Usa sa Upat ka High-Performance Fibers: Aramid Fiber

Teknolohiya Press

Usa sa Upat ka High-Performance Fibers: Aramid Fiber

Ang Aramid fiber, mubo alang sa aromatic polyamide fiber, gilista sa upat ka high-performance fibers nga giuna sa pag-uswag sa China, kauban ang carbon fiber, ultra-high molecular weight polyethylene fiber (UHMWPE), ug basalt fiber. Sama sa ordinaryong naylon, ang aramid fiber iya sa pamilya sa polyamide fibers, nga adunay amide bond sa panguna nga kadena sa molekula. Ang yawe nga kalainan anaa sa pagbugkos: ang amide bonds sa nylon konektado sa aliphatic nga mga grupo, samtang ang aramid's conjugated sa benzene rings. Kini nga espesyal nga istruktura sa molekula naghatag sa aramid fiber nga labi ka taas nga kusog sa axial (> 20cN / dtex) ug modulus (> 500GPa), nga gihimo kini nga gipalabi nga materyal alang sa pagpalig-on sa mga high-end nga mga kable.

1

Mga tipo sa Aramid Fiber

Aramid fibernag-una naglakip sa bug-os nga aromatic polyamide fibers ug heterocyclic aromatic polyamide fibers, nga mahimong dugang nga pagkategorya ngadto sa ortho-aramid, para-aramid (PPTA), ug meta-aramid (PMTA). Lakip niini, ang meta-aramid ug para-aramid mao ang mga industriyalisado. Gikan sa panglantaw sa molekular nga istruktura, ang nag-unang kalainan tali niining duha anaa sa posisyon sa carbon atom sa benzene ring diin ang amide bond gilakip. Kini nga kalainan sa istruktura nagdala sa hinungdanon nga mga kalainan sa mekanikal nga mga kabtangan ug kalig-on sa thermal.

2

Para-Aramid

Ang para-aramid, o poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA), nailhan usab sa China nga Aramid 1414, maoy usa ka linear high polymer nga adunay labaw sa 85% sa iyang amide bonds nga direktang nalambigit sa aromatic rings. Ang labing malampuson nga komersyal nga para-aramid nga mga produkto mao ang DuPont's Kevlar® ug Teijin's Twaron®, nga nagdominar sa global nga merkado. Kini ang una nga lanot nga nahimo gamit ang usa ka likido nga kristal nga polymer spinning solution, nga nagdala sa usa ka bag-ong panahon sa high-performance synthetic fibers. Sa termino sa mekanikal nga mga kabtangan, ang tensile nga kusog niini mahimong moabot sa 3.0-3.6 GPa, elastic modulus 70-170 GPa, ug elongation sa break 2-4%. Kining talagsaon nga mga kinaiya naghatag niini nga dili mapulihan nga mga bentaha sa optical cable reinforcement, ballistic protection, ug uban pang mga natad.

Meta-Aramid

Ang meta-aramid, o poly(m-phenylene isophthalamide) (PMTA), nailhan usab sa China nga Aramid 1313, usa ka nanguna nga taas nga temperatura nga resistensya sa organikong fiber. Ang istruktura sa molekula niini naglangkob sa mga grupo sa amide nga nagdugtong sa mga singsing nga meta-phenylene, nga nagporma usa ka zigzag linear chain nga gipalig-on sa lig-on nga intermolecular hydrogen bond sa usa ka 3D network. Kini nga istruktura naghatag sa fiber nga adunay maayo kaayo nga flame retardancy, thermal stability, ug radiation resistance. Usa ka tipikal nga produkto mao ang DuPont's Nomex®, nga adunay Limiting Oxygen Index (LOI) nga 28–32, usa ka glass transition temperature nga mga 275°C, ug padayon nga service temperature nga labaw sa 200°C, nga naghimo niini nga kaylap nga gigamit sa mga kable nga dili makasugakod sa sunog ug mga materyales sa insulasyon sa taas nga temperatura.

Talagsaon nga Properties sa Aramid Fiber

Ang Aramid fiber nagtanyag og ultra-high strength, high modulus, heat resistance, acid ug alkali resistance, low weight, insulation, aging resistance, long life cycle, chemical stability, walay molten droplets atol sa combustion, ug non-toxic gas emissions. Gikan sa panan-aw sa aplikasyon sa kable, ang para-aramid milabaw sa meta-aramid sa thermal resistance, nga adunay padayon nga service temperature range nga -196 hangtod 204°C ug walay decomposition o pagtunaw sa 500°C. Ang labing inila nga mga kabtangan sa Para-aramid naglakip sa ultra-high strength, high modulus, heat resistance, chemical resistance, ug low density. Ang kusog niini molapas sa 25 g/dtex—5 hangtod 6 ka pilo sa taas nga kalidad nga asero, 3 ka pilo sa fiberglass, ug doble sa high-strength nga nylon industrial yarn. Ang modulus niini 2-3 ka pilo sa asero o fiberglass ug 10 ka pilo sa high-strength nylon. Doble kini ka gahi sa steel wire ug motimbang lang ug mga 1/5 ang gibug-aton, nga naghimo niini nga haum kaayo nga gamiton isip reinforcement sa optical cables, submarine cables, ug uban pang high-end cable type.

Mechanical Properties sa Aramid Fiber

Ang meta-aramid usa ka flexible polymer nga adunay kusog nga pagkaguba nga mas taas kaysa ordinaryong polyester, gapas, o naylon. Kini adunay taas nga elongation rate, humok nga pagbati sa kamot, maayo nga spinnability, ug mahimo nga mubu nga mga lanot o mga filament nga lainlain ang denier. Mahimo kini nga mga panapton ug mga nonwoven gamit ang standard nga makinarya sa tela ug giproseso aron matubag ang mga kinahanglanon sa panapton nga proteksyon sa lainlaing mga industriya. Sa electrical insulation, ang meta-aramid's flame-retardant ug heat-resistant nga mga kabtangan makita. Sa usa ka LOI nga labaw sa 28, kini dili magpadayon sa pagsunog human sa pagbiya sa siga. Ang pagsukol niini sa siga kay intrinsic sa kemikal nga istruktura niini, nga naghimo niini nga permanente nga makapugong sa siga-makasugakod sa pagkawala sa pasundayag tungod sa paghugas o dugay nga paggamit. Ang Meta-aramid adunay maayo kaayo nga thermal stability, nga adunay padayon nga paggamit sa 205 ° C ug lig-on nga pagpadayon sa kusog bisan sa temperatura nga labaw sa 205 ° C. Taas ang temperatura sa pagkadunot niini, ug dili kini matunaw o motulo sa taas nga temperatura, nagsugod lang sa carbonize nga labaw sa 370°C. Kini nga mga kabtangan naghimo niini nga sulundon alang sa insulasyon ug pagpalig-on sa taas nga temperatura o dili masunog nga mga kable.

Kalig-on sa Kemikal sa Aramid Fiber

Ang meta-aramid adunay maayo kaayo nga pagsukol sa kadaghanan sa mga kemikal ug konsentrado nga dili organikong mga asido, bisan kung kini sensitibo sa konsentrado nga sulfuric ug nitric acid. Kini usab adunay maayo nga alkali nga pagsukol sa temperatura sa kwarto.

Pagbatok sa Radiation sa Aramid Fiber

Ang Meta-aramid nagpakita sa talagsaong pagbatok sa radiation. Pananglitan, ubos sa dugay nga pagkaladlad sa 1.2×10⁻² W/cm² ultraviolet nga kahayag ug 1.72×10⁸ rad gamma rays, ang kusog niini nagpabilin nga wala mausab. Kining talagsaon nga pagsukol sa radyasyon naghimo niini ilabinang angay alang sa mga kable nga gigamit sa nukleyar nga mga estasyon sa elektrisidad ug spacecraft.

Kalig-on sa Aramid Fiber

Ang meta-aramid usab nagpakita sa maayo kaayo nga abrasion ug kemikal nga pagsukol. Human sa 100 ka paghugas, ang tela nga ginama gikan sa lokal nga gigama nga meta-aramid nagpabiling kapin sa 85% sa orihinal nga pagkagisi niini. Sa mga aplikasyon sa cable, kini nga kalig-on nagsiguro sa dugay nga mekanikal ug elektrikal nga kalig-on sa pasundayag.

Aplikasyon sa Aramid Fiber

Ang Aramid fiber kaylap nga gigamit sa aerospace, automotive, electromechanical, construction, ug industriya sa sports sa China tungod sa maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan, taas nga temperatura nga pagsukol, ug kalig-on sa kemikal. Giisip kini nga usa ka yawe nga materyal alang sa umaabot nga pag-uswag sa mga high-performance nga industriya. Sa partikular, ang aramid adunay dili mapulihan nga papel sa natad sa komunikasyon optical cables, power cables, high-temperature-resistant cables, submarine cables, ug specialty cables.

Aerospace ug Military Fields

Ang Aramid fiber adunay ubos nga density, taas nga kusog, ug maayo kaayo nga pagsukol sa kaagnasan. Kini kaylap nga gigamit sa istruktura nga mga sangkap sa aerospace nga mga salakyanan, sama sa rocket motor casings ug broadband radome structures. Ang mga komposit nga materyales niini nagpakita nga maayo kaayo nga resistensya sa epekto ug transparency sa electromagnetic wave, nga makapakunhod sa gibug-aton sa eroplano ug makapauswag sa kaluwasan. Sa sektor sa depensa, ang aramid gigamit sa mga bulletproof vests, helmet, ug blast-resistant nga mga sudlanan, nga naghimo niini nga usa ka nanguna nga materyal alang sa sunod nga henerasyon sa gaan nga panalipod sa militar.

Mga Natad sa Pagtukod ug Transportasyon

Sa industriya sa konstruksyon, ang aramid fiber gigamit alang sa structural reinforcement ug bridge cable systems tungod sa gaan niini, flexibility, ug corrosion resistance. Kini labi ka epektibo sa pagpalig-on sa dili regular nga mga istruktura. Sa transportasyon, ang aramid gigamit sa mga tela sa ligid sa ligid alang sa mga awto ug ayroplano. Ang Aramid-reinforced nga mga ligid nagtanyag og taas nga kusog, puncture resistance, heat resistance, ug taas nga serbisyo sa kinabuhi, nga nagtagbo sa mga gikinahanglan sa performance sa modernong high-speed nga mga sakyanan ug ayroplano.

Industriya sa Elektrisidad, Elektroniko, ug Kable

Ang Aramid fiber adunay labi ka bantog nga aplikasyon sa mga sektor sa elektrikal, elektroniko, ug wire ug cable, labi na sa mga mosunud nga lugar:

Tensile Members sa Optical Cables: Uban sa taas nga tensile strength ug modulus, ang aramid fiber nagsilbing tensile member sa communication optical cables, nanalipod sa delikado nga optical fibers gikan sa deformation ubos sa tension ug pagsiguro sa stable nga signal transmission.

Pagpalig-on sa mga Kable: Sa espesyal nga mga kable, mga kable sa submarino, mga kable sa kuryente, ug mga kable nga dili makasugakod sa temperatura, ang aramid sagad gigamit ingon usa ka sentral nga elemento sa pagpalig-on o layer sa armor. Kung itandi sa mga pagpalig-on sa metal, ang aramid nagtanyag labaw nga kusog sa usa ka mas mubu nga gibug-aton, labi nga nagpauswag sa kusog sa tensile sa kable ug kalig-on sa mekanikal.

Insulation ug Flame Retardancy: Ang Aramid composite adunay maayo kaayo nga dielectric ug thermal stability. Kini kaylap nga gigamit sa cable insulation layers, flame-retardant jackets, ug halogen-free low-smoke sheathing. Ang Aramid nga papel, human ma-impregnated sa insulating varnish, gikombinar sa natural nga mika para gamiton sa high-temperature-resistant nga mga motor ug mga transformer.

Fire-Resistant ug Rail Transit Cables: Ang Aramid fiber's natural flame resistance ug heat tolerance naghimo niini nga sulundon nga gamiton sa shipboard cables, rail transit cables, ug nuclear-grade fire-resistant cables, diin ang mga safety standards hugot.

EMC ug Lightweighting: Ang maayo kaayo nga electromagnetic transparency sa Aramid ug ubos nga dielectric nga makanunayon naghimo niini nga angay alang sa EMI shielding layers, radar radomes, ug optoelectronic integration components, nga nagtabang sa pagpalambo sa electromagnetic compatibility ug pagpakunhod sa gibug-aton sa sistema.

Ubang mga Aplikasyon

Tungod sa taas nga sulud sa humot nga singsing, ang aramid fiber nagtanyag talagsaon nga kalig-on sa kemikal ug resistensya sa kaagnasan, nga naghimo niini nga angay alang sa mga lubid sa dagat, mga kable sa pag-drill sa lana, ug mga optical cable sa overhead transmission sa mapintas nga mga palibot. Kaylap usab kini nga gigamit sa mga premium nga kagamitan sa sports, gamit sa pagpanalipod, ug mga automotive brake pad, ug labi nga gisagop ingon usa ka alternatibo nga mahigalaon sa kalikopan sa asbestos sa mga aplikasyon sa pag-seal ug insulasyon, mga panel sa thermal insulation, ug uban pang mga sangkap sa pag-seal, nga nagsiguro sa pasundayag ug kaluwasan sa kalikopan.


Oras sa pag-post: Hul-31-2025