높은 성능 합성 섬유 인 Aramid Kevlar는 뛰어난 강도, 내열성 및 경량 특성으로 인해 다양한 산업에서 큰 인기를 얻었습니다. Aramid Kevlar 공급 업체로서, 나는이 놀라운 재료가 어떻게 만들어 졌는지에 대한 복잡한 과정을 공유하게되어 기쁩니다.
1. 원료
Aramid Kevlar의 생산은 신중하게 선택된 원료로 시작합니다. 1 차 빌딩 블록은 단량체, 특히 페닐 렌 디아민 (PPD) 및 테레프 랄로 일 클로라이드 (TCL)입니다. 이 단량체는 Kevlar에게 고유 한 특성을주는 길고 강한 체인을 형성하는 데 필요한 화학 구조를 가지고 있기 때문에 중요합니다.
PARA -PHENYLENENEDAINE은 벤젠 고리 구조와 파라 위치에 부착 된 2 개의 아미노기를 갖는 유기 화합물입니다. 반면에 Terephthaloyl 클로라이드는 Terephthalic Acid에서 유래 한 산 염화물입니다. 이 화학 물질은 모두 반응성이 높으며 통제 된 환경에서 극도의 치료로 처리해야합니다. 작은 불순물조차도 최종 Kevlar 제품의 품질과 성능에 영향을 줄 수 있기 때문에 이러한 원료의 순도는 가장 중요합니다.
2. 중합
제조 공정의 첫 번째 주요 단계는 중합입니다. 이것은 단량체, PPD 및 TCL이 결합되어 중합체를 형성하는 화학 반응이다. 반응은 용매, 전형적으로 N -Methyl -2- 피 롤리돈 (NMP)에서 발생하여 단량체를 용해시키고 균질 반응을 허용합니다.
중합 반응은 발열이므로 열을 방출한다는 의미입니다. 온도를 제어하고 원치 않는 부작용을 방지하기 위해 특수 냉각 시스템이 마련되어 있습니다. 반응은 온도, 압력 및 반응 시간의 신중하게 제어 된 조건에서 수행됩니다. 단량체가 반응함에 따라, 이들은 폴리의 긴 사슬 (P- 페닐 렌 테레프 탈 아미드)을 형성하는데, 이는 케블라의 화학적 명이다.
중합 동안, 아미드 결합은 PPD의 아미노기와 TCL의 산 클로라이드 그룹 사이에 형성된다. 이들 아미드 결합은 매우 강하고 케블라 중합체의 높은 인장 강도에 기여한다. 생성 된 중합체 용액은 길고 선형 중합체 사슬을 함유하는 점성, 황금 갈색 액체이다.
3. 회전
중합 후, 다음 단계가 회전하고 있습니다. 회전은 중합체 용액을 섬유로 변환하는 과정이다. 회전 방법이 다르지만 Kevlar의 경우 가장 일반적인 방법은 건조 - 제트 습식 회전입니다.
건식 - 습식 회전에서, 중합체 용액은 먼저 여러 개의 작은 구멍이있는 장치 인 스피너 렛을 통해 압출된다. 솔루션이 스피너 렛을 종료 할 때 얇은 필라멘트를 형성합니다. 그런 다음이 필라멘트는 에어 갭을 통과하며, 이는 스피너 레트와 응고 욕조 사이의 짧은 거리입니다.
공기 갭은 필라멘트의 용매가 약간 증발하여 필라멘트의 표면을 굳히는 데 도움이됩니다. 공기 갭을 통과 한 후, 필라멘트는 응고 욕조로 들어가는데, 이는 일반적으로 물의 용액이며 중합체의 비 용매입니다. 응고 욕조에서, 나머지 용매를 제거하고, 중합체는 완전히 고형화되어 고체 섬유를 형성한다.
이어서 섬유를 세척하여 남은 용매 및 불순물을 제거합니다. 세척 후, 그들은 건조되어 스풀에 상처를 입 힙니다. 섬유의 직경은 스피너 렛의 구멍의 크기와 압출 속도를 조정하여 제어 할 수 있습니다.
4. 열처리
섬유가 형성되면 열처리 과정을 겪습니다. 열처리는 Kevlar 섬유의 기계적 특성을 향상시키기 위해 필수적입니다. 섬유는 질소와 같은 불활성 대기에서 일반적으로 약 400-500 ° C 정도의 고온으로 가열됩니다.
열처리 동안, 섬유의 중합체 사슬은 추가로 정렬되고 결정화된다. 이 정렬 및 결정화는 섬유의 강도와 강성을 증가시킵니다. 열처리는 또한 잔류 용매를 제거하고 섬유의 화학적 안정성을 향상시키는 데 도움이됩니다.
열처리의 정확한 온도 및 지속 시간은 최종 Kevlar 제품의 원하는 특성에 따라 다릅니다. 열처리 후, 섬유는 실온으로 천천히 냉각되어 내부 응력이 형성되는 것을 방지합니다.
5. 마무리
제조 공정의 마지막 단계는 마무리됩니다. 마무리에는 Kevlar 섬유에 다양한 처리를 적용하여 성능 및 가공성을 향상시키는 것이 포함됩니다. 일반적인 마무리 처리 중 하나는 사이징 에이전트의 적용입니다.
사이징 제는 섬유 표면에 적용되는 얇은 코팅입니다. 취급 및 처리 중에 섬유를 마모로부터 보호하는 데 도움이됩니다. 크기 제제는 또한 복합 응용 분야의 수지와 같은 섬유 및 기타 재료 사이의 접착력을 향상시킵니다.
Kevlar 섬유는 또한 UV 방사선, 화학 물질 및 수분에 대한 내성을 향상시키기 위해 처리 될 수 있습니다. 이러한 처리는 다른 환경에서 케블라 제품의 수명을 연장 할 수 있습니다. 마무리 후 Kevlar 섬유는 다양한 응용 분야에서 사용할 준비가되었습니다.
Aramid Kevlar의 응용
Aramid Kevlar는 우수한 특성으로 인해 광범위한 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 항공 우주 산업에서는 날개, 동체 및 엔진 부품과 같은 항공기 부품 제조에 사용됩니다. Kevlar의 고강도 대 중량 비율은 구조적 무결성을 유지하면서 항공기의 무게를 줄이는 데 이상적인 재료입니다.
자동차 산업에서 Kevlar는 타이어, 브레이크 패드 및 엔진 벨트에 사용됩니다. 높은 강도와 내열성은 이러한 구성 요소의 성능과 내구성을 향상시키는 데 도움이됩니다. 스포츠 장비 산업에서 Kevlar는 테니스 라켓, 골프 클럽 및 자전거 프레임과 같은 제품에 사용됩니다.
보호 의류 산업에서 Kevlar는 방탄 조끼, 헬멧 및 절단 - 저항성 장갑에 사용되는 것으로 잘 알려져 있습니다. 높은 강도와 천공 저항은 법 집행관, 군사 직원 및 산업 노동자들에게 탁월한 보호를 제공합니다.
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참조
- 모건, PW (1981). 요약 중합체 : 계면 및 용액 방법에 의한. Interscience Publishers.
- Lewin, M., & Pearce, EM (Eds.). (1993). 섬유 과학 기술 핸드북 : 고성능 섬유, 볼륨 III. Marcel Dekker.
- Vincent, JFV (1990). 구조 생체 물질. 프린스턴 대학 출판부.