Aramidevezel, een afkorting voor aromatische polyamidevezel, behoort tot de vier hoogwaardige vezels die prioriteit krijgen in de Chinese ontwikkeling, samen met koolstofvezel, polyethyleenvezel met ultrahoge moleculaire massa (UHMWPE) en basaltvezel. Net als gewoon nylon behoort aramidevezel tot de familie van polyamidevezels, met amidebindingen in de hoofdmoleculaire keten. Het belangrijkste verschil zit in de binding: de amidebindingen van nylon zijn verbonden met alifatische groepen, terwijl die van aramide geconjugeerd zijn met benzeenringen. Deze bijzondere moleculaire structuur geeft aramidevezel een extreem hoge axiale sterkte (>20 cN/dtex) en modulus (>500 GPa), waardoor het het voorkeursmateriaal is voor het versterken van hoogwaardige kabels.
Soorten aramidevezels
AramidevezelHet betreft hoofdzakelijk volledig aromatische polyamidevezels en heterocyclische aromatische polyamidevezels, die verder kunnen worden onderverdeeld in ortho-aramide, para-aramide (PPTA) en meta-aramide (PMTA). Van deze laatste zijn meta-aramide en para-aramide de vezels die industrieel worden toegepast. Vanuit moleculair structureel oogpunt ligt het belangrijkste verschil tussen deze twee in de positie van het koolstofatoom in de benzeenring waaraan de amidebinding is bevestigd. Dit structurele verschil leidt tot significante verschillen in mechanische eigenschappen en thermische stabiliteit.
Para-Aramid
Para-aramide, of poly(p-fenyleentereftalamide) (PPTA), in China ook bekend als Aramide 1414, is een lineair hoogpolymeer waarbij meer dan 85% van de amidebindingen rechtstreeks verbonden is met aromatische ringen. De commercieel meest succesvolle para-aramideproducten zijn Kevlar® van DuPont en Twaron® van Teijin, die de wereldmarkt domineren. Het was de eerste vezel ooit geproduceerd met behulp van een vloeibaar kristallijn polymeerspinoplossing, waarmee een nieuw tijdperk van hoogwaardige synthetische vezels werd ingeluid. Wat betreft mechanische eigenschappen kan de treksterkte 3,0–3,6 GPa bereiken, de elasticiteitsmodulus 70–170 GPa en de rek bij breuk 2–4%. Deze uitzonderlijke eigenschappen geven het onvervangbare voordelen in de versterking van optische kabels, ballistische bescherming en andere toepassingen.
Meta-aramide
Meta-aramide, of poly(m-fenyleenisophthalamide) (PMTA), in China ook bekend als Aramide 1313, is een toonaangevende hittebestendige organische vezel. De moleculaire structuur bestaat uit amidegroepen die meta-fenyleenringen verbinden en een zigzagvormige lineaire keten vormen, gestabiliseerd door sterke intermoleculaire waterstofbruggen in een 3D-netwerk. Deze structuur geeft de vezel uitstekende brandvertragende eigenschappen, thermische stabiliteit en stralingsbestendigheid. Een typisch product is DuPont's Nomex®, met een Limiting Oxygen Index (LOI) van 28-32, een glasovergangstemperatuur van ongeveer 275 °C en een continue bedrijfstemperatuur van meer dan 200 °C, waardoor het veelvuldig wordt gebruikt in brandwerende kabels en hittebestendige isolatiematerialen.
Uitzonderlijke eigenschappen van aramidevezel
Aramidevezel biedt ultrahoge sterkte, een hoge modulus, hittebestendigheid, zuur- en alkalibestendigheid, een laag gewicht, isolatie, verouderingsbestendigheid, een lange levensduur, chemische stabiliteit, geen smeltdruppels tijdens verbranding en niet-giftige gasemissies. Vanuit het perspectief van kabeltoepassingen presteert para-aramide beter dan meta-aramide op het gebied van thermische weerstand, met een continu bedrijfstemperatuurbereik van -196 tot 204 °C en geen ontbinding of smelten bij 500 °C. De meest opvallende eigenschappen van para-aramide zijn ultrahoge sterkte, een hoge modulus, hittebestendigheid, chemische bestendigheid en een lage dichtheid. De sterkte is meer dan 25 g/dtex – 5 tot 6 keer die van hoogwaardig staal, 3 keer die van glasvezel en twee keer die van hoogwaardig nylon industrieel garen. De modulus is 2-3 keer die van staal of glasvezel en 10 keer die van hoogwaardig nylon. Het is twee keer zo sterk als staaldraad en weegt slechts ongeveer een vijfde daarvan, waardoor het bijzonder geschikt is voor gebruik als versterking in optische kabels, onderzeese kabels en andere hoogwaardige kabeltypen.
Mechanische eigenschappen van aramidevezel
Meta-aramide is een flexibel polymeer met een hogere breeksterkte dan gewoon polyester, katoen of nylon. Het heeft een hoge rekbaarheid, voelt zacht aan, is goed spinbaar en kan worden verwerkt tot korte vezels of filamenten met verschillende denierwaarden. Het kan met standaard textielmachines tot stoffen en non-woven materialen worden gesponnen en verwerkt om te voldoen aan de behoeften van diverse industrieën op het gebied van beschermende kleding. Op het gebied van elektrische isolatie vallen de vlamvertragende en hittebestendige eigenschappen van meta-aramide op. Met een LOI (Limit Oxygen Index) van meer dan 28 zal het niet verder branden nadat het de vlam heeft verlaten. De vlamvertragendheid is inherent aan de chemische structuur, waardoor het permanent vlamvertragend is – bestand tegen prestatieverlies door wassen of langdurig gebruik. Meta-aramide heeft een uitstekende thermische stabiliteit, waardoor het continu gebruikt kan worden bij 205 °C en een sterke sterkte behoudt, zelfs bij temperaturen boven 205 °C. De ontledingstemperatuur is hoog en het smelt of druipt niet bij hoge temperaturen; het begint pas te carboniseren boven 370 °C. Deze eigenschappen maken het ideaal voor isolatie en versterking in hittebestendige of brandwerende kabels.
Chemische stabiliteit van aramidevezel
Meta-aramide heeft een uitstekende weerstand tegen de meeste chemicaliën en geconcentreerde anorganische zuren, hoewel het gevoelig is voor geconcentreerd zwavelzuur en salpeterzuur. Het heeft ook een goede alkalibestendigheid bij kamertemperatuur.
Stralingsbestendigheid van aramidevezel
Meta-aramide vertoont een uitzonderlijke stralingsbestendigheid. Zo blijft de sterkte ervan onveranderd bij langdurige blootstelling aan 1,2 × 10⁻² W/cm² ultraviolet licht en 1,72 × 10⁸ rad gammastraling. Deze uitstekende stralingsbestendigheid maakt het bijzonder geschikt voor kabels die worden gebruikt in kerncentrales en ruimtevaartuigen.
Duurzaamheid van aramidevezel
Meta-aramide vertoont ook een uitstekende slijtvastheid en chemische bestendigheid. Na 100 wasbeurten behoudt stof gemaakt van in eigen land geproduceerd meta-aramide meer dan 85% van zijn oorspronkelijke scheursterkte. In kabeltoepassingen garandeert deze duurzaamheid een langdurige stabiliteit van de mechanische en elektrische prestaties.
Toepassingen van aramidevezels
Aramidevezel wordt in China veelvuldig gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de elektromechanische industrie, de bouw en de sportsector vanwege de uitstekende mechanische eigenschappen, hoge temperatuurbestendigheid en chemische stabiliteit. Het wordt beschouwd als een sleutelmateriaal voor de toekomstige ontwikkeling van hoogwaardige industrieën. Met name aramide speelt een onvervangbare rol in de productie van optische communicatiekabels, stroomkabels, hittebestendige kabels, onderzeese kabels en speciale kabels.
Lucht- en ruimtevaart en militaire sector
Aramidevezel kenmerkt zich door een lage dichtheid, hoge sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid. Het wordt veelvuldig toegepast in structurele componenten van ruimtevaartuigen, zoals raketmotorbehuizingen en breedbandradomes. De composietmaterialen vertonen een uitstekende slagvastheid en elektromagnetische doorlaatbaarheid, waardoor het gewicht van vliegtuigen aanzienlijk wordt verminderd en de veiligheid wordt verbeterd. In de defensiesector wordt aramide gebruikt in kogelwerende vesten, helmen en explosiebestendige containers, waardoor het een toonaangevend materiaal is voor de volgende generatie lichtgewicht militaire bescherming.
Bouw- en transportsector
In de bouwsector wordt aramidevezel gebruikt voor structurele versterking en brugkabelsystemen vanwege het lichte gewicht, de flexibiliteit en de corrosiebestendigheid. Het is met name effectief bij het versterken van onregelmatige constructies. In de transportsector wordt aramide toegepast in de koorden van autobanden en vliegtuigen. Met aramide versterkte banden bieden een hoge sterkte, lekbestendigheid, hittebestendigheid en een lange levensduur, en voldoen daarmee aan de prestatie-eisen van moderne hogesnelheidsvoertuigen en vliegtuigen.
Elektronica-, elektrische en kabelindustrie
Aramidevezels worden met name veel gebruikt in de elektrische, elektronische en draad- en kabelindustrie, vooral op de volgende gebieden:
Treksterke elementen in optische kabels: Dankzij hun hoge treksterkte en elasticiteitsmodulus fungeren aramidevezels als treksterke elementen in optische communicatiekabels. Ze beschermen de delicate optische vezels tegen vervorming onder spanning en zorgen voor een stabiele signaaloverdracht.
Versterking in kabels: In speciale kabels, onderzeese kabels, stroomkabels en hittebestendige kabels wordt aramide vaak gebruikt als centraal versterkingselement of pantserlaag. In vergelijking met metalen versterkingen biedt aramide een superieure sterkte bij een lager gewicht, waardoor de treksterkte en mechanische stabiliteit van de kabel aanzienlijk worden verbeterd.
Isolatie en brandvertragendheid: Aramidecomposieten bezitten een uitstekende diëlektrische en thermische stabiliteit. Ze worden veel gebruikt in kabelisolatielagen, brandvertragende mantels en halogeenvrije, rookarme omhulsels. Aramidepapier, na impregnering met isolerende lak, wordt gecombineerd met natuurlijke mica voor gebruik in hittebestendige motoren en transformatoren.
Brandwerende en spoorwegkabels: De inherente brandwerendheid en hittebestendigheid van aramidevezels maken ze ideaal voor gebruik in scheepskabels, spoorwegkabels en brandwerende kabels van nucleaire kwaliteit, waar strenge veiligheidsnormen gelden.
EMC en gewichtsvermindering: De uitstekende elektromagnetische transparantie en lage diëlektrische constante van aramide maken het geschikt voor EMI-afschermingslagen, radarradomes en opto-elektronische integratiecomponenten, wat bijdraagt aan een betere elektromagnetische compatibiliteit en een lager systeemgewicht.
Overige toepassingen
Door het hoge gehalte aan aromatische ringen biedt aramidevezel een uitstekende chemische stabiliteit en corrosiebestendigheid, waardoor het geschikt is voor scheepstouwen, boorkabels voor de olie-industrie en bovengrondse optische transmissiekabels in veeleisende omgevingen. Het wordt ook veel gebruikt in hoogwaardige sportartikelen, beschermende kleding en remblokken voor auto's, en wordt steeds vaker toegepast als milieuvriendelijk alternatief voor asbest in afdichtings- en isolatietoepassingen, thermische isolatiepanelen en andere afdichtingscomponenten, wat zowel prestaties als milieuvriendelijkheid garandeert.
Geplaatst op: 31 juli 2025