Չորս բարձր արդյունավետության մանրաթելերից մեկը՝ արամիդային մանրաթել

Արամիդային մանրաթելը, որը արոմատիկ պոլիամիդային մանրաթելի կրճատ տարբերակն է, Չինաստանում մշակման համար առաջնահերթություն ունեցող չորս բարձր արդյունավետության մանրաթելերի շարքում է՝ ածխածնային մանրաթելի, գերբարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող պոլիէթիլենային մանրաթելի (UHMWPE) և բազալտե մանրաթելի հետ միասին: Սովորական նեյլոնի նման, արամիդային մանրաթելը պատկանում է պոլիամիդային մանրաթելերի ընտանիքին, որի հիմնական մոլեկուլային շղթայում ամիդային կապեր կան: Հիմնական տարբերությունը կապի մեջ է. նեյլոնի ամիդային կապերը միացված են ալիֆատիկ խմբերի հետ, մինչդեռ արամիդներինը՝ բենզոլային օղակների հետ: Այս հատուկ մոլեկուլային կառուցվածքը արամիդային մանրաթելին հաղորդում է չափազանց բարձր առանցքային ամրություն (>20cN/dtex) և մոդուլ (>500GPa), ինչը այն դարձնում է բարձրակարգ մալուխների ամրացման համար նախընտրելի նյութ:

Արամիդային մանրաթելի տեսակները

Արամիդային մանրաթելհիմնականում ներառում է ամբողջությամբ արոմատիկ պոլիամիդային մանրաթելեր և հետերոցիկլիկ արոմատիկ պոլիամիդային մանրաթելեր, որոնք կարելի է հետագայում դասակարգել որպես օրթո-արամիդային, պարա-արամիդային (PPTA) և մետա-արամիդային (PMTA): Դրանց մեջ մետա-արամիդն ու պարա-արամիդն են, որոնք արդյունաբերականացվել են: Մոլեկուլային կառուցվածքի տեսանկյունից, այս երկուսի միջև հիմնական տարբերությունը բենզոլային օղակում ածխածնի ատոմի դիրքն է, որին միացված է ամիդային կապը: Այս կառուցվածքային տարբերությունը հանգեցնում է մեխանիկական հատկությունների և ջերմային կայունության զգալի տարբերությունների:

Պարա-արամիդ

Պարա-արամիդը, կամ պոլի(p-ֆենիլեն տերեֆտալամիդ) (PPTA), որը Չինաստանում հայտնի է նաև որպես Aramid 1414, գծային բարձր պոլիմեր է, որի ամիդային կապերի ավելի քան 85%-ը ուղղակիորեն կապված է արոմատիկ օղակների հետ: Առավել առևտրային առումով հաջողակ պարա-արամիդային արտադրանքներն են DuPont-ի Kevlar®-ը և Teijin-ի Twaron®-ը, որոնք գերիշխում են համաշխարհային շուկայում: Այն առաջին մանրաթելն էր, որը երբևէ արտադրվել է հեղուկ բյուրեղային պոլիմերային մանող լուծույթով, որը սկիզբ է դրել բարձր արդյունավետությամբ սինթետիկ մանրաթելերի նոր դարաշրջանի: Մեխանիկական հատկությունների առումով դրա ձգման ամրությունը կարող է հասնել 3.0–3.6 ԳՊա-ի, առաձգականության մոդուլը՝ 70–170 ԳՊա-ի, իսկ կտրման ժամանակ երկարացումը՝ 2–4%-ի: Այս բացառիկ բնութագրերը նրան անփոխարինելի առավելություններ են տալիս օպտիկական մալուխների ամրացման, բալիստիկ պաշտպանության և այլ ոլորտներում:

Մետա-Արամիդ

Մետա-արամիդը, կամ պոլի(մ-ֆենիլեն իզոֆթալամիդ) (PMTA), որը Չինաստանում հայտնի է նաև որպես Արամիդ 1313, առաջատար բարձր ջերմաստիճանակայուն օրգանական մանրաթել է: Դրա մոլեկուլային կառուցվածքը բաղկացած է ամիդային խմբերից, որոնք միացնում են մետա-ֆենիլենային օղակները՝ ձևավորելով զիգզագաձև գծային շղթա, որը կայունացված է եռաչափ ցանցում ուժեղ միջմոլեկուլային ջրածնային կապերով: Այս կառուցվածքը մանրաթելին օժտում է գերազանց հրակայունությամբ, ջերմային կայունությամբ և ճառագայթային դիմադրողականությամբ: Տիպիկ արտադրանք է DuPont-ի Nomex®-ը՝ 28–32 սահմանափակող թթվածնային ինդեքսով (LOI), մոտ 275°C ապակե անցման ջերմաստիճանով և 200°C-ից բարձր անընդհատ շահագործման ջերմաստիճանով, ինչը այն լայնորեն կիրառում է հրակայուն մալուխներում և բարձր ջերմաստիճանային մեկուսիչ նյութերում:

Արամիդային մանրաթելի ակնառու հատկությունները

Արամիդային մանրաթելն առաջարկում է գերբարձր ամրություն, բարձր մոդուլ, ջերմակայունություն, թթվային և ալկալային դիմադրություն, ցածր քաշ, մեկուսացում, ծերացման դիմադրություն, երկար կյանքի ցիկլ, քիմիական կայունություն, այրման ընթացքում հալված կաթիլների բացակայություն և ոչ թունավոր գազերի արտանետումներ: Մալուխի կիրառման տեսանկյունից, պարա-արամիդը գերազանցում է մետա-արամիդին ջերմային դիմադրության առումով՝ -196-ից մինչև 204°C անընդհատ շահագործման ջերմաստիճանային տիրույթով և 500°C-ում քայքայման կամ հալման բացակայությամբ: Պարա-արամիդի ամենանշանակալի հատկություններից են գերբարձր ամրությունը, բարձր մոդուլը, ջերմակայունությունը, քիմիական դիմադրությունը և ցածր խտությունը: Դրա ամրությունը գերազանցում է 25 գ/դտեխ՝ 5-6 անգամ ավելի բարձր որակի պողպատից, 3 անգամ ավելի բարձր որակի ապակեթելից և երկու անգամ ավելի բարձր որակի նեյլոնե արդյունաբերական թելից: Դրա մոդուլը 2-3 անգամ ավելի բարձր է պողպատից կամ ապակեթելից և 10 անգամ ավելի բարձր որակի նեյլոնից: Այն երկու անգամ ավելի կարծր է, քան պողպատե մետաղալարը և կշռում է ընդամենը մոտ 1/5-ով պակաս, ինչը այն հատկապես հարմար է օպտիկական մալուխներում, սուզանավային մալուխներում և այլ բարձրակարգ մալուխների տեսակներում ամրացման համար:

Արամիդային մանրաթելի մեխանիկական հատկությունները

Մետա-արամիդը ճկուն պոլիմեր է, որի կոտրման ամրությունը ավելի բարձր է, քան սովորական պոլիեսթերը, բամբակը կամ նեյլոնը: Այն ունի բարձր երկարացման արագություն, փափուկ ձեռքի զգացողություն, լավ պտտվողականություն և կարող է արտադրվել կարճ մանրաթելերի կամ տարբեր դենիերի թելիկների: Այն կարող է մանվել գործվածքների և ոչ գործվածքների մեջ՝ օգտագործելով ստանդարտ տեքստիլ մեքենաներ և մշակվել՝ տարբեր արդյունաբերությունների պաշտպանիչ հագուստի կարիքները բավարարելու համար: Էլեկտրամեկուսացման մեջ մետա-արամիդի հրակայուն և ջերմակայուն հատկությունները առանձնանում են: 28-ից բարձր LOI-ով այն չի շարունակի այրվել բոցից դուրս գալուց հետո: Դրա հրակայունությունը բնորոշ է նրա քիմիական կառուցվածքին, ինչը այն դարձնում է մշտապես հրակայուն՝ դիմացկուն լվացման կամ երկարատև օգտագործման պատճառով կատարողականի կորստին: Մետա-արամիդն ունի գերազանց ջերմային կայունություն՝ 205°C-ում շարունակական օգտագործման և ամրության ուժեղ պահպանման դեպքում նույնիսկ 205°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Դրա քայքայման ջերմաստիճանը բարձր է, և այն չի հալվում կամ կաթում բարձր ջերմաստիճաններում, միայն սկսում է ածխանալ 370°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում: Այս հատկությունները այն դարձնում են իդեալական բարձր ջերմաստիճանային կամ հրակայուն մալուխների մեկուսացման և ամրացման համար։

Արամիդային մանրաթելի քիմիական կայունությունը

Մետա-արամիդը գերազանց դիմադրողականություն ունի քիմիական նյութերի մեծ մասի և խտացված անօրգանական թթուների նկատմամբ, չնայած այն զգայուն է խտացված ծծմբական և ազոտական թթուների նկատմամբ: Այն նաև լավ ալկալային դիմադրողականություն ունի սենյակային ջերմաստիճանում:

Արամիդային մանրաթելի ճառագայթային դիմադրությունը

Մետա-արամիդը ցուցաբերում է բացառիկ ճառագայթային դիմադրություն։ Օրինակ՝ 1.2×10⁻² Վտ/սմ² ուլտրամանուշակագույն լույսի և 1.72×10⁸ ռադ գամմա ճառագայթների երկարատև ազդեցության դեպքում դրա ամրությունը մնում է անփոփոխ։ Այս բացառիկ ճառագայթային դիմադրությունը այն հատկապես հարմար է դարձնում ատոմակայաններում և տիեզերանավում օգտագործվող մալուխների համար։

Արամիդային մանրաթելի դիմացկունությունը

Մետա-արամիդը նաև ցուցաբերում է գերազանց քայքայման և քիմիական դիմադրողականություն: 100 լվացումից հետո տեղական արտադրության մետա-արամիդից պատրաստված գործվածքը պահպանում է իր սկզբնական պատռման դիմադրության ավելի քան 85%-ը: Մալուխային կիրառություններում այս դիմացկունությունը ապահովում է երկարատև մեխանիկական և էլեկտրական կայունություն:

Արամիդային մանրաթելի կիրառությունները

Արամիդային մանրաթելը լայնորեն կիրառվում է Չինաստանի ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային, էլեկտրամեխանիկական, շինարարական և սպորտային արդյունաբերություններում՝ իր գերազանց մեխանիկական հատկությունների, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության և քիմիական կայունության շնորհիվ: Այն համարվում է բարձր արդյունավետությամբ արդյունաբերությունների ապագա զարգացման հիմնական նյութ: Մասնավորապես, արամիդը անփոխարինելի դեր է խաղում կապի օպտիկական մալուխների, էլեկտրական մալուխների, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության մալուխների, սուզանավային մալուխների և մասնագիտացված մալուխների ոլորտներում:

Ավիատիեզերական և ռազմական ոլորտներ

Արամիդային մանրաթելն առանձնանում է ցածր խտությամբ, բարձր ամրությամբ և գերազանց կոռոզիոն դիմադրությամբ։ Այն լայնորեն կիրառվում է ավիատիեզերական տրանսպորտային միջոցների կառուցվածքային բաղադրիչներում, ինչպիսիք են հրթիռային շարժիչների պատյանները և լայնաշերտ ռադոմային կառուցվածքները։ Դրա կոմպոզիտային նյութերը ցուցաբերում են գերազանց հարվածային դիմադրություն և էլեկտրամագնիսական ալիքների թափանցիկություն, զգալիորեն նվազեցնելով ինքնաթիռի քաշը և բարձրացնելով անվտանգությունը։ Պաշտպանության ոլորտում արամիդն օգտագործվում է փամփուշտակայուն բաճկոնների, սաղավարտների և պայթյունակայուն տարաների մեջ, դարձնելով այն առաջատար նյութ թեթև ռազմական պաշտպանության հաջորդ սերնդի համար։

Շինարարության և տրանսպորտի ոլորտներ

Շինարարական արդյունաբերության մեջ արամիդային մանրաթելն օգտագործվում է կառուցվածքային ամրացման և կամուրջային մալուխային համակարգերի համար՝ իր թեթևության, ճկունության և կոռոզիոն դիմադրության շնորհիվ: Այն հատկապես արդյունավետ է անկանոն կառուցվածքների ամրացման համար: Տրանսպորտում արամիդը կիրառվում է ավտոմեքենաների և ինքնաթիռների անվադողերի լարերի գործվածքներում: Արամիդով ամրացված անվադողերն առաջարկում են բարձր ամրություն, ծակոցակայունություն, ջերմակայունություն և երկար ծառայության ժամկետ՝ բավարարելով ժամանակակից արագընթաց տրանսպորտային միջոցների և ինքնաթիռների կատարողականի պահանջները:

Էլեկտրատեխնիկայի, էլեկտրոնիկայի և մալուխային արդյունաբերություն

Արամիդային մանրաթելը հատկապես ակնառու կիրառություն ունի էլեկտրական, էլեկտրոնիկայի և մետաղալարերի ու մալուխների արտադրության ոլորտներում, մասնավորապես հետևյալ ոլորտներում՝

Ձգվող տարրեր օպտիկական մալուխներում. Բարձր ձգման ամրության և մոդուլի շնորհիվ արամիդային մանրաթելը ծառայում է որպես ձգվող տարր կապի օպտիկական մալուխներում՝ պաշտպանելով նուրբ օպտիկական մանրաթելերը լարվածության տակ դեֆորմացիայից և ապահովելով ազդանշանի կայուն փոխանցում:

Մալուխների ամրացում. մասնագիտացված մալուխներում, ստորջրյա մալուխներում, էլեկտրական մալուխներում և բարձր ջերմաստիճանին դիմացկուն մալուխներում արամիդը սովորաբար օգտագործվում է որպես կենտրոնական ամրացման տարր կամ զրահի շերտ: Մետաղական ամրացումների համեմատ, արամիդն առաջարկում է գերազանց ամրություն ավելի ցածր քաշի դեպքում, զգալիորեն բարելավելով մալուխի ձգման ամրությունը և մեխանիկական կայունությունը:

Մեկուսացում և կրակակայունություն. Արամիդային կոմպոզիտները ունեն գերազանց դիէլեկտրիկ և ջերմային կայունություն: Դրանք լայնորեն օգտագործվում են մալուխային մեկուսացման շերտերում, կրակակայուն թաղանթներում և հալոգենազուրկ ցածր ծխային պատյաններում: Արամիդային թուղթը, մեկուսիչ լաքով ներծծվելուց հետո, միացվում է բնական փայլարի հետ՝ բարձր ջերմաստիճանակայուն շարժիչներում և տրանսֆորմատորներում օգտագործելու համար:

Հրակայուն և երկաթուղային տարանցիկ մալուխներ. Արամիդային մանրաթելի բնածին հրդեհակայունությունը և ջերմակայունությունը այն իդեալական են դարձնում նավերի մալուխներում, երկաթուղային տարանցիկ մալուխներում և միջուկային կարգի հրակայուն մալուխներում օգտագործելու համար, որտեղ անվտանգության չափանիշները խիստ են։

Էլեկտրամագնիսական համատեղելիություն և թեթևացում. Արամիդը ունի գերազանց էլեկտրամագնիսական թափանցիկություն և ցածր դիէլեկտրիկ հաստատուն, ինչը այն հարմար է դարձնում էլեկտրամագնիսական պաշտպանիչ շերտերի, ռադարային ռադոմների և օպտոէլեկտրոնային ինտեգրման բաղադրիչների համար, ինչը նպաստում է էլեկտրամագնիսական համատեղելիության բարելավմանը և համակարգի քաշի նվազեցմանը:

Այլ ծրագրեր

Արոմատիկ օղակների բարձր պարունակության շնորհիվ, արամիդային մանրաթելն ապահովում է բացառիկ քիմիական կայունություն և կոռոզիոն դիմադրություն, ինչը այն դարձնում է հարմար ծովային պարանների, նավթի հորատման մալուխների և օդային փոխանցման օպտիկական մալուխների համար կոշտ միջավայրերում: Այն նաև լայնորեն օգտագործվում է բարձրակարգ սպորտային սարքավորումների, պաշտպանիչ սարքավորումների և ավտոմեքենաների արգելակային կոճղակների մեջ, և ավելի ու ավելի է ընդունվում որպես ասբեստի էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանք՝ կնքման և մեկուսացման կիրառություններում, ջերմամեկուսացման վահանակներում և այլ կնքման բաղադրիչներում՝ ապահովելով ինչպես արդյունավետություն, այնպես էլ շրջակա միջավայրի անվտանգություն: