أراميد

هيكل Twaron و Kevlar ، كلاهما شبه أراميد

ألياف الأراميد هي فئة من الألياف الاصطناعية القوية والمقاومة للحرارة . وهي تستخدم في الفضاء والتطبيقات العسكرية، لالبالستية تصنيف الدروع الواقية للبدن النسيج والمواد المركبة البالستية، في حبال السفينة البحرية ، بدن البحرية التعزيز، وباعتبارها الاسبستوس بديلا. ^[1] الاسم عبارة عن مزيج من " البولي أميد العطري ". ^[2] أعطت FTC الاسم في عام 1974. ^[3]

يتم توجيه جزيئات السلسلة في الألياف بشكل كبير على طول محور الألياف. نتيجة لذلك ، تساهم نسبة أعلى من الرابطة الكيميائية في قوة الألياف أكثر من العديد من الألياف الاصطناعية الأخرى. تتميز الأراميد بدرجة انصهار عالية جدًا (> 500 درجة مئوية).

تشمل الأسماء التجارية الشائعة للأراميد Kevlar و Nomex و Twaron .

التاريخ [ تحرير ]

تم إدخال البولياميدات العطرية لأول مرة في التطبيقات التجارية في أوائل الستينيات ، مع ألياف ميتا- أراميد أنتجتها شركة دوبونت باسم HT-1 ثم تحت الاسم التجاري نومكس . ^[4] تتميز هذه الألياف ، التي تتعامل بشكل مشابه مع ألياف الملابس العادية ، بمقاومتها الممتازة للحرارة ، حيث لا تذوب ولا تشتعل في المستويات الطبيعية من الأكسجين. يتم استخدامه على نطاق واسع في إنتاج الملابس الواقية ، وترشيح الهواء ، والعزل الحراري والكهربائي ، وكذلك كبديل للأسبستوس .

يتم إنتاج Meta-aramids أيضًا في هولندا واليابان بواسطة Teijin Aramid تحت الاسم التجاري Teijinconex ، ^[4] في كوريا بواسطة Toray تحت الاسم التجاري Arawin ، في الصين بواسطة Yantai Tayho تحت الاسم التجاري New Star و SRO Group تحت اسم الاسم التجاري X-Fiper ، ومتغير meta-aramid في فرنسا بواسطة Kermel تحت الاسم التجاري Kermel.

واستنادا إلى أبحاث سابقة من قبل شركة مونسانتو و باير ، الفقرة -aramid الألياف مع أعلى بكثير مثابرة و معامل المرونة وضعت أيضا في 1960s و 1970s من قبل شركة دوبونت و اكزو نوبل ، على حد سواء الاستفادة من معرفتهم رايون ، البوليستر و النايلون المعالجة. في عام 1973 ، كانت شركة دوبونت أول شركة تقدم ألياف شبه أراميد ، وأطلق عليها اسم كيفلر . لا يزال هذا أحد أشهر بارا-أراميد و / أو أراميد.

في عام 1978 ، أدخلت أكزو أليافًا مماثلة لها نفس التركيب الكيميائي تقريبًا وأطلق عليها اسم Twaron . بسبب براءات الاختراع السابقة في عملية الإنتاج ، انخرط Akzo و DuPont في نزاع بشأن براءات الاختراع في الثمانينيات. أصبحت Twaron لاحقًا تحت ملكية شركة Teijin Aramid . في عام 2011 ، قدمت Yantai Tayho أليافًا مماثلة تسمى Taparan في الصين (انظر الإنتاج ).

تُستخدم مادة بارا-أراميد في العديد من التطبيقات عالية التقنية ، مثل تطبيقات الفضاء والعسكرية ، من أجل نسيج الدروع الواقية من الرصاص .

يمكن استخدام كل من ألياف ميتا أراميد وشبه أراميد لصنع ورق الأراميد. يستخدم ورق الأراميد كمواد عزل كهربائية ومواد بناء لصنع قلب قرص العسل. صنع دوبون ورق الأراميد في الستينيات ، واصفًا إياه بورق نومكس. قدمت Yantai Metastar Special Paper ورقة الأراميد في عام 2007 ، والتي تسمى ورقة metastar . يصنع كل من Dupont و Yantai Metastar ورقًا ميتا أراميد وشبه أراميد.

ل جنة التجارة الاتحادية تعريف للألياف الأراميد هو:

ألياف مصنعة تكون فيها المادة المكونة للألياف عبارة عن بولي أميد صناعي طويل السلسلة حيث يتم ربط 85٪ على الأقل من روابط الأميد (−CO − NH−) مباشرة بحلقتين عطريتين . ^[2]

الصحة [ تحرير ]

خلال التسعينيات ، أظهر اختبار في المختبر لألياف الأراميد أنها أظهرت "العديد من التأثيرات نفسها على الخلايا الظهارية كما فعل الأسبست ، بما في ذلك زيادة دمج النيوكليوتيدات ذات العلامات الإشعاعية في الحمض النووي وتحريض نشاط إنزيم ODC ( ornithine decarboxylase )" ، مما يزيد من احتمال حدوث الآثار المسببة للسرطان . ^[5] ومع ذلك ، في عام 2009 ، تبين أن ألياف الأراميد المستنشقة يتم تقصيرها وإزالتها بسرعة من الجسم وتشكل خطرًا ضئيلًا. ^[6]تم تقديم إعلان تصحيح الاهتمام لاحقًا من قبل مؤلف الدراسة ينص على أن "هذه المراجعة تم تكليفها وتمويلها من قبل DuPont و Teijin Aramid ، لكن المؤلف وحده كان مسؤولاً عن محتوى الورقة وكتابتها". ^[7]

الإنتاج [ عدل ]

قدرت القدرة العالمية على إنتاج البارافا الأراميد بحوالي 41000 طن سنويًا في عام 2002 وتزداد كل عام بنسبة 5-10٪. ^[8] في عام 2007 ، هذا يعني أن الطاقة الإنتاجية الإجمالية تبلغ حوالي 55000 طن سنويًا.

تحضير البوليمر [ عدل ]

يتم تحضير الأراميدات بشكل عام عن طريق التفاعل بين مجموعة الأمين ومجموعة هاليد حمض الكربوكسيل . قد تبدو البوليمرات المتجانسة البسيطة مثل AB

n NH ₂ −Ar − COCl → - (NH − Ar − CO) _n - + n HCl

وaramids الأكثر شهرة ( كيفلر ، توارون ، نومكس ، نيو ستار وTeijinconex) هي البوليمرات AABB. تحتوي Nomex و Teijinconex و New Star في الغالب على الارتباط الفوقي وهي عبارة عن بولي ميثافينيلين أيزوفثالاميد (MPIA). Kevlar و Twaron كلاهما من p -phenylene terephthalamides (PPTA) ، وهو أبسط أشكال AABB بارا بولياراميد. PPTA هو منتج من p -phenylene diamine ( PPD ) و terephthaloyl dichloride (TDC أو TCl) .

يعتمد إنتاج PPTA على مذيب مشترك مع مكون أيوني ( كلوريد الكالسيوم ، CaCl ₂ ) لاحتلال الروابط الهيدروجينية لمجموعات الأميد ، ومكون عضوي ( N- ميثيل بيروليدون ، NMP ) لإذابة البوليمر العطري . ابتكر هذه العملية ليو فولبراخت ، الذي عمل في شركة الكيماويات الهولندية أكزو . بصرف النظر عن مادة سداسي ميثيل الفوسفور ترياميد المسببة للسرطان ( HMPT ) ، لا يوجد بديل عملي لإذابة البوليمر معروف حتى الآن. أدى استخدام نظام NMP / CaCl ₂ إلى نزاع ممتد بشأن براءات الاختراع بين Akzo و DuPont.

غزل [ عدل ]

بعد إنتاج البوليمر ، يتم إنتاج ألياف الأراميد عن طريق تدوير البوليمر المذاب إلى ألياف صلبة من مزيج كيميائي سائل . مذيب البوليمر لغزل PPTA بشكل عام هو 100٪ حمض الكبريتيك اللامائي (H ₂ SO ₄ ).

المظاهر [ عدل ]

الأساسية
ألياف مقطعة
مسحوق
اللب

أنواع أخرى من أراميد [ عدل ]

إلى جانب ميتا أراميد مثل نومكس ، تنتمي الاختلافات الأخرى إلى مجموعة ألياف الأراميد. هذه هي أساسًا من نوع copolyamide ، المعروف باسم العلامة التجارية Technora ، كما تم تطويره بواسطة Teijin وتم تقديمه في عام 1976. تتفاعل عملية تصنيع Technora مع PPD و 3،4'-diaminodiphenylether (3،4'-ODA) مع كلوريد terephthaloyl (تى سى ال) . ^{[9] تستخدم} هذه العملية البسيطة نسبيًا مذيب أميد واحد فقط ، وبالتالي يمكن إجراء الغزل مباشرة بعد إنتاج البوليمر.

خصائص ألياف الأراميد [ عدل ]

تشترك الأراميدات في درجة عالية من التوجه مع الألياف الأخرى مثل البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي ، وهي خاصية تهيمن على خصائصها.

عام [ تحرير ]

مقاومة جيدة للتآكل
مقاومة جيدة للمذيبات العضوية
غير موصل
نقطة انصهار عالية جدًا (> 500 درجة مئوية)
قابلية منخفضة للاشتعال
سلامة النسيج جيدة في درجات حرارة مرتفعة
حساسة للأحماض والأملاح
حساسة للأشعة فوق البنفسجية
عرضة لتراكم الشحنات الكهروستاتيكية ما لم يتم الانتهاء ^[10]

بارا أراميد [ عدل ]

توفر الألياف شبه الأراميد ، مثل Kevlar و Twaron ، خصائص رائعة من القوة إلى الوزن
معامل وتر عالي
مثابرة عالية
زحف منخفض
استطالة منخفضة عند الكسر (~ 3.5٪)
يصعب صبغها - عادة ما تكون مصبوغة بالمحلول ^[10]

الاستخدامات [ تحرير ]

ملابس مقاومة للهب
الملابس والخوذات الواقية من الحرارة
الدروع الواقية للبدن ، ^[11] تتنافس مع منتجات الألياف المستندة إلى PE مثل Dyneema و Spectra
المواد المركبة
استبدال الأسبستوس (مثل بطانات الفرامل )
أقمشة تنقية الهواء الساخن
الإطارات ، حديثًا باسم Sulfron ( Twaron المعدل بالكبريت )
تقوية السلع المطاطية الميكانيكية
الحبال و الكابلات
أحزمة V (السيارات والآلات والمعدات والمزيد)
الفتائل لرقص النار
أنظمة كابلات الألياف الضوئية
قماش الشراع (ليس بالضرورة سباقات القوارب الشراعية)
سلع رياضية
طبل
آلة القصب الهوائية ، مثل ماركة Fibracell
أغشية مكبر الصوت
المواد Boathull
الخرسانة المسلحة بالألياف
الأنابيب البلاستيكية الحرارية المقواة
سلاسل التنس (مثل شركات Ashaway و Prince Tennis)
عصي الهوكي (عادةً ما تكون مع مواد مثل الخشب والكربون)
ألواح التزلج على الجليد
حاويات المحرك النفاث
أنظمة سحب بكرة الصيد
تدعيم الأسفلت
Prusiks لمتسلقي الصخور (التي تنزلق على طول الحبل الرئيسي ويمكن أن تذوب بسبب الاحتكاك).

انظر أيضا [ تحرير ]

بارا أراميد

كيفلر
تكنورا
توارون
هيراكرون

ميتا أراميد

نومكس
تيجينكونيكس

آحرون

إنجرا إس
نايلون
الغزل والنسيج
البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي
فيكتران

ملاحظات ومراجع [ عدل ]

^ هيلرماير ، كارلهاينز (1984). "احتمالات الأراميد كبديل للأسبستوس". مجلة بحوث النسيج . 54 (9): 575-580. دوى : 10.1177 / 004051758405400903 .
^ أ ب الممارسات التجارية ، الجزء 303 ، §303.7 الأسماء العامة والتعاريف للألياف المصنعة.
^ وينجيت ، إيزابيل بارنوم (1979). قاموس فيرتشايلد للمنسوجات . أرشيف الإنترنت. نيويورك: منشورات فيرتشايلد. ص. 25. ردمك 978-0-87005-198-2.
^ أ ب جيمس أ كينت ، محرر. (2006). كتيب الكيمياء الصناعية والتكنولوجيا الحيوية . سبرينغر. ص. 483 . رقم ISBN 978-0-387-27842-1.
^ مارش ، جي بي ؛ موسمان ، بي تي ؛ دريسكول ، KE ؛ شينس ، RF ؛ بورم ، PJA (1 يناير 1994). "تأثيرات الأراميد ، وهو ألياف تركيبية عالية القوة ، على خلايا الجهاز التنفسي في المختبر". الأدوية والسموم الكيميائية . 17 (2): 75-92. دوى : 10.3109 / 01480549409014303 . بميد 8062644 .
^ دونالدسون ، ك. (1 يوليو 2009). "علم السموم عن طريق استنشاق ليفات الأراميد". مراجعات نقدية في علم السموم . 39 (6): 487-500. سيتسيركس 10.1.1.468.7557 . دوى : 10.1080 / 10408440902911861 . بميد 19545198 .
^ دونالدسون ، كين (22 يوليو 2009). "تصويب: استنشاق سموم ليفية أراميد". مراجعات نقدية في علم السموم . 39 (6): 540. دوى : 10.1080 / 10408440903083066 .
^ لجنة الألياف الهيكلية عالية الأداء لمركبات مصفوفة البوليمر المتقدمة ، المجلس القومي للبحوث (2005). ألياف إنشائية عالية الأداء لمركبات مصفوفة البوليمر المتقدمة . مطبعة الأكاديميات الوطنية . ص. 34. ردمك 978-0-309-09614-0.
^ أوزاوا إس (1987). "نهج جديد للمعامل العالي والألياف عالية الصلابة" . مجلة البوليمر . 19 : 199. دوى : 10.1295 / polymj.19.119 .
^ أ ب كادولف ، سارة ج.آنا إل لانجفورد (2002). "المنسوجات". شركة بيرسون التعليمية ، أعالي نهر السرج ، نيوجيرسي .
^ Reisch ، Marc S (2005). "صناع الألياف عالية الأداء يستجيبون لطلب المستخدمين العسكريين والأمنيين" . أخبار الكيمياء والهندسة . 83 (31): 18-22. دوى : 10.1021 / cen-v083n050.p018 .

قراءات إضافية [ عدل ]

جا ريجليرو رويز إم تريغو لوبيز ؛ إف سي جارسيا جي إم جارسيا (2017). "البولي أميدات العطرية الوظيفية" . البوليمرات . 9 (12): 414. دوى : 10.3390 / polym9090414 .
جي دبليو إس هيرل (2000). ألياف عالية الأداء . Woodhead Publishing LTD. ، أبينجتون ، المملكة المتحدة - معهد النسيج . رقم ISBN 978-1-85573-539-2.
Doetze J. Sikkema (2002). "الألياف الاصطناعية مائة عام: البوليمرات وتصميم البوليمر". J Appl Polym Sci (83): 484-488.
خ. Hillermeier & HG Weijland (1977). "خيوط أراميد لتقوية اللدائن". التجميلية (11): 374-380.
DuPont و Teijin لتوسيع إنتاج الأراميد - سبتمبر 2004

[Hillermeier-1] هيلرماير ، كارلهاينز (1984). "احتمالات الأراميد كبديل للأسبستوس". مجلة بحوث النسيج . 54 (9): 575-580. دوى : 10.1177 / 004051758405400903 .

[:0-2] أ ب الممارسات التجارية ، الجزء 303 ، §303.7 الأسماء العامة والتعاريف للألياف المصنعة.

[3] وينجيت ، إيزابيل بارنوم (1979). قاموس فيرتشايلد للمنسوجات . أرشيف الإنترنت. نيويورك: منشورات فيرتشايلد. ص. 25. ردمك 978-0-87005-198-2.

[Kent-4] أ ب جيمس أ كينت ، محرر. (2006). كتيب الكيمياء الصناعية والتكنولوجيا الحيوية . سبرينغر. ص. 483 . رقم ISBN 978-0-387-27842-1.

[toxicology-effects-5] مارش ، جي بي ؛ موسمان ، بي تي ؛ دريسكول ، KE ؛ شينس ، RF ؛ بورم ، PJA (1 يناير 1994). "تأثيرات الأراميد ، وهو ألياف تركيبية عالية القوة ، على خلايا الجهاز التنفسي في المختبر". الأدوية والسموم الكيميائية . 17 (2): 75-92. دوى : 10.3109 / 01480549409014303 . بميد 8062644 .

[toxicology-review-6] دونالدسون ، ك. (1 يوليو 2009). "علم السموم عن طريق استنشاق ليفات الأراميد". مراجعات نقدية في علم السموم . 39 (6): 487-500. سيتسيركس 10.1.1.468.7557 . دوى : 10.1080 / 10408440902911861 . بميد 19545198 .

[7] دونالدسون ، كين (22 يوليو 2009). "تصويب: استنشاق سموم ليفية أراميد". مراجعات نقدية في علم السموم . 39 (6): 540. دوى : 10.1080 / 10408440903083066 .

[capacity-8] لجنة الألياف الهيكلية عالية الأداء لمركبات مصفوفة البوليمر المتقدمة ، المجلس القومي للبحوث (2005). ألياف إنشائية عالية الأداء لمركبات مصفوفة البوليمر المتقدمة . مطبعة الأكاديميات الوطنية . ص. 34. ردمك 978-0-309-09614-0.

[9] أوزاوا إس (1987). "نهج جديد للمعامل العالي والألياف عالية الصلابة" . مجلة البوليمر . 19 : 199. دوى : 10.1295 / polymj.19.119 .

[textiles-10] أ ب كادولف ، سارة ج.آنا إل لانجفورد (2002). "المنسوجات". شركة بيرسون التعليمية ، أعالي نهر السرج ، نيوجيرسي .

[bulletproof-11] Reisch ، Marc S (2005). "صناع الألياف عالية الأداء يستجيبون لطلب المستخدمين العسكريين والأمنيين" . أخبار الكيمياء والهندسة . 83 (31): 18-22. دوى : 10.1021 / cen-v083n050.p018 .

[1]

[2]

[3]