Aramidgewebe wird hauptsächlich zur Herstellung von Schutzausrüstung wie Körperpanzern, stichfester Kleidung, Helmen usw. verwendet. Es kann auch zur Herstellung von hochtemperatur- und korrosionsbeständigen Produkten wie Hochtemperaturfiltermaterialien, Ventildeckeln und Dichtungsringen verwendet werden.
Was ist Aramidfaser?
Der vollständige Name der Aramidfaser lautet „aromatische Polyamidfaser“. Damit wird die langkettige synthetische Polyamidfaser bezeichnet, deren Amidbindung direkt mit dem Benzolring verbunden ist. Die Amidbindung ist mit dem aromatischen Ring oder dessen Derivaten verknüpft. Es handelt sich um ein neuartiges Spezialpolymermaterial mit herausragenden Eigenschaften wie hoher Temperaturbeständigkeit, hoher Festigkeit, hohem Elastizitätsmodul und hervorragender Isolierung. Derzeit sind zwei Arten von Aramidfasern auf dem Markt, die ein breites Spektrum an kommerziellen Anwendungen und Produktionen erreicht haben: Meta-Aramid und Para-Aramid.
Meta-Aramid Die Meta-Aramidfaser zeichnet sich durch hervorragende thermische Stabilität, Flammwidrigkeit, elektrische Isolierung, chemische Stabilität und Strahlungsbeständigkeit aus. Der vollständige Name der Meta-Aramidfaser lautet „Poly-m-phenylenisophthalamid“ (MPIA). Es handelt sich um eine organische Polymerfaser, die aus Isophthalsäurechlorid und m-Phenylendiamin synthetisiert wird. Ihre wichtigste Eigenschaft ist ihre langfristige thermische Stabilität. Sie kann lange Zeit bei hohen Temperaturen von 200 °C verwendet werden, ohne zu altern, und weist eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität auf. Meta-Aramid ist von Natur aus flammhemmend, hat einen Sauerstoffgrenzwert (LOI) von >28 %, entzündet sich nicht selbst, schmilzt nicht und bildet keine Schmelztropfen in der Luft. Meta-Aramidfasern verfügen über hervorragende elektrische Isolierungseigenschaften, und die Durchschlagsspannung des daraus hergestellten Isolierpapiers kann bis zu 20 kV/mm erreichen. Meta-Aramidfasern sind außerdem hervorragend korrosions- und strahlungsbeständig. Darüber hinaus weist Meta-Aramidfaser auch eine geringe Steifigkeit und eine hohe Dehnung auf und kann mit herkömmlichen Textilmaschinen verarbeitet werden.
Para-Aramid Es verfügt über hervorragende Eigenschaften wie hohe spezifische Festigkeit, hohen spezifischen Modul, hohe Temperaturbeständigkeit und Flammhemmung und zählt neben Kohlenstofffasern und hochfestem hochmoduligem Polyethylen zu den drei weltweit führenden Hochleistungsfasern. Die Zugfestigkeit von Para-Aramid ist sechsmal so hoch wie die von Stahldraht, zwei- bis dreimal so hoch wie die von Glasfasern und hochfestem Nylon-Industriegarn. Der Zugmodul ist zwei- bis dreimal so hoch wie der von Stahldraht und Glasfasern und zehnmal so hoch wie der von hochfestem Nylon-Industriegarn. Die Dichte beträgt nur etwa ein Fünftel der von Stahldraht. Para-Aramid weist eine gute Schlagzähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf und wird als „kugelsichere Faser“ bezeichnet. Die Hitzebeständigkeit von Para-Aramid ist höher als die von Meta-Aramid. Selbst nach Hunderten von Stunden bei Temperaturen von 200 °C behält es seine ursprüngliche Festigkeit und zersetzt oder schmilzt bei Temperaturen von 560 °C nicht. Im Hinblick auf den Umweltschutz weist Para-Aramid eine stabile Struktur auf und ist nicht leicht abbaubar, was auch dazu führt, dass es im späteren Stadium schwer zu recyceln und zu behandeln ist und die Umwelt beeinträchtigt.
Luftfahrt
Aramidfasern zeichnen sich durch geringe Dichte, hohe Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit aus. Sie eignen sich zur Herstellung von Raketentriebwerksgehäusen, breitbandigen wellenübertragenden Materialien für Rümpfe, Hauptflügel und Leitwerke von Flugzeugen und Raumfahrzeugen sowie von stoßfesten Strukturkomponenten. Aramidfasern eignen sich auch zur Herstellung sekundärer Strukturmaterialien für Großflugzeuge, wie Kabinentüren, Fenster, Flügel, Verkleidungsoberflächen usw., und können zur Herstellung von Decken und Lagerwänden in Flugzeugen verwendet werden, um deren Gewicht zu reduzieren.
Die mehrschichtige Wabenstrukturplatte, die durch Imprägnieren von Aramidgewebe mit Epoxidharz zu Aramid-Prepreg und direkter Verbindung mit der Waben- oder Schaumstruktur hergestellt wird, weist eine hervorragende Schlagfestigkeit und elektromagnetische Wellendurchlässigkeit auf. Das Superhybrid-Verbundlaminat aus überlappenden und heißgepressten Aramidfasern, dünnen Aluminiumplatten und Epoxidvliesen weist einen extrem hohen spezifischen Modul und eine hohe spezifische Festigkeit auf. Die Ermüdungsbeständigkeit ist 100- bis 1000-mal höher als bei Aluminiumlegierungsplatten. Es kann in Flugzeugrümpfen und anderen Teilen eingesetzt werden. Der mit Aramidfasern hergestellte, harzbasierte, verstärkte Verbundwerkstoff wird im Passagierrumpf von Flugzeugen eingesetzt, wodurch das Gesamtgewicht des Flugzeugs deutlich reduziert werden kann.
Ihr Hauptvorteil liegt in ihrer hohen Festigkeit und ihrem geringen Gewicht. Dadurch lässt sich das Gesamtgewicht des Flugzeugs reduzieren, die Sicherheit erhöhen, der Treibstoffverbrauch effizienter gestalten und die Luftverschmutzung verringern. Darüber hinaus sind Aramid und seine Verbundwerkstoffe korrosionsbeständig, wodurch die Sicherheit von Flugzeugen auch in rauen Umgebungen ohne Probleme wie Wasseransammlung, Gefrieren oder Korrosion gewährleistet ist.
Auch die zukünftige Entwicklung von Aramidfasern und deren Verbundwerkstoffen im Flugzeugstrukturbau ist beeindruckend. Dank ihrer zahlreichen Vorteile können Aramid und seine Verbundwerkstoffe Stahl und Aluminium hinsichtlich Effizienz und Sicherheit nahezu ersetzen und ermöglichen mehr Flexibilität im Strukturdesign und Fertigungsprozess. Zudem sinkt das Gewicht von Aramid und seinen Verbundwerkstoffen, was Flugzeuge leichter und wendiger macht.
Militärbereich
Aramid-Verbundwerkstoffe können zur Herstellung von Gehäusen für Feststoffraketenmotoren, Druckbehältern, Cockpits von Raumfahrzeugen, U-Booten, kugelsicheren Panzerfahrzeugen, kugelsicheren Geldtransportfahrzeugen, kugelsicheren Platten, kugelsicheren Helmen, Körperpanzerungen usw. verwendet werden.
Aramidfasern, Kohlenstofffasern und ultrahochmolekulare Polyethylenfasern zählen zu den drei Hochleistungsfasern. Sie finden breite Anwendung in der Landesverteidigung und der zivilen Industrie und sind strategische Materialien für ein starkes Land und eine starke Armee. Die Produkte werden hauptsächlich in den Bereichen Glasfaser und Kabel, Seilbänder, Skelettmaterialien, Verbundwerkstoffe, Reibungsdichtungsmaterialien, Textilien und kugelsicherer Schutz eingesetzt. Die Standardkonfiguration ist eine kugelsichere Weste.
Kugelsichere Westen und Helme aus Aramidfasern können herkömmliche Nylonwesten und Panzerhelme ersetzen. Durch die Zugabe einer angemessenen Menge Aramid zu kugelsicheren Westen und Helmen können diese nicht nur kleiner und leichter gemacht werden, sondern auch ihre Schutzwirkung um 40 % gesteigert werden. Weiche, kugelsichere Westen aus hochwertigem, kugelsicherem Aramidvlies und Hochleistungs-Polyethylenfolie bieten eine bessere Schutzwirkung und Hitzebeständigkeit als ultrahochmolekulare Polyethylenfasern. Aramidfasern können auch mit anderen Materialien (wie Metallen, Keramiken usw.) kombiniert werden, um verschiedene hochfeste, schlagfeste, explosionssichere Panzer, kugelsichere Schilde und Panzerplatten herzustellen. Zusätzlich wird das Aramidfasergewebe mit der Innenwand der Struktur verbunden, wodurch die Druckwelle effektiv absorbiert und Schäden durch Granatsplitter am menschlichen Körper verhindert werden können.
Elektronisches und elektrisches Feld
Da die Forschung zu Aramidmaterialien in China relativ spät begann, hat sich die Technologie rasant weiterentwickelt. Der aktuell entwickelte Satellit APSTAR-2R verwendet eine Zwischenschicht aus Wabenmaterial als reflektierende Antennenoberfläche. Die Innen- und Außenhaut der Antenne bestehen aus Para-Aramid, und die Zwischenschicht besteht aus Waben-Aramid. Bei der Herstellung der Flugzeugkuppel wird Para-Aramid verwendet, um die gute Wellendurchlässigkeit und den niedrigen Ausdehnungskoeffizienten dieses Materials zu nutzen. So kann der Frequenzreflektor die doppelten Anforderungen an seine Struktur und Funktion erfüllen. Die ESA hat einen zweifarbigen Subtyp-Reflektor mit einem Durchmesser von 1,1 m entwickelt. Er verwendet eine Meta-Wabenstruktur in der Sandwichstruktur und Aramidmaterial als Außenhaut. Die Epoxidharztemperatur dieser Struktur kann 25 °C erreichen und die Dielektrizitätskonstante beträgt 3,46. Der Verlustfaktor beträgt 0,013, der Reflexionsverlust der Übertragungsstrecke dieses Reflektortyps beträgt nur 0,3 dB und der Übertragungssignalverlust beträgt 0,5 dB.
Das laminierte Substrat aus Aramidfasern und Epoxid-, Phenol-, Polyimid- und anderen Harzen weist einen hohen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, der mit Keramik übereinstimmt und bei Wärmeausdehnung und -kontraktion keine Risse verursacht. Es eignet sich für die Herstellung von Oberflächenmontage-Technologie. Die darin enthaltenen speziellen Leiterplatten fördern die Miniaturisierung und das geringe Gewicht elektronischer Geräte. Die hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit der Aramidfasern nutzend, dient es als Zugträger in Glasfasern. Es schützt die kleinen und zerbrechlichen Glasfasern vor Dehnung und Verformung unter Zugbelastung und beeinträchtigt die Lichtübertragung nicht. Das Verbundprodukt aus Aramidfasern und Kohlenstofffasern ist gut verarbeitbar, weist gute Halbleitereigenschaften auf und ist hochtemperaturbeständig. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Materialien zur Reduzierung elektrischer Felder in Hochspannungsgeräten verwendet. Mit Isolierlack imprägniertes Aramidpapier weist gute Isoliereigenschaften auf und wird in Kombination mit Naturglimmerplatten als Isoliermaterial für hitzebeständige Motoren eingesetzt.
Andere Felder
Aramidfasern enthalten in ihren Molekülen eine große Anzahl von Benzolringen, die eine gute chemische Stabilität, Korrosionsbeständigkeit und hohe spezifische Festigkeit aufweisen, leicht und robust sind und zur Herstellung von Kabeln für Seeschiffe und tiefe Ölquellen verwendet werden können. Nutzen Sie die hohe Temperaturbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit von Aramidfasern zur Herstellung hochwertiger Schläger, Angelruten, Schlitten, Skier, Skistöcke, Pfeil und Bogen, Ruderboote, Golfschläger usw. und können auch zur Herstellung von Bergschuhen für raue Sportbedingungen, Stiefeln, Boxhandschuhen, Rennhelmen, Rennwagenkarosserien usw. verwendet werden. Da Asbest eine ernsthafte Gefahr für die menschlichen Atemwege darstellt, können Aramidfasern anstelle von Asbest zur Herstellung von verstärkten Gummidichtungsplatten und anderen Dichtungen verwendet werden, die für die Beläge und Ringe von Autobremsen verwendet werden.
Mit der zunehmenden Anzahl an Textilausrüstungen hat sich auch die Produktionstechnologie der Textilindustrie stetig weiterentwickelt. Aramidgewebe ist ein Fasertyp, der früh entwickelt wurde, weit verbreitet ist, in großen Mengen produziert wird und sich schnell entwickelt. Aramidgewebe ist ein Hochleistungsfasergewebe mit den Eigenschaften Hitzebeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Flammhemmung und hoher Festigkeit. Daher findet es breite Anwendung in Industrie, Militär, Brandschutz, Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen.
Industrie: Aramidgewebe eignet sich zur Herstellung hochtemperatur- und korrosionsbeständiger Produkte wie Hochtemperaturfiltermaterialien, Ventildeckeln und Dichtungen. Darüber hinaus wird Aramidgewebe auch in der Textil-, Petrochemie-, Elektronik-, Schiffbau- und anderen Industriezweigen häufig verwendet.
Militärische Aspekte: Aramidgewebe werden hauptsächlich zur Herstellung von Schutzausrüstung wie kugelsicheren Westen, Stichschutzwesten und Helmen verwendet. Da Aramidgewebe eine hervorragende Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweist, kann es Soldaten wirksam vor Kugeln, Granaten und anderen Angriffen schützen.
In Bezug auf den Brandschutz: Aramidgewebe kann als Brandschutzgürtel, Brandschutzvorhang und andere Materialien verwendet werden. Da Aramidgewebe selbst flammhemmende Eigenschaften besitzt, kann es Brände nach einem Brand wirksam verhindern.
Luft- und Raumfahrt: Aramidgewebe eignen sich zur Herstellung hochfester und temperaturbeständiger Produkte wie Flugzeugsitzen, Raumanzügen und Fallschirmen. Aramidgewebe kann auch als Sonnenschutzmaterial für Satelliten, als Wärmedämmmaterial für Raketen usw. verwendet werden.
