2.2.10 Органоволокна (арамидные волокна)

Органические (арамидные) волокна относятся к классу ароматических полиамидных волокон. Их получают на основе линейных волокнообразующих полиамидов, в которых не менее 85 % амидных групп непосредственно связано с двумя ароматическими кольцами. Органические волокнообразующие полимеры получают методом поликонденсации диаминов и галогенангидридов дикарбоновых кислот в растворе при низкой температуре. Образующийся при этом полимер в виде крошки или геля измельчается, промывается и высушивается.

При формовании волокон раствор очищенного полимера в силь­ной кислоте экструдируется через фильеру при температуре 51... 100 С и после прохождения воздушной прослойки (толщиной 5 ... 19 мм) попадает в осадительную ванну с холодной (0 ... 4 С ) водой.

Органоволокно представляет собой полифенилентерефталамид, являющийся продуктом поликонденсации терефталоилхлорида и фенилендиамина. Химическая структура органоволокна представлена на рис. 2.8.

Органоволокно относится к классу жесткоцепных высокоориентированных полимеров. Ароматические кольца придают макромолекулам высокую жесткость, способствуют преимущественной ориентации макромолекул вдоль оси и обуславливают высокую химическую стабильность. Кристаллическая природа органоволокна обеспечивает достаточно высокую термическую стабильность.

Органические волокна обладают уникальными свойствами. Среди органических волокон они имеют самые высокие значения прочности и модуля упругости. Кривые зависимости напряжение - деформация при испытании оказываются практически линейными вплоть до разрушения. Продольные механические свойства уникальны даже по сравнению с неорганическими армирующими материалами. Они устойчивы к пламени и высокотемпературным воздействиям, а также к органическим растворителям, нефтепродуктам и различным маслам. Они обладают большей вязкостью разрушения, чем стеклянные и углеродные волокна. Органические волокна перерабатываются в текстильные структуры на обычном текстильно - технологическом оборудовании. Физико-механические свойства органических волокон приведены в табл. 2.7.

Рис. 2.8 Химическая структура волокна кевлар

Таблица 2.7

Свойства органических волокон

Плотность, кг/ м3 1440

Диаметр одиночного волокна, мкм 12

Предел прочности при растяжении , МПа 2758

Удлинение при разрыве, % 2,4

Модуль упругости при растяжении, Гпа 130

Модуль упругости при изгибе, ГПа 105

Динамический модуль упругости, ГПа 137

Органоволокна не претерпевают при нагревании резких изменений свойств вплоть до разложения при высоких температурах. В табл. 2.8 представлены механические и теплофизические свойства органоволокон при различных температурах.

Армирующие материалы из органоволокон выпускаются в виде технических нитей с различной линейной плотностью и структурой, в виде пряжи, ровнинга и тканей.

Таблица 2.8