neaustines medžiagas naudojant standartines tekstilės mašinas ir apdoroti, kad atitiktų įvairių pramonės šakų apsauginių drabužių poreikius. Elektros izoliacijos srityje meta-aramidas išsiskiria savo antipireninėmis ir karščiui atspariomis savybėmis. Esant didesniam nei 28 LOI, jis nebedega palikęs liepsną. Jo atsparumas liepsnai yra būdingas jo cheminei struktūrai, todėl jis yra nuolat antipireninis – atsparus eksploatacinių savybių praradimui dėl skalbimo ar ilgalaikio naudojimo. Meta-aramidas pasižymi puikiu terminiu stabilumu, gali būti nuolat naudojamas 205 °C temperatūroje ir stipriai išlaiko stiprumą net aukštesnėje nei 205 °C temperatūroje. Jo skilimo temperatūra yra aukšta, jis netirpsta ir nelaša aukštoje temperatūroje, pradėdamas karbonizuotis tik aukštesnėje nei 370 °C temperatūroje. Dėl šių savybių jis idealiai tinka izoliacijai ir armavimui aukštos temperatūros arba ugniai atspariuose kabeliuose.
Aramidinio pluošto cheminis stabilumas
Meta-aramidas pasižymi puikiu atsparumu daugumai cheminių medžiagų ir koncentruotoms neorganinėms rūgštims, nors yra jautrus koncentruotoms sieros ir azoto rūgštims. Jis taip pat pasižymi geru atsparumu šarmams kambario temperatūroje.
Aramidinio pluošto atsparumas radiacijai
Meta-aramidas pasižymi išskirtiniu atsparumu spinduliuotei. Pavyzdžiui, ilgai veikiant 1,2×10⁻² W/cm² ultravioletiniais spinduliais ir 1,72×10⁸ rad gama spinduliais, jo stipris išlieka nepakitęs. Dėl šio išskirtinio atsparumo spinduliuotei jis ypač tinka kabeliams, naudojamiems atominėse elektrinėse ir erdvėlaiviuose.
Aramidinio pluošto patvarumas
Meta-aramidas taip pat pasižymi puikiu atsparumu dilimui ir cheminėms medžiagoms. Po 100 skalbimų audinys, pagamintas iš vietinės gamybos meta-aramido, išlaiko daugiau nei 85 % pradinio plyšimo stiprumo. Kabelių srityje šis patvarumas užtikrina ilgalaikį mechaninių ir elektrinių savybių stabilumą.
Aramidinio pluošto panaudojimas
Aramidinis pluoštas plačiai naudojamas Kinijos aviacijos ir kosmoso, automobilių, elektromechanikos, statybos ir sporto pramonės šakose dėl puikių mechaninių savybių, atsparumo aukštai temperatūrai ir cheminio stabilumo. Jis laikomas pagrindine medžiaga būsimai didelio našumo pramonės plėtrai. Visų pirma, aramidinis pluoštas atlieka nepakeičiamą vaidmenį ryšių optinių kabelių, maitinimo kabelių, aukštai temperatūrai atsparių kabelių, povandeninių kabelių ir specializuotų kabelių srityse.
Aviacijos ir karinės sritys
Aramidinis pluoštas pasižymi mažu tankiu, dideliu stiprumu ir puikiu atsparumu korozijai. Jis plačiai naudojamas kosmoso transporto priemonių konstrukciniuose komponentuose, tokiuose kaip raketų variklių korpusai ir plačiajuosčio ryšio radarų konstrukcijos. Jo kompozicinės medžiagos pasižymi puikiu atsparumu smūgiams ir elektromagnetinių bangų pralaidumu, todėl žymiai sumažina orlaivio svorį ir padidina saugumą. Gynybos sektoriuje aramidas naudojamas neperšaunamose liemenėse, šalmuose ir sprogimui atspariuose konteineriuose, todėl tai yra pirmaujanti medžiaga naujos kartos lengvajai karinei apsaugai.
Statybos ir transporto sritys
Statybų pramonėje aramidinis pluoštas naudojamas konstrukcijų armatūrai ir tiltų kabelių sistemoms dėl savo lengvumo, lankstumo ir atsparumo korozijai. Jis ypač efektyvus netaisyklingų konstrukcijų sutvirtinimui. Transporto sektoriuje aramidinis pluoštas naudojamas automobilių ir orlaivių padangų kordo audiniuose. Aramidu sutvirtintos padangos pasižymi dideliu stiprumu, atsparumu pradūrimams, karščiui ir ilgu tarnavimo laiku, patenkindamos šiuolaikinių greitaeigių transporto priemonių ir orlaivių eksploatacinius reikalavimus.
Elektros, elektronikos ir kabelių pramonė
Aramidinis pluoštas ypač gerai žinomas elektros, elektronikos, laidų ir kabelių gamybos sektoriuose, ypač šiose srityse:
Optinių kabelių tempiamieji elementai: Dėl didelio tempiamojo stiprumo ir modulio aramidinis pluoštas tarnauja kaip tempiamasis elementas ryšių optiniuose kabeliuose, apsaugantis jautrius optinius pluoštus nuo deformacijos įtempimo metu ir užtikrinantis stabilų signalo perdavimą.
Armatūra kabeliuose: specializuotuose kabeliuose, povandeniniuose kabeliuose, maitinimo kabeliuose ir aukštai temperatūrai atspariuose kabeliuose aramidas dažniausiai naudojamas kaip centrinis armatūros elementas arba šarvų sluoksnis. Palyginti su metaliniais armatūros elementais, aramidas pasižymi didesniu stiprumu, esant mažesniam svoriui, todėl labai padidina kabelio tempiamąjį stiprumą ir mechaninį stabilumą.
Izoliacija ir atsparumas ugniai: Aramidiniai kompozitai pasižymi puikiu dielektriniu ir terminiu stabilumu. Jie plačiai naudojami kabelių izoliacijos sluoksniuose, ugniai atspariuose apvalkaluose ir behalogeniuose mažai dūmų išskiriančiuose apvalkaluose. Aramidinis popierius, impregnuotas izoliaciniu laku, derinamas su natūraliu žėručiu, kad būtų naudojamas aukštai temperatūrai atspariuose varikliuose ir transformatoriuose.
Atsparūs ugniai ir geležinkelio transporto kabeliai: Aramidinio pluošto atsparumas liepsnai ir karščiui idealiai tinka naudoti laivų kabeliuose, geležinkelio transporto kabeliuose ir branduolinės paskirties ugniai atspariuose kabeliuose, kur taikomi griežti saugos standartai.
EMC ir lengvas svoris: Dėl puikaus aramido elektromagnetinio skaidrumo ir mažos dielektrinės konstantos jis tinka EMI ekranavimo sluoksniams, radarų radarams ir optoelektronikos integravimo komponentams, todėl pagerėja elektromagnetinis suderinamumas ir sumažėja sistemos svoris.
Kitos programos
Dėl didelio aromatinių žiedų kiekio aramidinis pluoštas pasižymi išskirtiniu cheminiu stabilumu ir atsparumu korozijai, todėl tinka jūriniams lynams, naftos gręžimo kabeliams ir viršžeminiams perdavimo optiniams kabeliams atšiauriomis sąlygomis. Jis taip pat plačiai naudojamas aukščiausios kokybės sporto įrangoje, apsauginėse priemonėse ir automobilių stabdžių kaladėlėse, ir vis dažniau naudojamas kaip aplinkai nekenksminga asbesto alternatyva sandarinimo ir izoliacijos srityse, šilumos izoliacijos plokštėse ir kituose sandarinimo komponentuose, užtikrinant tiek našumą, tiek aplinkos saugumą.
Įrašo laikas: 2025 m. liepos 31 d.