Den poly (p-phenylenterephthalamid) ( PPD-T ) er en polymer termoplast bestående af aromatiske ringe adskilt af grupper amid . Det hører til familien af fibre af aramider .
PPD-T markedsføres under varemærket navnet Kevlar . Sidstnævnte er som andre tekstilfibre ikke en del af plast .
I 1964 fik Stephanie Kwolek i opdrag af firmaet Du Pont de Nemours at udvikle et materiale, der kunne erstatte stålledningen i bildæk. Sammen med Herbert Blades sluttede hun ved et uheld med at skabe Kevlar, en syntetisk fiber, der i sidste ende var fem gange stærkere end stål og meget lettere. I dag bruges Kevlar i alt fra køkkenredskaber til rumskibe.
Virksomheden vælger at kalde denne polymer "Kevlar". Det blev markedsført i 1971. Siden da udløb patentet, og konkurrerende produkter som Teijins Twaron dukkede op .
Kevlar er et syntetisk fiber , som har meget gode mekaniske egenskaber i trækkraft (trækstyrke styrken af 3.100 MPa og modulus mellem 70 og 125 GPa ) og træthed. Det er imidlertid ikke så effektivt som kulfiber, der kan opnå en trækstyrke på 7000 MPa (fibre med meget høj styrke) og et modul på 520 GPa (fibre med meget højt modul).
Kevlar har et netværk af hydrogenbindinger mellem polymerkæderne, hvilket giver det stor stivhed.
Den specifikke trækstyrke (relateret til densitet) er højere end stål , men lavere end kulfibre eller Dyneema .
På grund af tilstedeværelsen af phenylgruppen i PPD-T- molekylet er der ingen fri rotation omkring carbon-nitrogenbindingen , s-cis-konformationen er umulig ( sterisk hindring ). S-trans-konformationen er derfor den mest almindelige observeret. Kæderne er godt justeret, regelmæssige og orienterede. Som et resultat er Kevlar meget krystallinsk , hvilket forklarer dens stivhed ( E ) og modstandsdygtighed over for brud (σ).
Der er flere kvaliteter af Kevlar: Kevlar, Kevlar 52, Kevlar 49 osv.
Kvaliteter :
Standardindstillinger:
PPD-T har forskellige interessante egenskaber, såsom modstandsdygtighed over for varme (modstår temperaturer op til 400 ° C , den nedbrydes ovenfor) , forlængelse eller forskydning . Det bruges derfor på mange områder, hvor disse egenskaber er eftertragtede:
Før 1970'erne blev de fleste skudsikre veste lavet af stål, hvilket gjorde dem tunge og omfangsrige. Udseendet af Kevlar fra Du Pont- firmaet tillod udviklingen af en ny type fleksibel og meget lettere skudsikker vest, dette materiale var også mere modstandsdygtigt end stål. Dette materiale var oprindeligt beregnet til forstærkning af dæk, og dets virkelige anti-ballistiske kapacitet var ukendt. Det store potentiale i denne nye polymer fik American National Institute of Justice til at udføre forskning opdelt i fire faser. Den første var at teste Kevlar-fiberen for at finde ud af, om den kunne stoppe en kugle . Det andet var at finde ud af, hvilken tykkelse af Kevlar der var behov for, afhængigt af hastigheden og typen af projektil. Denne fase tillod således oprettelsen af den første prototype, der er i stand til at beskytte mod de største trusler fra dengang politibetjente, nemlig .38 Special og .22 Long Rifle kalibre .
I 1973 udviklede forskere ved den amerikanske hær Edgewood Arsenal en kropsrustning lavet af syv lag Kevlar til feltprøvning. Disse tests gjorde det muligt at demonstrere det store tab af modstand hos Kevlar, når det var vådt eller udsat for ultraviolette stråler, herunder gennem simpel eksponering for solen. Derudover mindskede renserier såvel som blegemidler også de antiballistiske egenskaber ved Kevlar efter flere anvendelser. For at løse disse problemer er skudsikre veste nu dækket af et vandtæt, UV- og rengøringsmiddelbestandigt materiale.
Syntesen af poly (p-phenylenterephthalamid) består af polykondensering af p- phenylendiamin (PPD) (eller hydrochlorid deraf ) og af terephthaloylchlorid i et opløsningsmiddelmedium og ved meget lav temperatur.