Эксплуатационные характеристики арамидного волокна

A. Эксплуатационные характеристики арамидного волокна

1. Механические свойства

Наиболее важными свойствами пара‑арамида являются высокая прочность и высокий модуль упругости. Его прочность превышает 25 г/денье; это в 5–6 раз больше, чем у высококачественной стали, в 3 раза — чем у стекловолокна и в 2 раза — чем у высокопрочной нейлоновой технической пряжи. Модуль упругости пара‑арамида в 2–3 раза выше, чем у высококачественной стали или стекловолокна, и в 10 раз выше, чем у высокопрочной нейлоновой технической пряжи; его ударная вязкость в 2 раза превышает соответствующий показатель стальной проволоки. Кроме того, арамидное волокно обладает низкой плотностью: его масса составляет всего около одной пятой от массы стальной проволоки.

Сравнение эксплуатационных характеристик пара-арамидного волокна и других высокопрочных волокон

2. Термостойкость

Арамидное волокно обладает исключительной термостойкостью. Мета‑арамид практически не теряет прочности при 130 °C. Его можно эксплуатировать более десяти лет при 220 °C; при высокой температуре 260 °C — в течение 100 часов — механическая прочность сохраняется на уровне 65 % от первоначального значения. При температуре около 400 °C начинается карбонизация, при этом волокно не плавится. Теплостойкость пара‑арамида выше, чем у мета‑арамида. Усадка при 150 °C составляет 0, а при высокой температуре 560 °C волокно не разлагается и не плавится. Прочность и модуль упругости нейлона и полиэстера снижаются с повышением температуры.

3. Огнезащитные свойства

Как правило, содержание кислорода в воздухе составляет 21%. Предельный индекс кислорода мета‑арамидного волокна превышает 28%, а у пара‑арамидного волокна — около 30%. Это огнезащитное волокно; поэтому оно не горит на воздухе и не поддерживает горение. Оно самоутушивается и не образует расплавленных капель. При воздействии чрезвычайно высоких температур волокна быстро расширяются и карбонизируются, формируя уникальный теплоизоляционный слой, который препятствует проникновению внешнего тепла внутрь. Таким образом, оно эффективно выполняет защитную функцию. Эта природная особенность, обусловленная его молекулярной структурой, делает арамид навсегда огнестойким и придаёт ему репутацию «огнеупорного волокна».

4. Устойчивость к химической коррозии

Арамидное волокно обладает превосходной химической стойкостью. Как правило, лишь арамидные волокна подвергаются длительному воздействию кислотных или щелочных растворов относительно высокой концентрации, что существенно влияет на их эксплуатационные характеристики. Кроме того, арамид не чувствителен к плесени и коррозии.

5. Электрическая изоляция

Электропроводность арамидного волокна крайне низка, а его гигроскопичность невелика. Оно сохраняет превосходные электроизоляционные свойства в условиях как высоких, так и низких температур, а также при повышенной и пониженной влажности. Пробивное напряжение изоляционной бумаги, изготовленной из мета‑арамидного волокна, может достигать 100 кВ/мм. Сопротивление пара‑арамидного волокна достигает 5×10¹⁴ Ом·см. Благодаря выдающимся электроизоляционным характеристикам оно обладает перспективами широкого применения в электронной и электротехнической отраслях.

Помимо описанной выше эксплуатационной характеристики, арамидный корд также обладает высокой стойкостью к старению, износостойкостью и стойкостью к радиационному воздействию. Являясь классом высокопроизводительных материалов, арамидное волокно благодаря своим выдающимся свойствам нашло широкое применение в самых различных областях.

B. Рыночные применения арамидного волокна

1. Военная и оборонная сферы

Арамидные композитные материалы могут использоваться для производства корпусов твердотопливных ракетных двигателей, сосудов под давлением, кабин космических аппаратов, подводных лодок, бронированных автомобилей с пуленепробиваемыми свойствами, бронированных автомобилей для перевозки наличных средств, пуленепробиваемых плит, пуленепробиваемых шлемов, бронежилетов и т. п.

2. Область защиты информации

Огнестойкость и стойкость к высоким температурам средств индивидуальной защиты являются важным условием обеспечения безопасности персонала. По мере развития материаловедения и технологий, а также технологий обработки текстиля, огнезащитная защитная одежда постепенно трансформировалась от временной огнезащитной отделки и полустойкой огнезащитной отделки к стойкой огнезащитной отделке и применению материалов с собственной огнестойкостью.

3. Поле резинового армирования

Поскольку резина обладает высокой эластичностью и низким модулем упругости, она легко деформируется под действием внешних сил. Поэтому многие резиновые изделия необходимо армировать волокнистыми или металлическими материалами, образующими каркас. В качестве армирующих материалов для шин, лент передачи мощности, лент транспортировки материалов и шлангов применяют кордные ткани, шнуры, пряжи, полотна, цельные сердечники ремней, а также прямополотняные и прямоткацкие ткани из арамидных волокон.

4. Сфера охраны окружающей среды

Арамид обладает превосходной термостойкостью, огнестойкостью и химической стабильностью и способен длительное время эксплуатироваться в условиях высоких температур и агрессивной среды. Это идеальный материал для изготовления фильтровальных мешков, устойчивых к высоким температурам, и применяется в районах с серьёзным загрязнением воздуха — таких как сталелитейная, цементная отрасли и производство углеродного черного. Применяется для фильтрации дымовых газов и пыли при высоких температурах.

Нетканые материалы, изготовленные из мета‑арамидных волокон, обладают весьма высокими фильтрующими свойствами по отношению к пыли. Например, в качестве высокотемпературной фильтровальной ткани мета‑арамидные нетканые материалы плотностью 380 г/м² обеспечивают более эффективную очистку от пыли, чем полиэфирные ткани плотностью 530 г/м² и акриловые ткани плотностью 600 г/м². В области рукавной пылеулавливающей технологии срок службы мета‑арамидных фильтровальных рукавов превышает два года при температуре отходящих газов не выше 200 °C, относительной влажности 6 % и содержании SO₂ 100 ppm.

5. Область электронных и электротехнических материалов

(1) Конструктивные элементы антенны

(2) Специальная печатная плата‑подложка

(3) Армидная изоляционная бумага

(4) Оптическое волокно

6. Аэрокосмическая отрасль

Арамид может использоваться для производства вторичных конструкционных материалов для крупных самолётов, таких как двери салона, иллюминаторы, крылья, обтекатели и т. п. Кроме того, он применяется для изготовления внутренних потолков, стен складских помещений и т. п., что позволяет снизить их массу.

7. Поле для спортивного оборудования

В полной мере используйте такие свойства арамида, как высокая термостойкость и стойкость к усталостным нагрузкам, для производства боксёрских перчаток, альпинистской обуви, кузовов гоночных автомобилей, шлемов для конных скачек и т. п., предназначенных для экстремальных спортивных условий. Кроме того, арамид можно применять для изготовления ракеток, сноубордов, лыжных палок, саней, луков и стрел, тетив, а также удочек, каркасов воздушных змеев, клюшек для гольфа, гребных лодок и т. д.

8. Прочие области

(1) Уплотнительный материал

(2) Верёвка

(3) Трение‑материалы

(4) Строительные материалы