Sợi para-aramid là gì và phương pháp tổng hợp sợi para-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. Para-aramid là gì?
Tên đầy đủ của sợi para-aramid là sợi "poly-paraphenylene terephthalamide" (PPTA), là một loại sợi polymer hữu cơ được tổng hợp từ terephthaloyl chloride và p-phenylenediamine. Nó còn được biết đến với các tên gọi như aramid 1414, TAPARAN, KEVLAR, TWARON, và sở hữu những đặc tính tuyệt vời như độ bền riêng cao, mô đun riêng cao, khả năng chịu nhiệt cao và khả năng chống cháy. Cùng với sợi carbon và polyethylene cường độ cao, mô đun cao, nó được biết đến là một trong ba loại sợi hiệu suất cao hàng đầu thế giới.
2. Phương pháp tổng hợp sợi para-aramid là gì?
PPTA được điều chế bằng cách trùng hợp ngưng tụ p-phenylenediamine và terephthaloyl chloride làm monome trong N-methylpyrrolidone (NMP)-canxi clorua thông qua phản ứng ngưng tụ dung dịch ở nhiệt độ thấp.
Ưu điểm nổi bật chính của para-aramid là độ bền cao và mô đun đàn hồi cao. Độ bền kéo của nó gấp 6 lần dây thép, và mô đun đàn hồi kéo gấp 2-3 lần dây thép và sợi thủy tinh. Không phân hủy, không nóng chảy; kháng axit và kiềm; mật độ (1,44g/cm2) chỉ bằng một phần năm mật độ của dây thép, có khả năng chống cháy tốt, chỉ số oxy giới hạn trên 29, thuộc vật liệu chống cháy loại B1. Nó chủ yếu được sử dụng trong bảo vệ an toàn, chống đạn, gia cường sản phẩm cao su, cáp cường độ cao và thay thế vật liệu ma sát amiăng.
Quy trình sản xuất nỉ kim para-aramid
1. Sự mở rộng của sợi para-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:
(1). Cán ép. Bề mặt của vật liệu không dệt được làm mịn, phẳng và có độ dày đồng đều bằng cách cán nóng bằng máy cán. Mục đích chính của việc cán ép là tăng độ mịn và độ phẳng của vật liệu không dệt, đồng thời tăng độ chắc chắn của vật liệu.
(2) Đốt lông. Đốt lông chủ yếu được sử dụng trong vật liệu không dệt để lọc bụi hoặc vật liệu khô, với bề mặt được nâng lên, lông tơ được đốt cháy để làm cho nó mịn.
(3) Tẩm nhũ tương. Vải nỉ kim được sản xuất được tẩm các chất hóa học để cải thiện khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chịu axit và kiềm, khả năng chống oxy hóa và các đặc tính khác của vật liệu lọc nỉ kim.
(4) Cài đặt nhiệt độ cao. Vật liệu lọc nỉ kim được đưa vào lò căng để thực hiện cài đặt nhiệt độ cao cho vật liệu lọc. Vật liệu lọc có hiệu quả tạo hình tốt, ít biến dạng trong quá trình sử dụng, độ ổn định kích thước cao và tuổi thọ dài.
(5) Cán màng. Vật liệu lọc nỉ kim châm đã chuẩn bị được phủ màng PTFE bằng máy phủ. Vật liệu lọc được phủ sẽ có tác dụng lọc bề mặt, cải thiện độ chính xác lọc và có thể lọc các hạt bụi mịn hơn. Cải thiện khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt độ cao.
Tính chất của nỉ kim para aramid
Vải nỉ kim para-aramid có các chức năng sau: đánh bóng, lọc, bịt kín, lót, cách điện, 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 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 và kiềm cao, 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 para-aramid có những ứng dụng gì?
1. Các sản phẩm nỉ kim châm para-aramid được sử dụng rộng rãi trong: máy móc, công nghiệp quốc phòng, luyện kim, khai thác mỏ, lâm nghiệp, dệt may, điện cơ, 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.
2. 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.
3. Nó được sử dụng để trang trí nội thất ô tô, tàu hỏa và máy bay, cũng như làm 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.
4. Vải nỉ sợi para-aramid được sử dụng làm lớp lót thoải mái cho quần áo chữa cháy.
5. Găng tay làm bằng para-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.
6. 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.
7. Băng tải cho máy in kỹ thuật số, do chất liệu nỉ para aramid có độ bền rất tốt và khả năng chịu nhiệt cao.
