Кевлар

Структура кевлару. Високий ступінь упорядкованості полімеру і міцність забезпечуються міжмолекулярними водневими зв'язками .

Кевла́р (англ. Kevlar^®) — торгова назва араміду (поліпарафенілен-терефталаміду), синтетичного волокна, що має високу міцність (у п'ять разів міцніше від сталі, границя міцності σ_в = 3620 МПа). Уперше кевлар було отримано групою Стефані Кволек у 1964 в американській компанії DuPont, технологія виробництва розроблена цією ж компанією в 1965 році, з початку 1970-x років розпочато його комерційне застосування.

Застосування

Спочатку матеріал розроблявся для армування автомобільних шин, в цій якості він використовується і тепер. Крім того, кевлар використовують як армуюче волокно в композитних матеріалах, які виходять міцними і легкими.

Кевлар використовується для армування мідних і волоконно-оптичних кабелів (нитка по всій довжині кабелю, що запобігає розтягненню і розриву кабеля), в дифузорі акустичних динаміків і в протезно-ортопедичної промисловості для збільшення зносостійкості частин вуглепластикових стоп.

Кевларовое волокно також використовується як армуючий компонент в змішаних тканинах, що додає виробам стійкість до абразивних і ріжучих впливів. З таких тканин виготовляються, зокрема, захисні рукавички і захисні вставки в спортивний одяг (для мотоспорту, сноубордингу тощо).

Використання в бронежилетах

Механічні властивості матеріалу роблять його придатним для виготовлення куленепробивних жилетів. Це одне з найвідоміших застосувань кевлару.

В 1970-ті роки одним з найзначніших досягнень у розробці бронежилетів став винахід компанією Дюпон армуючого волокна з кевлара. Спочатку волокно було призначене для заміни сталевої арматури в автомобільних покришках. Розробка бронежилета з кевлару Національним інститутом правосуддя (National Institute of Justice) відбувалася протягом кількох років у чотири етапи. На першому етапі тестувалося волокно з кевлара, щоб визначити, чи здатне воно зупинити кулю. Другий етап полягав у визначенні кількості шарів матеріалу, необхідного для запобігання пробиття кулями різного калібру і різної швидкості, і розробка прототипу жилета, здатного захищати працівників від найпоширеніших загроз: куль калібру .38 Special і .22 Long Rifle. До 1973 році був розроблений жилет з семи шарів волокна з кевлара для польових випробувань. Було встановлено, що при намоканні захисні властивості кевлара погіршувалися. Здатність захищати від куль також зменшувалася після дії ультрафіолету, у тому числі сонячного світла. Хімчистка і відбілювачі також негативно позначалися на захисній властивості тканини, також як і неодноразові прання. Щоб обійти ці проблеми, був розроблений водостійкий жилет, що має покриття з тканини для запобігання дії сонячних променів та інших факторів, що впливають негативно.

Температурні властивості

Кевлар зберігає міцність і еластичність при низьких температурах, аж до кріогенних (-196 ° C), більш того, при низьких температурах він навіть стає трохи міцніше.

При нагріванні кевлар не плавиться, а розкладається при порівняно високих температурах (430—480 ° C). Температура розкладу залежить від швидкості нагріву і тривалості впливу температури. При підвищених температурах (більш 150 ° C) міцність кевлара зменшується з часом. Наприклад, при температурі 160 ° C міцність зменшується на 10-20% після 500 годин. При 250 ° C кевлар втрачає 50% своєї міцності за 70 годин.

Джерела

• Stephanie Kwolek,Hiroshi Mera and Tadahiko Takata “High-Performance Fibers” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a13_001
• "What is Kevlar". DuPont. Retrieved 2007-03-28.