Kevlar

Kevlar

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) Inne nazwy i oznaczenia poli(p-fenylotereftalanoamid), poli(p-fenylenotereftalamid), PPTA, Twaron
Ogólne informacje
Monomery	H 2N−C 6H 4−NH 2 i ClOC−C 6H 4−COCl
Struktura meru	−[COC 6H 4CO−NHC 6H 4NH]−
Właściwości Rozpuszczalność kwas siarkowy Temperatura mięknienia 245 °C Temperatura degradacji 500 °C Biodegradowalność niebiodegradowalny Biokompatybilność wysoka Właściwości mechaniczne nietopliwy duromer o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Struktura powłoki kevlarowej

Policyjny hełm z kevlaru ze śladem pocisku

Kevlar – polimer z grupy poliamidów (dokładniej aramidów), z którego przędzie się włókna sztuczne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie.

Nazwa

Kevlar został wynaleziony w laboratoriach DuPont w 1965 roku przez zespół badaczy pod kierunkiem Stephanie Kwolek. Kevlar jest nazwą handlową firmy DuPont; inną zarejestrowaną nazwą handlową jest Twaron firmy Teijin Twaron.

Synteza

Kevlar otrzymuje się w wyniku reakcji polikondensacji chlorków kwasów dikarboksylowych z aminami aromatycznymi. Reakcja syntezy przebiega w następujący sposób:

Właściwości

Kevlar nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, ale rozpuszcza się w stężonym kwasie siarkowym. Jest około 5 i pół raza lżejszy od stali – jego gęstość wynosi 1,44 g/cm³.

Swoją wytrzymałość zawdzięcza głównie sposobowi przędzenia włókien. Włókna te wyciąga się z roztworu kevlaru w kwasie siarkowym, w którym powstaje faza ciekłokrystaliczna. Dzięki temu, wyciągane włókno wykazuje wysoki stopień organizacji cząsteczek, nieosiągalny w przypadku przędzenia włókien ze zwykłego poliamidu. Po usunięciu kwasu siarkowego uporządkowanie ciekłokrystaliczne jest „zamrażane” w stanie stałym dzięki występowaniu licznych wiązań wodorowych, które powstają w trakcie krzepnięcia włókien spontanicznie pomiędzy polarnymi grupami amidowymi (−CO−NH−).

Zastosowania

Włókna wytwarzane z kevlaru stosowane są m.in. w kamizelkach kuloodpornych, kaskach, hełmach ochronnych, trampolinach, wewnętrznych powłokach nart, rakietach tenisowych, kajakach i częściach pancerza lotniskowców.

Kevlar jest wykorzystywany również w celu zwiększenia wytrzymałości na złamanie i rozciąganie w kablach światłowodowych. W turystyce znalazł zastosowanie przy ochronie szczególnie narażonych na uszkodzenia mechaniczne elementów obuwia i odzieży. W motoryzacji używany jest do wzmocnienia obręczy i innych elementów rowerów i motocykli oraz produkcji lekkiej odzieży motocyklowej.

Znalazł też zastosowanie przy produkcji membran do głośników. Wykonuje się z niego żagle jachtów regatowych.

W lotnictwie Kevlar 49 stosowany jest do zbrojenia kompozytów o osnowie polimerowej^[1].

Jest niepalny, odporny na zużycie i nie przewodzi prądu elektrycznego. Z uwagi na swoją niepalność oraz chłonność (nasącza się go substancją palną o temperaturze spalania do ok. 400 °C, np. naftą), jest stosowany w sprzęcie do pokazów ogniowych. Rozkłada się stopniowo pod wpływem atmosfery i światła słonecznego. W sporcie żużlowym zawodnicy jeżdżą w kombinezonach z kevlaru, jednak jest on coraz częściej zastępowany przez nylon.

Powłoki z kevlaru są też stosowane do zabezpieczenia lakieru na pojazdach (np. samochodach, łodziach, motocyklach)^[2].

Przypisy

Bibliografia

• Polyaramid Polyparaphenylene Terephthalamide (Kevlar/Twaron) - Properties and Applications - Supplier Data by Goodfellow, Azom.com [dostęp 2021-05-21] .
• Kevlar, DuPont [dostęp 2008-06-13] [zarchiwizowane z adresu 2011-07-16] .

Linki zewnętrzne

• Kevlar w różnych zastosowaniach. 2006-11-23. [dostęp 2021-05-21].
• Wytrzymały Kevlar, czyli włókna aramidowe, Materiały Inżynierskie [dostęp 2021-05-21] .