| Kevlar® (para-aramida) | |
|---|---|
| Clasificación | |
| registro número CAS | 24938-64-5 |
| CHEBI | 82391 |
| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |
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Kevlar ( eng. Kevlar ) es una fibra de para-aramida (tereftalamida de poliparafenileno) fabricada por DuPont . Kevlar es muy duradero. Kevlar fue obtenido por primera vez por un grupo de Stephanie Kwolek , una química estadounidense y empleada de DuPont, en 1964, la tecnología de producción se desarrolló en 1965 y la producción industrial comenzó a principios de la década de 1970.
Las fibras se sintetizan a baja temperatura por policondensación en solución . Los reactivos se agregan a este último y se mezclan activamente. A partir de esta solución, se aísla el polímero en forma de miga o gel, que se lava y se seca. Luego, el polímero se disuelve en ácidos fuertes (por ejemplo, en sulfúrico). Los hilos y las fibras se forman a partir de la solución resultante por extrusión (formados a través de hileras ). A continuación, los filamentos y las fibras se introducen en el baño de hilatura, se lavan y se secan de nuevo.
Se producen varios grados de Kevlar [1] :
Inicialmente, el material se desarrolló para reforzar neumáticos de automóviles , para lo cual todavía se usa hasta el día de hoy. Además, el Kevlar se utiliza como fibra de refuerzo en materiales compuestos , que son resistentes y ligeros.
Kevlar se utiliza para reforzar cables de cobre y fibra óptica (hilo a lo largo de toda la longitud del cable para evitar que se estire y se rompa), en conos de altavoces acústicos y en la industria protésica y ortopédica para aumentar la resistencia al desgaste de las piezas del pie de fibra de carbono. .
La fibra de kevlar también se utiliza como componente de refuerzo en tejidos mixtos , dando a los productos resistencia a los efectos abrasivos y cortantes, dichos tejidos se utilizan, en particular, para guantes protectores e inserciones protectoras en ropa deportiva (para deportes de motor , snowboard , etc.) . ). También se utiliza en la industria del calzado para la fabricación de plantillas antipinchazos.
Las propiedades mecánicas del material lo hacen adecuado para la fabricación de protección personal blindada (NIB) - chalecos antibalas y cascos blindados . Los estudios realizados en la segunda mitad de la década de 1970 demostraron que la fibra Kevlar-29 y sus modificaciones posteriores, cuando se utilizan en forma de barreras multicapa de tela y polímero (un compuesto de tela y plástico), brindan la mejor combinación de tasa de absorción de energía y duración de la interacción con el impactador, proporcionando así obstáculos relativamente altos, con una masa dada, indicadores de resistencia a prueba de balas y antifragmentación [2] . Este es uno de los usos más famosos de Kevlar.
Kevlar tiene un peso relativamente bajo, con una importante fuerza de fricción interna, lo que le permite disipar rápidamente la energía cinética en una colisión, convirtiéndola en calor. Al mismo tiempo, debido a su delgadez, no puede detener objetos afilados y pesados con un gran impulso, por ejemplo, una bala de rifle o una hoja de bayoneta. Por ello, en los chalecos antibalas del ejército moderno, se combina con placas protectoras adicionales de acero, titanio o cerámica, que son de corta duración, pero que pueden salvar la vida de un soldado en combate, así como con elementos amortiguadores. para reducir los efectos blindados de los proyectiles.
En la década de 1970, uno de los avances más significativos en el desarrollo de chalecos antibalas fue el uso de fibra de refuerzo Kevlar. El desarrollo del chaleco antibalas de Kevlar por parte del Instituto Nacional de Justicia de EE. UU. se llevó a cabo durante varios años en cuatro fases. El primer paso fue probar la fibra para ver si podía detener una bala. La segunda fase fue determinar la cantidad de capas de material necesarias para evitar la penetración de balas de diferentes calibres y velocidades, y desarrollar un prototipo de chaleco capaz de proteger a los empleados de las amenazas más comunes: balas .38 Special y .22 Long Rifle . En 1973, se había desarrollado un chaleco de fibra de Kevlar de siete capas para pruebas de campo. Se encontró que cuando estaba mojado, las propiedades protectoras de Kevlar se deterioraban. La capacidad de protección contra las balas también disminuyó después de la exposición a la luz ultravioleta, incluida la luz solar. La limpieza en seco y el blanqueo también afectaron las propiedades protectoras de la tela, al igual que los lavados repetidos. Para sortear estos problemas, se ha desarrollado un chaleco resistente al agua que está revestido con tela para evitar la exposición a la luz solar y otros factores negativos.
Desde principios de la década de 1990, Kevlar se ha generalizado en la construcción naval. Debido a las dificultades tecnológicas y al alto costo del Kevlar, se usa de manera selectiva, solo para la fabricación de partes individuales de barcos, por ejemplo, solo en la parte de la quilla oa lo largo de las costuras. Muchos fabricantes (como los astilleros BAIA Yachts, Blue Water, Dolphin, Danish Yacht, Zeelander Yachts), que fabrican una pequeña cantidad de yates al año, están cambiando sistemáticamente al uso de Kevlar. Se considera uno de los líderes en la producción de yates de Kevlar[ ¿por quién? ] el astillero italiano Cranchi, que produce yates de Kevlar que varían en tamaño de 11 a 21 metros.
Kevlar se utiliza en el diseño de una serie de vehículos aéreos no tripulados (por ejemplo, RQ-11 [3] ) para aumentar la protección.
Kevlar conserva la fuerza y la elasticidad a bajas temperaturas, hasta criogénicas (−196 ° C), además, a bajas temperaturas incluso se vuelve un poco más fuerte.
Cuando se calienta, el Kevlar no se derrite, pero se descompone a temperaturas relativamente altas (430–480 °C). La temperatura de descomposición depende de la velocidad de calentamiento y la duración de la exposición a la temperatura. A temperaturas elevadas (superiores a 150 °C), la resistencia de Kevlar disminuye con el tiempo. Por ejemplo, a 160 °C, la resistencia a la tracción disminuye entre un 10 y un 20 % después de 500 horas. A 250 °C, el Kevlar pierde el 50 % de su resistencia en 70 horas [4] .
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