Las fibras de aramida , abreviatura de poliamida aromática , son una clase de fibras sintéticas fuertes y resistentes al calor . Se utilizan en aplicaciones aeroespaciales y militares, para tejidos de armadura corporal con clasificación balística y compuestos balísticos, en cordeles marinos , refuerzo de cascos marinos , como sustituto del asbesto [1] y en diversos artículos de consumo livianos que van desde fundas para teléfonos hasta raquetas de tenis .
Las moléculas de cadena de las fibras están muy orientadas a lo largo del eje de la fibra. Como resultado, una mayor proporción del enlace químico contribuye más a la resistencia de la fibra que en muchas otras fibras sintéticas. Las aramidas tienen un punto de fusión muy alto (>500 °C (932 °F)).
Las marcas de aramida comunes incluyen Kevlar , Nomex y Twaron .
La aramida es una forma abreviada de poliamida aromática . El término fue introducido en 1972, [2] aceptado en 1974 por la Comisión Federal de Comercio de EE. UU. como el nombre de una categoría genérica de fibra distinta del nailon , [3] [4] y adoptado por la Organización Internacional de Normalización en 1977. [ cita necesaria ]
Aromático en el nombre se refiere a la presencia de anillos aromáticos de seis átomos de carbono. En las aramidas, estos anillos están conectados mediante enlaces amida , cada uno de los cuales comprende un grupo CO unido a un grupo NH.
Para cumplir con la definición de aramida de la FTC, [4] al menos el 85% de estos enlaces deben estar unidos a dos anillos aromáticos. [5]
Las aramidas se dividen en dos tipos principales según el lugar donde se unen los enlaces a los anillos. Al numerar los átomos de carbono secuencialmente alrededor de un anillo, las para-aramidas tienen los enlaces unidos en las posiciones 1 y 4, mientras que las meta-aramidas los tienen en las posiciones 1 y 3. [6] Es decir, los puntos de unión son diametralmente opuestos entre sí en para. -aramidas, y dos átomos de diferencia en meta-aramidas. La ilustración muestra así una para-aramida.
Las poliamidas aromáticas se introdujeron por primera vez en aplicaciones comerciales a principios de la década de 1960, con una fibra de metaaramida producida por DuPont como HT-1 y luego con el nombre comercial Nomex . [7] Esta fibra, que se maneja de manera similar a las fibras textiles normales, se caracteriza por su excelente resistencia al calor, ya que no se funde ni se inflama en niveles normales de oxígeno. Se utiliza ampliamente en la producción de prendas de protección, filtración de aire, aislamiento térmico y eléctrico, así como como sustituto del amianto .
Las metaaramidas también son producidas en los Países Bajos y Japón por Teijin Aramid con el nombre comercial Teijinconex, [7] y por Toray con el nombre comercial Arawin; en China, por Yantai Tayho con el nombre comercial New Star y por SRO Group con el nombre comercial nombre X-Fiper, y una variante de metaaramida en Francia por Kermel bajo el nombre comercial Kermel.
Basándose en investigaciones anteriores de Monsanto Company y Bayer , DuPont y AkzoNobel también desarrollaron en las décadas de 1960 y 1970 fibra de para -aramida con una tenacidad y un módulo elástico mucho mayores , aprovechando ambos sus conocimientos sobre el procesamiento del rayón , el poliéster y el nailon. En 1973, DuPont fue la primera empresa en introducir una fibra de para-aramida, llamándola Kevlar ; esta sigue siendo una de las para-aramidas y/o aramidas más conocidas .
En 1978, Akzo introdujo una fibra similar con aproximadamente la misma estructura química y la llamó Twaron . Debido a patentes anteriores sobre el proceso de producción, Akzo y DuPont entablaron una disputa sobre patentes en la década de 1980. Posteriormente, Twaron pasó a ser propiedad de Teijin Aramid Company. En 2011, Yantai Tayho introdujo una fibra similar que se llama Taparan en China (ver Producción).
Las para-aramidas se utilizan en muchas aplicaciones de alta tecnología, como aplicaciones aeroespaciales y militares, para tejidos de armaduras corporales "a prueba de balas" .
Para fabricar papel de aramida se pueden utilizar fibras de metaaramida y paraaramida. El papel de aramida se utiliza como material de aislamiento eléctrico y material de construcción para fabricar núcleos alveolares. Dupont fabricó papel de aramida durante la década de 1960 y lo llamó papel Nomex. Yantai Metastar Special Paper introdujo un papel de aramida en 2007, que se llama papel metastar . Tanto Dupont como Yantai Metastar fabrican papel de metaaramida y paraaramida. [ cita necesaria ]
Durante la década de 1990, una prueba in vitro de fibras de aramida mostró que exhibían "muchos de los mismos efectos sobre las células epiteliales que el asbesto , incluida una mayor incorporación de nucleótidos radiomarcados en el ADN y la inducción de la actividad de la enzima ODC ( ornitina descarboxilasa ), lo que plantea la posibilidad de implicaciones cancerígenas . [8] Sin embargo, en 2009, se demostró que las fibrillas de aramida inhaladas se acortan y se eliminan rápidamente del cuerpo y representan poco riesgo. [9] Posteriormente, el autor del estudio proporcionó una corrección de declaración de interés afirmando que "Esta revisión fue encargada y financiada por DuPont y Teijin Aramid, pero el autor fue el único responsable del contenido y la redacción del artículo". [10]
La capacidad mundial de producción de para-aramida se estimó en alrededor de 41.000 t (40.000 toneladas largas; 45.000 toneladas cortas) por año en 2002 y aumenta cada año entre un 5% y un 10%. [11] En 2007 esto significa una capacidad de producción total de alrededor de 55.000 toneladas por año. [ cita necesaria ]
Las aramidas generalmente se preparan mediante la reacción entre un grupo amina y un grupo haluro de ácido carboxílico . Los homopolímeros AB simples tienen la conectividad −(NH−C 6 H 4 −CO) n −.
Polímeros de aramida bien conocidos, como Kevlar , Twaron , Nomex , New Star y Teijinconex, se preparan a partir de precursores de diamina y diácido (o equivalentes). Estos polímeros se pueden clasificar además según los enlaces de las subunidades aromáticas. Nomex, Teijinconex y New Star contienen predominantemente el metavínculo. Se denominan polimetafenilenisoftalamidas (MPIA). Por el contrario, Kevlar y Twaron presentan para-enlaces. Se denominan p -fenilen tereftalamidas (PPTA). PPTA es un producto de p -fenilendiamina (PPD) y dicloruro de tereftaloilo (TDC o TCl) .
La producción de PPTA se basa en un codisolvente con un componente iónico ( cloruro de calcio , CaCl 2 ) para ocupar los enlaces de hidrógeno de los grupos amida, y un componente orgánico ( N -metilpirrolidona , NMP) para disolver el polímero aromático . Este proceso fue inventado por Leo Vollbracht en Akzo. Aparte del cancerígeno HMPT , todavía no se conoce ninguna alternativa práctica para disolver el polímero. El uso del sistema NMP/CaCl 2 dio lugar a una extensa disputa sobre patentes entre Akzo y DuPont.
Después de la producción del polímero, la fibra de aramida se produce hilando el polímero disuelto hasta obtener una fibra sólida a partir de una mezcla química líquida. El disolvente polimérico para hilar PPTA es generalmente ácido sulfúrico anhidro (H 2 SO 4 ) al 100 %.
Además de las metaaramidas como Nomex, también pertenecen a la gama de fibras de aramida otras variaciones. Estos son principalmente del tipo copoliamida , más conocido bajo la marca Technora , desarrollado por Teijin e introducido en 1976. El proceso de fabricación de Technora hace reaccionar PPD y 3,4'-diaminodifeniléter (3,4'-ODA) con cloruro de tereftaloilo. (TCl) . [12] Este proceso relativamente simple utiliza solo un solvente de amida y, por lo tanto, el hilado se puede realizar directamente después de la producción del polímero.
Las aramidas comparten un alto grado de orientación con otras fibras como el polietileno de peso molecular ultraalto , característica que domina sus propiedades.
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