Sợi meta-aramid là gì và phương pháp tổng hợp sợi meta-aramid như thế nào?
Tên đầy đủ của sợi aramid là "sợi polyamit thơm", dùng để chỉ một loại sợi polyamit tổng hợp mạch dài, trong đó hơn 85% liên kết amit được nối trực tiếp với vòng benzen, có khả năng chịu nhiệt cao, độ bền cao, mô đun đàn hồi cao, cách điện và các đặc tính nổi bật khác. Đây là một loại vật liệu polymer đặc biệt mới. Hiện nay, trên thị trường có hai loại sợi aramid được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và thương mại, đó là meta-aramid và para-aramid.
1. Meta-aramid là gì?
Meta-aramid là một loại sợi polyamit thơm (sợi aramid), tên đầy đủ là sợi polyphenylene isophthalamide, tên tiếng Anh là PMIA, còn được gọi là aramid 1313. Nguyên liệu chính của meta-aramid là isophthaloyl chloride (IPC) và m-phenylenediamine (MPD).
2. Phương pháp tổng hợp sợi meta-aramid là gì?
Điều chế polyme ngưng tụ của m-phenylene isophthalamide Aramid 1313 được thực hiện bằng phản ứng trùng hợp ngưng tụ giữa isophthaloyl clorua (ICI) và m-phenylene diamine (MPD).
Polyme polyphenylen isophthalamide là một đại phân tử có cấu trúc zigzag đều đặn, bị phân hủy trước khi nóng chảy. Nhiệt độ chuyển pha thủy tinh Tg là 270°C, và không có sự phân hủy và cacbon hóa rõ rệt nào xảy ra dưới 350°C. Khi nhiệt độ vượt quá 400°C, các sợi dần trở nên giòn, bị cacbon hóa và phân hủy.
Nhưng nó sẽ không tạo ra các giọt nóng chảy; nó sẽ không cháy thành ngọn lửa, và có khả năng chống cháy tốt. Chỉ số oxy giới hạn (LOI) là 29%-32%, và hiệu suất của nó rất tuyệt vời.
Quy trình sản xuất nỉ kim meta ara-aramid
1. Lỗ mở của sợi meta-aramid
Trước tiên, tiến hành làm tơi các sợi para-aramid để làm tơi các cụm sợi lớn, sau đó thực hiện làm tơi mịn hơn để tiếp tục làm tơi các sợi. Quá trình này cần đảm bảo các sợi được tơi hoàn toàn, trộn đều và tránh tối đa việc làm hư hại sợi.
2. Chải sợi
Sau khi sợi được làm tơi và trộn đều, nó sẽ đi vào hộp bông nén khí và sẵn sàng được đưa vào máy chải.
Sau khi qua máy, sợi được chải mịn nhờ sự tương tác giữa bánh xe tước sợi và xi lanh, và cuối cùng được chuyển bởi bộ phận gạt sợi để tạo thành màng sợi. Lúc này, màng sợi đã được chải mịn là một màng đơn mỏng và nhẹ.
3. Giăng lưới
Màng sợi đi vào máy trải màng, và xe trải màng được dẫn động bằng dây đai răng cưa, màng sợi đơn được máy chải thô đưa ra sẽ được gấp chéo để trở thành màng sợi nhiều lớp với chiều rộng và trọng lượng riêng cần thiết cho các công đoạn tiếp theo.
4. Phương pháp châm cứu nén
Màng sợi được đưa vào máy dệt kim, và có rất nhiều kim có móc gai trong máy dệt kim để đâm xuyên màng sợi nhiều lần. Sau nhiều lần dệt, màng sợi khi được đưa vào máy dệt kim sẽ rất bông xốp, có độ dày đáng kể nhưng độ bền kém.
Khi kim đâm xuyên liên tục vào mạng lưới sợi, các sợi sẽ chuyển động lên xuống, gây ra hiện tượng ép đùn, làm cho các sợi trong mạng lưới sợi xích lại gần nhau và bị nén lại. Ma sát giữa các sợi tăng lên, dẫn đến độ bền tăng, tạo thành vải không dệt có độ bền và mật độ nhất định.
5. Xử lý hậu kỳ
Tùy thuộc vào yêu cầu quy trình khác nhau, các phương pháp xử lý sau gia công khác nhau được thực hiện trên nỉ kim, và các phương pháp xử lý như sau:
- Cán. Bề mặt của vật liệu không dệt được làm mịn, phẳng và có độ dày đồng đều bằng phương pháp cán nóng bằng máy cán. Mục đích chính của quá trình cán là để tăng độ mịn và phẳng của vật liệu không dệt, cũng như tăng độ chắc chắn của vật liệu.
- cháy xém. Quá trình đốt lông chủ yếu được sử dụng trong vật liệu không dệt để lọc bụi hoặc vật liệu khô, bằng cách làm nổi bề mặt lên, đốt cháy phần lông tơ để làm cho bề mặt trở nên mịn.
- Tẩm nhũ tương. Vải nỉ kim được sản xuất sẽ được tẩm các chất hóa học để cải thiện khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu axit và kiềm, chịu oxy hóa và các đặc tính khác của vật liệu lọc nỉ kim.
- Cài đặt nhiệt độ cao. Vật liệu lọc nỉ kim được đưa vào lò căng để thực hiện quá trình định hình ở nhiệt độ cao. Vật liệu lọc có hiệu quả định hình tốt, ít bị biến dạng trong quá trình sử dụng, độ ổn định kích thước cao và tuổi thọ dài.
- Ép màng. Vật liệu lọc nỉ kim châm đã được chuẩn bị sẵn được phủ một lớp màng PTFE bằng máy phủ. Vật liệu lọc được phủ lớp này sẽ có tác dụng lọc bề mặt, cải thiện độ chính xác lọc và có thể lọc được các hạt bụi mịn hơn. Khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao cũng được cải thiện.
Tính chất của nỉ kim meta aramid
- Đánh bóng, lọc, làm kín, lót, cách nhiệt, chống sốc, giảm chấn, chống dầu, giữ nhiệt, cách nhiệt, v.v.
- Khả năng chịu nhiệt và chống cháy vốn có, tỷ lệ độ bền trên trọng lượng vượt trội, độ dẻo dai đặc biệt.
- Chống cháy, chịu nhiệt độ cao, độ bền cao, mô đun đàn hồi cao, cách điện.
- Khả năng chống axit và kiềm, chống dung môi hữu cơ, độ bền kéo, khả năng chống cắt và đâm thủng.
- Chịu nhiệt, chống ăn mòn, chống đâm xuyên, chống gãy vỡ, chống phóng điện hồ quang, cách điện, chống mảnh vỡ.
- Độ ổn định kích thước cao: độ rão rất thấp, kích thước nhỏ.
- Hệ số giãn nở nhiệt âm.
- Độ ổn định nhiệt tuyệt vời: có thể sử dụng trong phạm vi rộng.
- Phạm vi nhiệt độ, không có điểm nóng chảy, nhiệt lượng cao, ổn định, độ dẫn nhiệt thấp.
Sự khác biệt giữa meta-aramid và para-aramid
Khả năng chịu nhiệt của sợi para-aramid cao hơn so với sợi meta-aramid. Phạm vi nhiệt độ sử dụng liên tục là -196℃～204℃, và nó sẽ không bị phân hủy hoặc tan chảy ở nhiệt độ cao 560℃. Đặc điểm nổi bật nhất của sợi para-aramid là độ bền cao, mô đun đàn hồi cao, khả năng chịu nhiệt độ cao, kháng axit và kiềm, và trọng lượng nhẹ. Nó có khả năng cách điện và chống lão hóa tốt, và có tuổi thọ cao. Vải sợi aramid có các đặc tính tuyệt vời như độ bền cao, mô đun đàn hồi cao, khả năng chịu nhiệt độ cao và kiềm, trọng lượng nhẹ, khả năng cách điện, chống lão hóa, tuổi thọ cao, cấu trúc hóa học ổn định, không tạo giọt nóng chảy khi cháy và không tạo khí độc. Sợi polyisophthalamide được gọi là sợi meta-aramid; sợi polyterephthalamide được gọi là sợi para-aramid.
Vải nỉ meta-aramid có những ứng dụng nào?
- Chủ yếu được sử dụng trong lọc nhiệt độ cao, băng tải nhiệt độ cao, tấm in chuyển nhiệt, ống dẫn ô tô, v.v.
- Các sản phẩm nỉ kim châm meta-aramid được sử dụng rộng rãi trong: máy móc, công nghiệp quân sự, luyện kim, khai thác mỏ, lâm nghiệp, dệt may, cơ điện, thông tin liên lạc, thiết bị đo lường, vận tải, hàng không, đóng tàu, điện tử, thiết bị gia dụng, phần cứng, nội thất, cao su và các sản phẩm công nghiệp khác.
- Nó được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như chống cháy và chịu nhiệt độ cao. Chủ yếu được dùng để sản xuất chăn chống cháy, chăn hàn, chăn chống bắt lửa và chăn chịu nhiệt độ cao. Nó được sử dụng trong các nhà máy thép, nhà máy nhôm, nhà máy luyện kim, v.v.
- Nó được sử dụng để trang trí nội thất ô tô, tàu hỏa và máy bay, cũng như trong quần áo chống cháy và cách nhiệt. Vải nỉ para-aramid có các chức năng chống cháy, lọc, chịu nhiệt độ cao và cách nhiệt.
- Vải nỉ sợi meta-aramid được sử dụng làm lớp lót thoải mái cho quần áo chữa cháy.
- Găng tay làm bằng meta-aramid có thể ngăn ngừa các thương tích do cắt, ma sát, đâm thủng, nhiệt độ cao và lửa gây ra cho ngón tay trong quá trình hoạt động công nghiệp.
- Băng tải được sử dụng trong các hầm mỏ, nhà máy sản xuất thủy tinh, nhà máy sản xuất nhôm, nhà máy thép và nhà máy luyện kim.
- Băng tải dùng cho máy in kỹ thuật số, nhờ chất liệu nỉ meta aramid có độ bền rất tốt và khả năng chịu nhiệt cao.
