Polyamit thơm là các đại phân tử tuyến tính bao gồm các vòng thơm được liên kết bằng liên kết amit, trong đó ít nhất 85% liên kết amit được kết nối trực tiếp với hai vòng thơm và ít hơn 50% liên kết amit có thể được thay thế bằng liên kết imit. Sợi được làm từ các polyme chuỗi dài polyamit thơm này được gọi làsợi aramid.
Isophthaloyl clorua được hòa tan trong tetrahydrofuran và sau đó được thêm vào ở nhiệt độ phòng vào dung dịch nước được khuấy mạnh gồm m-phenylenediamine và natri cacbonat. Phản ứng đa ngưng tụ xảy ra nhanh chóng tại bề mặt phân cách trong vòng vài phút, trong thời gian đó axit tạo ra được trung hòa bằng natri cacbonat. Sau khi làm nguội, tách, rửa và sấy khô, thu được polyme poly(m-phenylene isophthalamide).
Sử dụng dimethylformamide (DMF) hoặc dimethylacetamide (DMAc) làm dung môi, m-phenylenediamine được hòa tan với một lượng nhỏ chất nhận axit và làm nguội đến 0–1°C. Isophthaloyl clorua sau đó được thêm từ từ vào và khuấy liên tục. Sau khi phản ứng kết thúc, nước được thêm vào để kết tủa polyme. Chất rắn được lọc, rửa và sấy khô để thu được poly(m-phenylene isophthalamide).
Polyme được hòa tan trong DMF hoặc DMAc có chứa clorua nhất định để chuẩn bị dope kéo sợi. Sau đó, dung dịch được quay bằng cách quay khô. Các sợi được kéo thành sợi có chứa muối vô cơ trên bề mặt và được rửa nhiều lần bằng nước. Sau đó, các sợi được kéo giãn 4–5 lần ở 300°C. Cả sợi filamăng và sợi xơ ngắn đều có thể được sản xuất bằng phương pháp này.
Dope kéo sợi được kiểm soát ở 22°C và được ép đùn qua một máy trộn có lỗ 0,07 mm và 34.000 mao mạch vào bể đông tụ ở 60°C có chứa DMAc và canxi clorua (mật độ: 1,366 g/cm³). Các sợi non được rửa sạch, kéo căng 2–3 lần trong nước nóng, sấy khô trên các con lăn đã được gia nhiệt và kéo dài thêm 1,5–1,8 lần trên tấm nóng 320°C để thu được sản phẩm cuối cùng, chủ yếu là xơ ngắn.
Độ bền kéo và độ dẻo dai của Aramid 1313 có thể so sánh với sợi nylon và polyester.
Độ co trong không khí khô ở 260°C là khoảng 1,7% và trong nước sôi là khoảng 2%. Vải được xử lý bằng nhiệt hầu như không bị co ngót trong nước sôi.
Aramid 1313 vốn có khả năng chống cháy. Nó chỉ cháy khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa và tự dập tắt khi ngọn lửa được tắt.
Aramid 1313 có khả năng chống lại hầu hết các axit, mặc dù việc tiếp xúc kéo dài với axit clohydric, nitric hoặc sulfuric có thể làm giảm độ bền. Nó cũng ổn định chống lại chất kiềm, ngoại trừ các bazơ mạnh như natri hydroxit khi tiếp xúc lâu dài. Nó cho thấy khả năng kháng thuốc tẩy, chất khử, phenol, axit formic và nhiều dung môi hữu cơ như axeton tốt.
Sợi rỗng làm từ Aramid 1313 cũng có thể được sử dụng trong khử muối dựa trên nguyên tắc thẩm thấu ngược.
Sợi Poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) – Aramid 1414
Công thức cấu tạo hóa học của PPTA
Aramid 1414 (tên thương mại làKevlar®) được DuPont giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1972 dưới dạng sợi polyamit thơm có độ bền cao được phát triển chủ yếu để gia cố lốp và các sản phẩm cao su khác.
Các monome được sử dụng là terephthaloyl clorua và p-phenylenediamine. Quá trình trùng hợp được thực hiện bằng phương pháp polycondensation dung dịch ở nhiệt độ thấp sử dụng các dung môi bazơ yếu như hexamethylphosphoramide (HMPA), DMAc hoặc N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Hệ dung môi hỗn hợp HMPA và NMP (1:2 tính theo trọng lượng) thường được sử dụng để đạt được trọng lượng phân tử cao hơn.
Quá trình trùng hợp được tiến hành ở 0–20°C trong điều kiện khan nghiêm ngặt. Sau phản ứng, polyme được kết tủa trong nước, lọc, rửa, nghiền thành bột và sấy khô để thu được polyme tạo sợi.
Dope kéo sợi được làm nóng đến 70–90°C và được ép đùn qua máy trộn, đi qua khe hở không khí 0,52 cm trước khi đi vào bể đông tụ ở khoảng 10°C chứa 20–27% axit sulfuric.
Do mức độ định hướng phân tử cao, các sợi mới hình thành không cần kéo thêm và đã thể hiện các đặc tính tuyệt vời. Sau khi rửa kỹ và sấy khô ở 150°C, chúng có thể được sử dụng làm sợi dây lốp.
Sợi polyamit thơm (sợi aramid) đại diện cho loại vật liệu hiệu suất cao hàng đầu. Với độ bền cơ học vượt trội, khả năng chịu nhiệt, ổn định hóa học và các đặc tính chức năng độc đáo, chúng đóng vai trò không thể thay thế trong nhiều ngành công nghiệp. Từ Aramid 1313 trong trang phục bảo hộ và lọc nhiệt độ cao đến Aramid 1414 trong gia cố lốp và vật liệu tổng hợp, những vật liệu này tiếp tục thúc đẩy tiến bộ công nghệ trong các ứng dụng hiệu suất cao.
