Aramidfiber, en forkortelse for aromatisk polyamidfiber, er blandt de fire højtydende fibre, der prioriteres til udvikling i Kina, sammen med kulfiber, ultrahøjmolekylær polyethylenfiber (UHMWPE) og basaltfiber. Ligesom almindelig nylon tilhører aramidfiber familien af polyamidfibre med amidbindinger i den primære molekylkæde. Den vigtigste forskel ligger i bindingen: Nylons amidbindinger er forbundet med alifatiske grupper, hvorimod aramiders er konjugeret med benzenringe. Denne særlige molekylstruktur giver aramidfiber ekstremt høj aksial styrke (>20cN/dtex) og modul (>500GPa), hvilket gør det til det foretrukne materiale til forstærkning af high-end kabler.
Typer af aramidfibre
Aramidfiberomfatter hovedsageligt fuldt aromatiske polyamidfibre og heterocykliske aromatiske polyamidfibre, som yderligere kan kategoriseres i ortho-aramid, para-aramid (PPTA) og meta-aramid (PMTA). Blandt disse er meta-aramid og para-aramid de, der er blevet industrialiseret. Fra et molekylært strukturperspektiv ligger den største forskel mellem disse to i positionen af kulstofatomet i benzenringen, som amidbindingen er bundet til. Denne strukturelle forskel fører til betydelige forskelle i mekaniske egenskaber og termisk stabilitet.
Para-aramid
Para-aramid, eller poly(p-phenylenterephthalamid) (PPTA), også kendt i Kina som Aramid 1414, er en lineær højpolymer med mere end 85% af dens amidbindinger direkte bundet til aromatiske ringe. De mest kommercielt succesfulde para-aramidprodukter er DuPonts Kevlar® og Teijins Twaron®, som dominerer det globale marked. Det var den første fiber nogensinde produceret ved hjælp af en flydende krystallinsk polymerspinningsopløsning, hvilket indvarslede en ny æra af højtydende syntetiske fibre. Med hensyn til mekaniske egenskaber kan dens trækstyrke nå 3,0-3,6 GPa, elasticitetsmodul 70-170 GPa og brudforlængelse 2-4%. Disse exceptionelle egenskaber giver den uerstattelige fordele inden for optisk kabelforstærkning, ballistisk beskyttelse og andre områder.
Meta-Aramid
Meta-aramid, eller poly(m-phenylen isophthalamid) (PMTA), også kendt i Kina som Aramid 1313, er en førende højtemperaturbestandig organisk fiber. Dens molekylære struktur består af amidgrupper, der forbinder meta-phenylenringe og danner en zigzag-lineær kæde stabiliseret af stærke intermolekylære hydrogenbindinger i et 3D-netværk. Denne struktur giver fiberen fremragende flammehæmning, termisk stabilitet og strålingsresistens. Et typisk produkt er DuPonts Nomex® med et begrænsende iltindeks (LOI) på 28-32, en glasovergangstemperatur på omkring 275 °C og en kontinuerlig driftstemperatur over 200 °C, hvilket gør den meget anvendt i brandsikre kabler og højtemperaturisoleringsmaterialer.
Fremragende egenskaber ved aramidfiber
Aramidfiber tilbyder ultrahøj styrke, højt modul, varmebestandighed, syre- og alkalibestandighed, lav vægt, isolering, ældningsbestandighed, lang levetid, kemisk stabilitet, ingen smeltede dråber under forbrænding og ikke-giftige gasemissioner. Fra et kabelanvendelsesperspektiv overgår para-aramid meta-aramid i termisk modstand med et kontinuerligt driftstemperaturområde på -196 til 204 °C og ingen nedbrydning eller smeltning ved 500 °C. Para-aramids mest bemærkelsesværdige egenskaber inkluderer ultrahøj styrke, højt modul, varmebestandighed, kemisk resistens og lav densitet. Dens styrke overstiger 25 g/dtex - 5 til 6 gange så højkvalitetsstål, 3 gange så højt som glasfiber og dobbelt så højstyrke-nylon-industrigarn. Dens modul er 2-3 gange så højt som stål eller glasfiber og 10 gange så højstyrke-nylon. Den er dobbelt så stærk som ståltråd og vejer kun ca. 1/5 så meget, hvilket gør den særligt velegnet til brug som forstærkning i optiske kabler, søkabler og andre avancerede kabeltyper.
Mekaniske egenskaber ved aramidfiber
Meta-aramid er en fleksibel polymer med en brudstyrke, der er højere end almindelig polyester, bomuld eller nylon. Den har en høj forlængelseshastighed, blød fornemmelse, god spindbarhed og kan produceres til korte fibre eller filamenter med varierende denier. Den kan spindes til tekstiler og non-wovens ved hjælp af standard tekstilmaskiner og forarbejdes for at opfylde behovene for beskyttelsesbeklædning i forskellige industrier. Inden for elektrisk isolering skiller meta-aramids flammehæmmende og varmebestandige egenskaber sig ud. Med en LOI på over 28 vil den ikke fortsætte med at brænde efter at have forladt flammen. Dens flammemodstand er iboende i dens kemiske struktur, hvilket gør den permanent flammehæmmende - modstandsdygtig over for ydeevnetab på grund af vask eller langvarig brug. Meta-aramid har fremragende termisk stabilitet med kontinuerlig brug ved 205 °C og stærk styrkebevarelse selv ved temperaturer over 205 °C. Dens nedbrydningstemperatur er høj, og den smelter eller drypper ikke ved høje temperaturer, men begynder først at karbonisere over 370 °C. Disse egenskaber gør den ideel til isolering og forstærkning i højtemperatur- eller brandsikre kabler.
Kemisk stabilitet af aramidfiber
Meta-aramid har fremragende resistens over for de fleste kemikalier og koncentrerede uorganiske syrer, selvom den er følsom over for koncentreret svovlsyre og salpetersyre. Den har også god alkaliresistens ved stuetemperatur.
Strålingsmodstand af aramidfiber
Meta-aramid udviser enestående strålingsmodstand. For eksempel forbliver dens styrke uændret under langvarig eksponering for 1,2×10⁻² W/cm² ultraviolet lys og 1,72×10⁸ rad gammastråler. Denne enestående strålingsmodstand gør den særligt velegnet til kabler, der anvendes i atomkraftværker og rumfartøjer.
Holdbarhed af aramidfiber
Meta-aramid udviser også fremragende slidstyrke og kemisk resistens. Efter 100 vaske bevarer stof fremstillet af indenlandsk produceret meta-aramid over 85% af sin oprindelige rivestyrke. I kabelapplikationer sikrer denne holdbarhed langvarig mekanisk og elektrisk ydeevnestabilitet.
Anvendelser af aramidfiber
Aramidfiber anvendes i vid udstrækning i Kinas luftfarts-, bil-, elektromekaniske, bygge- og sportsindustrier på grund af dets fremragende mekaniske egenskaber, høje temperaturbestandighed og kemiske stabilitet. Det betragtes som et nøglemateriale for den fremtidige udvikling af højtydende industrier. Især spiller aramid en uerstattelig rolle inden for kommunikationskabler, strømkabler, højtemperaturbestandige kabler, søkabler og specialkabler.
Luftfart og militære områder
Aramidfiber har lav densitet, høj styrke og fremragende korrosionsbestandighed. Det anvendes i vid udstrækning i strukturelle komponenter i luftfartøjer, såsom raketmotorhuse og bredbåndsradomstrukturer. Dets kompositmaterialer udviser fremragende slagfasthed og elektromagnetisk bølgetransparens, hvilket reducerer flyvægten betydeligt og forbedrer sikkerheden. I forsvarssektoren anvendes aramid i skudsikre veste, hjelme og eksplosionssikre beholdere, hvilket gør det til et førende materiale til den næste generation af letvægts militær beskyttelse.
Byggeri og transport
I byggebranchen anvendes aramidfiber til strukturel forstærkning og brokabelsystemer på grund af dets lette vægt, fleksibilitet og korrosionsbestandighed. Det er især effektivt til at forstærke ujævne strukturer. Inden for transport anvendes aramid i dækstrenge til biler og fly. Aramidforstærkede dæk tilbyder høj styrke, punkteringsmodstand, varmebestandighed og lang levetid og opfylder dermed ydeevnekravene til moderne højhastighedskøretøjer og fly.
El-, elektronik- og kabelindustrien
Aramidfiber har særligt fremtrædende anvendelser inden for el-, elektronik- og lednings- og kabelproduktion, især inden for følgende områder:
Trækelementer i optiske kabler: Med høj trækstyrke og modul fungerer aramidfiber som trækelement i optiske kommunikationskabler, der beskytter sarte optiske fibre mod deformation under spænding og sikrer stabil signaltransmission.
Armering i kabler: I specialkabler, søkabler, elkabler og højtemperaturbestandige kabler anvendes aramid almindeligvis som et centralt armeringselement eller armeringslag. Sammenlignet med metalarmeringer tilbyder aramid overlegen styrke ved en lavere vægt, hvilket forbedrer kablets trækstyrke og mekaniske stabilitet betydeligt.
Isolering og flammehæmning: Aramidkompositter har fremragende dielektrisk og termisk stabilitet. De anvendes i vid udstrækning i kabelisoleringslag, flammehæmmende kapper og halogenfri, røgfattig kappe. Aramidpapir, efter at være blevet imprægneret med isolerende lak, kombineres med naturlig glimmer til brug i højtemperaturbestandige motorer og transformere.
Brandhæmmende kabler og jernbanekabler: Aramidfibers iboende flammemodstand og varmetolerance gør den ideel til brug i skibskabler, jernbanekabler og brandhæmmende kabler af nuklear kvalitet, hvor sikkerhedsstandarderne er strenge.
EMC og letvægt: Aramids fremragende elektromagnetiske transparens og lave dielektriske konstant gør den velegnet til EMI-afskærmningslag, radarradomer og optoelektroniske integrationskomponenter, hvilket bidrager til at forbedre den elektromagnetiske kompatibilitet og reducere systemets vægt.
Andre applikationer
På grund af sit høje indhold af aromatiske ringe tilbyder aramidfiber enestående kemisk stabilitet og korrosionsbestandighed, hvilket gør den velegnet til marine reb, olieboringskabler og optiske transmissionskabler i barske miljøer. Den anvendes også i vid udstrækning i premium sportsudstyr, beskyttelsesudstyr og bremseklodser til biler og bliver i stigende grad anvendt som et miljøvenligt alternativ til asbest i tætnings- og isoleringsapplikationer, varmeisoleringspaneler og andre tætningskomponenter, hvilket sikrer både ydeevne og miljøsikkerhed.
Opslagstidspunkt: 31. juli 2025