Aramíðþræðir, skammstöfun fyrir arómatíska pólýamíðþræði, eru á lista yfir fjórar afkastamiklar trefjar sem forgangsraðað er til þróunar í Kína, ásamt kolefnisþráðum, pólýetýlenþráðum með ofurháum mólþunga (UHMWPE) og basaltþráðum. Eins og venjulegt nylon tilheyra aramíðþræðir fjölskyldu pólýamíðþráða, með amíðtengi í aðalsameindakeðjunni. Lykilmunurinn liggur í tengingunni: amíðtengi nylons eru tengd alifatískum hópum, en aramíðtengi eru tengd bensenhringjum. Þessi sérstaka sameindabygging gefur aramíðþráðum afar mikinn ásstyrk (>20cN/dtex) og stuðull (>500GPa), sem gerir þá að kjörnum efnivið til að styrkja hágæða kapla.
Tegundir aramíðtrefja
Aramíð trefjarinniheldur aðallega algerlega arómatískar pólýamíðtrefjar og heterósýklíska arómatískar pólýamíðtrefjar, sem hægt er að flokka frekar í orto-aramíð, para-aramíð (PPTA) og meta-aramíð (PMTA). Meðal þessara eru meta-aramíð og para-aramíð þau sem hafa verið iðnvædd. Frá sjónarhóli sameindabyggingar liggur aðalmunurinn á þessum tveimur í staðsetningu kolefnisatómsins í bensenhringnum sem amíðtengið er tengt við. Þessi byggingarmunur leiðir til verulegs munar á vélrænum eiginleikum og hitastöðugleika.
Para-aramíð
Para-aramíð, eða pólý(p-fenýlen tereftalamíð) (PPTA), einnig þekkt í Kína sem Aramid 1414, er línuleg háfjölliða þar sem meira en 85% af amíðtengjum þess tengjast beint arómatískum hringjum. Þær para-aramíð vörur sem hafa náð mestum árangri í viðskiptum eru Kevlar® frá DuPont og Twaron® frá Teijin, sem eru ráðandi á heimsmarkaði. Þetta var fyrsta trefjan sem framleidd var með fljótandi kristölluðum fjölliðuspunalausn, sem markaði upphaf nýrrar tíma afkastamikilla tilbúinna trefja. Hvað varðar vélræna eiginleika getur togstyrkur þess náð 3,0–3,6 GPa, teygjustuðull 70–170 GPa og brotlenging 2–4%. Þessir einstöku eiginleikar veita því óbætanlega kosti í styrkingu ljósleiðara, skotvörn og öðrum sviðum.
Meta-Aramíð
Meta-aramíð, eða pólý(m-fenýlen ísóþalamíð) (PMTA), einnig þekkt í Kína sem Aramid 1313, er leiðandi lífræn trefjaefni sem þolir háan hita. Sameindabygging þess samanstendur af amíðhópum sem tengja meta-fenýlen hringi saman og mynda þannig línulega sikksakkkeðju sem er stöðuguð með sterkum vetnistengjum milli sameinda í þrívíðu neti. Þessi uppbygging veitir trefjunum framúrskarandi logavarnarefni, hitastöðugleika og geislunarþol. Dæmigerð vara er Nomex® frá DuPont, með súrefnisstuðul (LOI) upp á 28–32, glerhitastig um 275°C og stöðugt notkunarhitastig yfir 200°C, sem gerir það að verkum að það er mikið notað í eldþolnum kaplum og einangrunarefnum sem þolir háan hita.
Framúrskarandi eiginleikar aramíðtrefja
Aramíðtrefjar bjóða upp á afar mikinn styrk, hátt stuðull, hitaþol, sýru- og basaþol, léttan þunga, einangrun, öldrunarþol, langan líftíma, efnafræðilegan stöðugleika, enga bráðna dropa við bruna og losun óeitraðra lofttegunda. Frá sjónarhóli kapalnotkunar er para-aramíð betri en meta-aramíð í hitaþoli, með samfelldu hitastigi frá -196 til 204°C og enga niðurbrot eða bráðnun við 500°C. Helstu eiginleikar para-aramíðs eru meðal annars afar mikill styrkur, hátt stuðull, hitaþol, efnaþol og lág eðlisþyngd. Styrkur þess er meiri en 25 g/dtex - 5 til 6 sinnum meiri en hágæða stál, 3 sinnum meiri en trefjaplast og tvöfalt meiri en iðnaðarþráður úr hástyrktar nylon. Stuðull þess er 2-3 sinnum meiri en stál eða trefjaplast og 10 sinnum meiri en hástyrktar nylon. Það er tvöfalt sterkara en stálvír og vegur aðeins um það bil 1/5 minna, sem gerir það sérstaklega vel til notkunar sem styrking í ljósleiðara, sæstrengjum og öðrum hágæða kapaltegundum.
Vélrænir eiginleikar aramíðtrefja
Meta-aramíð er sveigjanlegt fjölliða með meiri brotstyrk en venjulegt pólýester, bómull eða nylon. Það hefur mikla teygjuhraða, mjúka áferð, góða spinnanleika og er hægt að framleiða það í stuttar trefjar eða þræði af mismunandi denier. Hægt er að spinna það í efni og óofin efni með hefðbundnum textílvélum og vinna það til að uppfylla þarfir ýmissa atvinnugreina fyrir hlífðarfatnað. Í rafmagnseinangrun skera eldvarnar- og hitaþolseiginleikar meta-aramíðs sig úr. Með LOI hærra en 28 mun það ekki halda áfram að brenna eftir að það hefur yfirgefið logann. Eldvarnarþol þess er eðlislægt efnafræðilegri uppbyggingu þess, sem gerir það varanlega eldvarnarefni - það er ónæmt fyrir afköstatap vegna þvottar eða langtímanotkunar. Meta-aramíð hefur framúrskarandi hitastöðugleika, með stöðugri notkun við 205°C og sterka styrkleika jafnvel við hitastig yfir 205°C. Niðurbrotshitastig þess er hátt og það bráðnar ekki eða lekur við hátt hitastig, byrjar aðeins að kolefnismyndast yfir 370°C. Þessir eiginleikar gera það tilvalið fyrir einangrun og styrkingu í háhita- eða eldþolnum kaplum.
Efnafræðilegur stöðugleiki aramíðtrefja
Meta-aramíð hefur framúrskarandi þol gegn flestum efnum og óþynntum ólífrænum sýrum, þó það sé viðkvæmt fyrir óþynntri brennisteinssýru og saltpéturssýru. Það hefur einnig góða basaþol við stofuhita.
Geislunarþol aramíðtrefja
Meta-aramíð sýnir einstaka geislunarþol. Til dæmis, við langvarandi útsetningu fyrir 1,2×10⁻² W/cm² útfjólubláu ljósi og 1,72×10⁸ rad gammageislum helst styrkur þess óbreyttur. Þessi framúrskarandi geislunarþol gerir það sérstaklega hentugt fyrir kapla sem notaðir eru í kjarnorkuverum og geimförum.
Ending aramíðtrefja
Meta-aramíð sýnir einnig framúrskarandi núning- og efnaþol. Eftir 100 þvotta heldur efni úr innlendu meta-aramíði yfir 85% af upprunalegum rifstyrk sínum. Í kapalnotkun tryggir þessi endingartími langtíma vélrænan og rafmagnsstöðugleika.
Notkun aramíðtrefja
Aramíðþráður er mikið notaður í kínverskum geimferða-, bílaiðnaði, rafsegulfræði-, byggingar- og íþróttaiðnaði vegna framúrskarandi vélrænna eiginleika, háhitaþols og efnafræðilegs stöðugleika. Hann er talinn lykilefni fyrir framtíðarþróun afkastamikillar iðnaðar. Sérstaklega gegnir aramíð ómissandi hlutverki á sviði ljósleiðara fyrir samskipti, rafmagnssnúra, háhitaþolinna snúra, sæstrengja og sérhæfðra snúra.
Flug- og hernaðarsvið
Aramíðþræðir eru með lága eðlisþyngd, mikinn styrk og framúrskarandi tæringarþol. Þeir eru mikið notaðir í burðarhlutum flugvéla, svo sem eldflaugamótorhúsum og breiðbands radómum. Samsett efni þeirra sýna framúrskarandi höggþol og gegnsæi rafsegulbylgna, sem dregur verulega úr þyngd flugvéla og eykur öryggi. Í varnarmálum er aramíð notað í skotheld vesti, hjálma og sprengihelda ílát, sem gerir það að leiðandi efni fyrir næstu kynslóð léttrar hernaðarvarna.
Byggingar- og samgöngusvið
Í byggingariðnaðinum er aramíðþráður notaður til að styrkja burðarvirki og brúarkapalkerfi vegna léttleika, sveigjanleika og tæringarþols. Hann er sérstaklega áhrifaríkur við að styrkja óreglulegar mannvirki. Í samgöngum er aramíð notað í dekkjaefni fyrir bíla og flugvélar. Aramíðstyrktir dekk bjóða upp á mikinn styrk, gatþol, hitaþol og langan endingartíma og uppfylla kröfur nútíma hraðskreiða ökutækja og flugvéla.
Rafmagns-, rafeinda- og kapaliðnaður
Aramíðtrefjar eru sérstaklega vinsælar í rafmagns-, rafeinda- og vír- og kapalframleiðslu, sérstaklega á eftirfarandi sviðum:
Togþol í ljósleiðurum: Aramíðtrefjar, með miklum togstyrk og teygjustyrk, þjóna sem togþol í ljósleiðurum í samskiptum, vernda viðkvæma ljósleiðara gegn aflögun undir spennu og tryggja stöðuga merkjasendingu.
Styrking í kaplum: Í sérhæfðum kaplum, sæstrengjum, rafmagnskaplum og kaplum sem þola háan hita er aramíð almennt notað sem miðlægur styrkingarþáttur eða brynjulag. Í samanburði við málmstyrkingar býður aramíð upp á betri styrk með lægri þyngd, sem eykur til muna togstyrk kapla og vélrænan stöðugleika.
Einangrun og logavörn: Aramíð-samsett efni hafa framúrskarandi rafstöðugleika og hitastöðugleika. Þau eru mikið notuð í einangrunarlög fyrir kapla, logavarnarhjúpa og halógenlausar reyklausar hjúpur. Aramíðpappír, eftir að hafa verið gegndreyptur með einangrandi lakki, er blandaður saman við náttúrulegt glimmer til notkunar í háhitaþolnum mótorum og spennubreytum.
Eldþolnir kaplar og kaplar fyrir járnbrautir: Aramíðtrefjar eru meðfæddir gegn loga og hitaþoli og því tilvaldir til notkunar í kaplum um borð í skipum, járnbrautum og eldþolnum kaplum fyrir kjarnorkuvopn, þar sem öryggisstaðlar eru strangar.
Rafsegulmögnun og léttleiki: Framúrskarandi rafsegulgegnsæi aramíðs og lágur rafsvörunarstuðull gerir það hentugt fyrir rafsegulmögnunarvörn, ratsjárhvelfingar og ljósfræðilega samþættingaríhluti, sem hjálpar til við að bæta rafsegulsamhæfi og draga úr þyngd kerfisins.
Önnur forrit
Vegna mikils innihalds arómatískra hringa býður aramíðþráðurinn upp á framúrskarandi efnafræðilegan stöðugleika og tæringarþol, sem gerir hann hentugan fyrir skipalínur, olíuborstrengi og ljósleiðara fyrir loftflutning í erfiðu umhverfi. Hann er einnig mikið notaður í úrvals íþróttabúnaði, hlífðarbúnaði og bremsuklossum í bílum og er sífellt meira notaður sem umhverfisvænn valkostur við asbest í þétti- og einangrunarforritum, einangrunarplötum og öðrum þéttihlutum, sem tryggir bæði afköst og umhverfisöryggi.
Birtingartími: 31. júlí 2025