10 abr 2013

Video educativo de la fibra de Aramida


ARAMIDAS M Y P


  • Meta-aramida (Nomex)
  • Para-aramida (Kevlar)



Historia

Las fibras de aramida fueron introducidas comercialmente en 1972 por DuPont.

Kevlar:

El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500ºC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido.
Stephanie Kwolek trabajaba en un laboratorio para DuPont, donde todos los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". 
La obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de Herbert Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el procesado. 
Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como 
descubrió el Kevlar, una fibra química famosa por su uso en los chalecos antibalas.

Nomex:

Las características intrínsecamente ignífugas proporcionadas por NOMEX® hacen que las personas que trabajan con este polímero estén seguras y protegidas contra los peligros del trabajo de cada día. Es ese conocimiento y sentido de la seguridad el que les permite concentrarse en su tarea actual, y contribuir así a elevar la productividad.NOMEX® esuna molécula con cadena larga. La tecnología térmica avanzada fue creada hace más de 30 años cuando los científicos de DuPont crearon una fibra con una combinación extraordinaria en cuanto a características de alto rendimiento `para el calor e ignífugas, así como características superiores del textil.La familia de DuPont de los productos de fibra de NOMEX® proporciona resistencia excepcional al calor y a la llama y ofrece características excelentes del textil. Los usos incluyen los filtros, las telas revestidas industriales, etc.


NOMEX® también se utiliza para el aislamiento eléctrico en forma de papel y de cartón prensado, donde su fuerza dieléctrica inherente, dureza mecánica y estabilidad termal proporcionan alta confiabilidad en los usos más exigentes.

Estructura química del Kevlar y del Nomex:

El Kevlar y el Nomex pertenecen a la familia de las aramidas, las cuales , a su vez,  pertenecen a una familia de nylons.Una sola cadena del polímero de Kevlar podría tener desde cinco hasta un millón de monómeros enlazados juntos. Cada monómero de Kevlar es una unidad química que contiene 14 átomos de carbono, 2 átomos de nitrógeno, 2 átomos de oxígeno y 10 átomos de hidrógeno.El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupospara-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. 

El Nomex, por otra parte, posee grupos meta-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en las posiciones 1 y 3.


Las aramidas se utilizan en forma de fibras. Forman fibras aún mejores que las poliamidas no aromáticas, como el nylon 6,6.
Las cadenas del polímero se pueden juntar aleatoriamente o se pueden orientar cuidadosamente de lado a lado en una fila. Resulta que la orientación de las cadenas del polímero es muy importante para ciertas características tales como flexibilidad, rigidez, y fuerza.

Aramida Kevlar
Una fibra de Kevlar es un arsenal de moléculas orientadas en paralelo como un paquete de espaguetis crudos. Esta colocación espacial es lo que proporciona las  moléculas con estructura cristalina. La cristalinidad es obtenida por un proceso de fabricación que implica  sacar la solución fundida del polímero a través de agujeros pequeños de la extrusora. La cristalinidad de los filamentos del polímero de Kevlar contribuye perceptiblemente a su fuerza y rigidez únicas.
Las amidas tienen la capacidad de adoptar dos formas diferentes, o conformaciones. Usted puede ver ésto en la figura de una amida de bajo peso molecular. Las dos figuras son del mismo compuesto, en dos conformaciones diferentes. La que está a la izquierda se denomina conformación trans, y la que está a la derecha conformación cis.


Propiedades del Kevlar y del Nomex

Las propiedades de estos dos materiales van ligadas intrínsecamente a las aplicaciones que podemos encontrar tanto en la industria como en la vida cotidiana, las cuales se ven en el siguiente punto.No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el aceite de motores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición. Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión, además se cortan y se rasgan.


NOMEX® es un polímero aromático sintético de poliamida que proporciona altos niveles de la integridad eléctrica, química y mecánica.Esto es lo que hace que NOMEX® no se contraiga, ni dilate, ni se ablande ni derrita durante la exposición a corto plazo a temperaturas tan altas como 300°C. A largo plazo puede estar trabajando como aislante tanto térmico como eléctrico o químico soportando continuamente temperaturas de hasta 220°C durante más de 10 años.La fuerza y la resistencia de los papeles y de los cartones prensados de NOMEX® ayudan a ampliar vida del equipo que rota en condiciones de funcionamiento severas. Estas condiciones incluyen choque severo y vibraciones excesivas propiciadas por desequilibrios rotantes, como por ejemplo las que pueden aparecer en molinos de acero, motores para tracción ferroviaria, o turbinas de gas. En todos ellos además tenemos grandes temperaturas de funcionamiento.

Fuerza dieléctrica inherenteEn tensiones eléctricas muy elevadas, como cortocircuitos, a corto plazo los productos de NOMEX® de 18 a 40 V/mil de kV/mm (457 a 1015), dependiendo de tipo de producto y grueso, proporcionan la protección necesaria y adecuada.

Dureza mecánicaLos productos de alta densidad de NOMEX® son fuertes, resistentes y (en los grados más finos) flexibles, con buena resistencia al rasgado y a la abrasión. Sometido a presión hidrostática, el Kevlar es 20 veces más fuerte que el acero.

Estabilidad termalLas temperaturas hasta 200°C tienen poco o nada de efecto en las características eléctricas y mecánicas de los productos de NOMEX®, y los valores útiles se conservan en temperaturas considerablemente más altas. Además, estas características útiles se mantienen por por lo menos 10 años de exposición continua a 220°C de temperatura.

Compatibilidad químicaNOMEX® es esencialmente inerte a la mayoría de los disolventes, y es totalmente resistente a los ataques de ácidos y álcalis. Es compatible con todas las clases de barnices y de pegamentos, de líquidos de transformadores, de aceites lubricantes, y de refrigerantes. Puesto que los productos de NOMEX® no son digestibles, no son atacados por insectos, hongos, etc.

Capacidades criogénicasNOMEX® ha encontrado una gran aceptación en una variedad de usos criogénicos debido a su estructura polimérica única. En el punto que hierve el nitrógeno (77°K), los cartones prensados de papel de NOMEX® resisten plenamete las fuerzas de contracción/dilatación que aparecen.

Insensibilidad a la humedadEn equilibrio con un 95 por ciento de humedad relativa, los papeles de NOMEX® y los cartones prensados mantienen un 90 por ciento de su fuerza dieléctrica, mientras que muchas características mecánicas además mejoran.

Resistencia de la radiaciónNOMEX® es esencialmente inafectado por 800 megarads (8Mgy) de radiación de ionización y todavía conserva características mecánicas y eléctricas útiles después de ocho veces esta exposición.



No toxicidadLos productos de NOMEX® no producen ninguna reacción tóxica conocida en seres humanos o animales. Los productos de NOMEX® no se derriten y, con un índice limitador del oxígeno (LOI) en 220°C sobre 20,8 (el valor crítico para la combustión en aire normal), no favorecen la combustión.

Aplicaciones del Kevlar y del Nomex El Kevlar, en combinación con Nomex, es utilizado en una gran gama de productos hoy en día. Entre ellos, es utilizado para los chalecos y cascos antibalas, también en el desarrollo de cables ópticos, cordones para escalar, llantas, partes para aviones, canoas, raquetas de tenis y más.Actualmente DuPont comercializa dos tipos de Kevlar:El Kevlar 29, de baja densidad y alta resistencia, se utiliza principalmente para aplicaciones balísticas, cables y cuerdas.El Kevlar 49, de baja densidad, alta resistencia y módulo elástico, se utiliza para reforzar plásticos de materiales compuestos para aplicaciones aeroespaciales, marina, automoción y otras aplicaciones industriales.Como vemos las aplicaciones del Kevlar y el Nomex abarcan todos los campos sociotecnológicos:
Este chaleco de protección antibalas y antiimpactos está fabricado con una combinación de Kevlar y Nomex, donde el Nomex proporciona una resisencia adicional ante el fuego, las explosiones y la abrasión.




Las principales propiedades físicas de las fibras textiles y para la comparación, vidrio y acero se dan en la tabla a continuación.
Las propiedades físicas de las fibras textiles, vidrio comparación ingenio, acero y fibra de carbono
[RAPRA, Nokia Tekninen kumi: Elastomeerein mahdollisuuksia]

Poliamida

Tipo de fibra
Algodón *
Rayon (polinósico)
Nylon 6
Nylon
6,6
Fibra de carbono
Poliéster
Aramid
Vidrio
Acero
Peso específico
1,54
1,52
1,14
1,14
1,80
1,38
1,44
2,54
7,85
La media de filamento de
diámetro (micras)
15
8
25
25
-
25
12
-
-
La media decitex
por filamento
1,6
1,8
6,7
6,7
-
5,7
1,7
-
-
Resistencia a la tracción
[MPa]
230
685 (850)
850
950
3400
1100
2750
2250
2750
Tenacidad
[cN / Tex]
15
40
(50)
80
85
190
80
190
85
35
Alargamiento a la rotura [%]
8
10
(6)
19
16
1,4
13
4
5
2,5
Módulo inicial '
[cN / Tex]
225
600
(800)
300
500
-
850
4000
2150
1500
Contracción a 150 º C [%]
0
0
6
5
0
11
0,2
0
-




Vistas microscópicas

Foto
Polipropileno

Elastano



Kevlar








Video educativo de la fibra de Poliamida.


Poliamida

POLIAMIDA 


Dr. Wallace Carothers
ANTECEDENTES
Dr. Wallace Hume Carothers (1896-1937) encabezó la primera década de DuPont de la investigación básica de química orgánica. Carothers fue atraído por la Harvard a DuPont en 1927 con la promesa de que podría dedicarse a la investigación básica, buscando específicamente en polímeros - moléculas con estructuras largas cadenas que se repiten. En un mes notable, abril de 1930, el equipo Carothers descubrió goma de neopreno sintético y sintetizado el primer súper polímero de poliéster, el precursor de nylon. Durante sus nueve años con DuPont, Carothers se declaró en más de 50 patentes.



    Nylon fue la primera fibra sintética y uno de los más exitosos productos de DuPont. 
    Asimismo, fijó el patrón para la investigación y el desarrollo que DuPont seguida por casi 50 años. Nylon fue descubierto por el Dr. Wallace Carothers, cuyo trabajo en DuPont se centró en polímeros, moléculas muy grandes con estructuras químicas que se repiten. En abril de 1930 un ayudante de laboratorio de trabajo con ésteres-compuestos que producen un ácido y un alcohol o fenol en la reacción con agua-descubrió un polímero muy fuerte que puede extraerse en una fibra. Esta fibra de poliéster tenía un punto de fusión bajo, sin embargo. Carothers cambió de rumbo y comenzó a trabajar con amidas, que se derivan de amoníaco. En 1935 Carothers encontró una fibra de poliamida fuerte que resistió bien al calor y solventes. Se evaluaron más de 100 diferentes poliamidas antes de elegir uno para su desarrollo.

Nylon fue comercializado con notable rapidez, en parte debido a la experiencia de DuPont con rayón. Después de determinar que el bajo costo de producción era posible y colocar en un mercado objetivo (calcetería de las mujeres).

 DuPont no se registró "nylon" como marca, optar por permitir la palabra para entrar en el vocabulario americano como sinónimo de "medias". Desde el momento en que salió a la venta al público en general en mayo de 1940, las medias de nylon fue un gran éxito: las mujeres se alinearon en las tiendas de todo el país para obtener los bienes preciosos. En 1941, DuPont estableció una planta de nylon segundo en Martinsville, Virginia, para satisfacer la demanda. Con el inicio de la Segunda Guerra Mundial, la producción se destinó a una serie de usos, incluyendo la defensa nacional paracaídas y neumáticos.

Nylon cambiado la forma de vestirse en todo el mundo y representa el término "media de seda", una vez que un epíteto dirigido a los ricos elite obsoleta. Su éxito también alentó a la gestión de DuPont para adoptar una estrategia a largo plazo del crecimiento a través de productos se desarrolló a partir de la investigación básica.
Inspección de las medias de nylon.

Nylon 66
DuPont investigadores, dirigido por el Dr. Wallace Carothers, inventaron el nylon 66 polímero en la década de 1930. Nylon, el nombre genérico para un grupo de fibras sintéticas, era llamada la fibra milagrosa hilos hechos enteramente de ingredientes químicos a través del proceso de polimerización.
En 1939, la introducción de nylon en medias transparentes revolucionado el mercado femenino medias.
  • Seda y el algodón fueron reemplazados rápidamente por este producto más duradero y fácil de cuidar.
  • Nylon pronto encontró su camino en otros usos finales.
  • En los paracaídas y la línea de pesca de nylon proporcionan una humedad óptima para no llegar a generar moho siendo un reemplazo a la seda.
  • En chalecos antibalas, nylon ofrecen una resistencia y ventaja que hasta ahora inalcanzable para la protección contra fragmentos de conchas.
  • Y, cuando se utiliza en aeronaves refuerzo de neumáticos, nylon activar bombarderos pesados ​​a aterrizar con seguridad en las pistas de aterrizaje improvisada.
  • Hoy en día, como el líder mundial en nylon polímero.
  • Textiles y mobiliario /aplicaciones de recubrimientos de piso.


  • Proceso de fabricación de Nylon 6,6

Nylon 6,6 se hace a partir de ácido adípico y hexametilendiamina, como se muestra en la siguiente figura.

  • Spinning de Nylon 6,6 Los chips de polímero de nylon se alimenta a través de una tolva A, en un hilado recipiente B .
  • En una rejilla de calentamiento eléctrico (placa perforada) C. Las perforaciones son tan pequeños que los chips no pase a través, pero cuando se funden, el líquido puede pasar.
  • El nylon fundido se recoge como un grupo D, en la parte inferior del recipiente. Este líquido no debe entrar en contacto con oxígeno o aire y por lo tanto el nitrógeno se introduce en el recipiente.
  • El polímero fundido se mantiene a una temperatura de aproximadamente 288 ° C y aspirado por una bomba de F, en una hilera E. El polímero fundido se solidifica tan pronto como emerge de la tobera de hilatura. El filamento formado de este modo pasan a través de una zona de en el que el aire frío circula G dirigida hacia los filamentos.
  •  Los filamentos se pasan entonces a través de una cámara de vapor H, para humedecerlos antes del enrollado sobre la bobina L.
  • Dibujo filamentos de nylon como obtenidos no son muy fuertes. Tienen  4-7 veces su longitud original. Esto se realiza mediante estirado en frío.
  • El hilo en desalojado  de la bobina L a través de guías de M y N, entre un par de rodillos O. La velocidad de rotación de estos rodillos determina la velocidad inicial.
  • El hilo , para superar una P deflector, y de dos a tres veces en torno al rodillo Q, funcionando a cinco veces la velocidad que el de O. El hilo posteriormente cursos a través de otro R guía, y se enrolla en otra bobina que gira a una velocidad muy alta, para impartir giro en el hilo antes de ser herida.
  • Obteniendo fibra larga de nylon 66.
  • Ventajas de Nylon 66
  •        Nylon 66 es superior en muchas aplicaciones a nylon 6
  •        El volumen de otro gran nylon debido a su excelente estabilidad dimensional, mayor punto de fusión estructura molecular punto, y más compacto.

Del nylon se utilizó en la Segunda Guerra Mundial
para los paracaídas, mosquiteros y las suturas quirúrgicas. 
Producción de la posguerra volvió a medias.
Nylon 66 exhibe tan sólo alrededor de la mitad de la contracción nylon 6 en vapor, por ejemplo. Y, con un menor estructura abierta, la fibra 66 tiene buen lavado colorante solidez y resistencia a la luz UV, y un excelente rendimiento en alta velocidad de los procesos de hilatura. Típico ventajas de nylon 66 más de nailon 6 son su:
  • A la tracción mayor resistencia en uso.
  • Excelente resistencia a la abrasión y punto de fusión más alto.
  • Nylon 66 proporciona alta resistencia a la tracción para fibras duras en deniers finos.
  • Rendimiento excelente para aplicaciones de neumáticos.
  • Estiramiento de alta recuperación y texturizado en falsa torsión hilos (por ejemplomedias y calcetines) y estabilidad térmica de alta temperatura de recubrimiento operaciones.


También conocido como. . .
Nylon 66 (pronunciado "six-six") es conocido por muchos nombres. También se conoce como 6,6 (o 6/6) nylon, poliamida 66, N66, PA66, polímero seis hasta seis, y poli (hexametilendiamina adipamida).  Todos estos términos se refieren a la invención de DuPont de más de medio siglo atrás.


NYLON 6


La tela de nylon es una designación genérica para una familia de polímeros sintéticos conocidos genéricamente como poliamidas y primero producido el 28 de febrero de 1935 por Wallace Carothers en DuPont. Nylon viene en muchos tipos, los más comunes para tejidos de nylon dos, industrias textiles y plásticos son: nylon 6 y nylon 6,6. Nylon 6,6 está hecho de la misma tiene una estructura densa con poros pequeños y uniformemente espaciados. Esto significa que el nylon 6,6 es difícil de teñir, pero una vez teñido tiene solidez del color superior y es menos susceptible a la decoloración de la luz solar y al ozono y al amarillamiento de óxido nitroso. hexametilendiamina y ácido adípico, que dan nylon 6,6 de un total de 12 átomos de carbono, y su nombre. Es fácil encontrar la tela de nylon hoy.

  • Tacones altos


Nylon 6 es un material adecuado para el almacenamiento de los tacones altos. Cada vez que la mujer decide usar una falda para salir, algo que la persona nunca debe salir de casa sin un par de medias de nylon 6. Medias de nylon 6 hará que los zapatos más cómodos para caminar y mantener el brazo las piernas y cuando el tiempo se enfríe. Esto es muy ideal para los que llevan pisos y también puede ser utilizado por aquellos que deciden usar tacones altos. Nylon 6 ganadera hace que la mujer se vea más delgado y más alto al caminar alrededor y conocer gente.


  • La Síntesis de Nylon 6

Nylon 6 comienza como caprolactama pura. Como caprolactama tiene 6 átomos de carbono, que tiene el nombre de Nylon 6.Cuando caprolactama se calentó a aproximadamente 533 K en una atmósfera inerte de nitrógeno durante aproximadamente 4-5 horas, el anillo se rompe y se somete a polimerización. Después, la masa fundida se hace pasar a través de hileras para formar fibras de Nylon 6. 

Durante la polimerización, el enlace peptídico dentro de cada molécula de caprolactama se rompe, con los grupos activos sobre cada lado formando re-dos enlaces nuevos como el monómero se convierte en parte de la cadena principal del polímero . A diferencia de nylon 6,6, en el que la dirección del enlace amida se invierte en cada enlace, todos los nylon 6 enlaces amida se encuentran en la misma dirección (véase la figura).



Nylon 6
Nylon 6

  • Propiedades del Nylon 6

1, fibra de Nylon 6 es resistente, posee resistencia a la tracción. 
2, fibra tiene una gran elasticidad y brillo. 
3, tosbrasion altamente resistente, los productos químicos como ácidos, álcalis, etc 
4, son la prueba de arrugas. 
5, que tiene el potencial de ser usado como un nutriente técnica. 
6, Nylon 6 absorbe hasta el 2,4% de agua que resulta en reducción de la resistencia a la          tracción. 
7, Nylon 6 es una poliamida semicristalina.

  • Nylon 6 es una poliamida semicristalina.

1, Nylon 6 es excelente resistencia a la abrasión, resistencia y resistencia química. 
2, Nylon 6 es excelente resistencia al desgaste. 
3, mezcla con otras fibras, tales como algodón, lana y fibra LYCRA ®. 
4, Nylon 6 es un material de UV y resistencia al calor. 
5, uniformidad de las propiedades

  • Aplicaciones de Nylon 6

1, Nylon 6 es cerdas para cepillos de dientes, las suturas para la cirugía, etc 
2, Nylon 6 es la fabricación de prendas de punto, prendas de punto, etc 
3, Fabricación de una gran variedad de hilos, cuerdas, filamentos, redes, cordones de  neumáticos, etc 
4, cuerdas están hechas de nylon 6 para instrumentos musicales acústicos y clásicos, como guitarra, violín, viola, violonchelo...
Obtención de una pieza plástica




  • Vista longitudinal y transversal 

Foto
Vista transversal del Nylon 

Foto
Vista transversal del Nylon