Sự Khác Nhau Giữa Sợi Meta-aramid Và Para-Aramid

Vien Tin Technology

Sự khác nhau giữa sợi Meta-aramid, Para-Aramid

Khi nhà sản xuất tìm kiếm loại sợi tổng hợp chịu nhiệt, chống cháy, hoặc đòi hỏi sức kéo lớn, hai loại vật liệu được nghĩ đến ngay với tên thương mại là Dupont ™ Nomexvà Kevlar. Đây là loại sợi tổng hợp có đặc điểm chung là độ nóng chảy cao, độ kéo dãn lớn. Dupont phát minh ra hai loại vật liệu vào những năm 60 trong phòng thí nghiệm và Nomex cùng Kevlar tương tự nhau nhưng chúng thuộc về hai lớp sợi khác nhau là meta-aramid và para-aramid. Vậy đâu là sự khác biệt giữa Meta-aramid và sợi Para-Aramid?

Meta-aramid (như Nomex) có khả năng chịu nhiệt chống cháy, chịu hóa chất và ăn mòn. Sợi meta-aramid được sản xuất bằng cách kéo sợi trong dung dịch hóa học, gọi là kéo ướt (wet spinning). Kết quả hình thành sợi bán tinh thể với chuỗi phân tử định hướng dọc theo trục của sợi. sợi M-aramid có Tenacity khoảng 5.6g/den, tương đương sợi nylon sức chịu kéo mức trung bình và sợi polyester. Sợi này có khả năng duy nhất chịu kéo khi tiếp xúc với ngọn lửa và nhiệt độ lên đến 400 độ C.

Para-aramit (như Kevlar) có độ chịu kéo rất cao và chịu modulus (biến dạng vật liệu tác dụng lực). Sợi được sản xuất bằng dry-jet, kéo ướt dẫn đến sợi bao gồm chuỗi tinh thể dày đặc hình thành dọc theo trục sợi với mật độ cao làm tăng sức chịu lực sợi. Sợi p-aramid có Tenacity khoảng 23g / den và độ giãn dài tại điểm gãy ~ 3,5%.

Giống nhau

1. Cả hai loại sợi meta aramid và para aramid đều có khả năng chống cháy.

2. Cả hai loại sợi đều có độ bền cao và khả năng chịu mài mòn nên được sử dụng nhiều trong công nghiệp.

3. Cả hai loại sợi đều có độ co ngót thấp và ổn định kích thước tốt.

Khác nhau

1. Meta aramid có độ bền kéo và độ bền modulus thấp hơn para aramid, nhưng lại có độ chịu nhiệt tốt hơn.

2. Para aramid độ đàn hồi tốt hơn meta aramid và modun đàn hồi cao hơn (modulus of elasticity).

3. Vải Meta aramid chống lại hóa chất và tia bức xạ cực tím tốt hơn.

Ưu và nhược điểm

Meta aramid

Ưu điểm

Ổn định nhiệt tuyệt vời.

Chống hóa chất và tia cực tím tốt.

Giá thành thấp hơn para aramid.

Nhược điểm

Độ bền kéo thấp hơn paraaramid.

Dễ bị mài mòn hơn paraaramid.

Khả năng phục hồi thấp hơn paraaramid.

Para aramid

Ưu điểm

Độ bền kéo và modun cao hơn meta aramid.

Độ đàn hồi tốt hơn meta aramid.

Chống mài mòn tuyệt vời.

Nhược điểm

Giá thành cao hơn meta aramid.

Chống hóa chất và bức xạ cực tím kém hơn meta aramid.

Độ co ngót cao hơn meta aramid.

Sử dụng

Meta-aramid hay được sản xuất quần áo chữa cháy, bảo hộ cho đua xe ô tô, và các ứng dụng chịu nhiệtchống cháy trong công nghiệp. Para-aramid hay sử dụng cho hàng không vũ trụ, ứng dụng chịu lực chịu mài mòn như dây đai an toàn, áo giáp, vỏ bảo vệ cho cáp ...

Một số sản phẩm ứng dụng

Chesterton 455 Aramid Fiber Gasket

II. Sợi các bon và sợi aramid

Đây là hai loại hiệu suất cao phổ biến nhất với ưu điểm: độ bền lực trên trọng lượng (strength-to-weight ratio) cao, độ bền, khả năng chịu nhiệt và hóa chất. Tuy nhiên hai loại sợi này có sự khác biệt rõ ràng ảnh hưởng đến hiệu suất và ứng dụng.

Sợi aramid có phải sợi các bon:

Không. Tuy cả hai đều là loại vật liệu tiên tiến nhưng có cấu trúc hóa học và tính chất khác nhau. Sợi các bon làm từ sợi mỏng nguyên tử các bon, liên kết chặt chẽ theo định hướng nhất định. Sợi các bon sau đó được dệt thành vải hoặc thảm, tẩm nhựa để tạo vật liệu composite. Nó có độ bền kéo cao, độ cứng và trọng lượng nhẹ.

Sợi aramid là polyme tổng hợp có chứa vòng thơm trong cấu trúc phân tử. Sợi biết đến nhiều nhất là Kevlar dùng trong áo chống đạn, mũ bảo hiểm, thiết bị bảo hộ khác. Sợi aramid có khả năng chống va đập, mài mòn và nhiệt tuyệt vời, nhưng kém cứng và bền hơn.

Kevlar so sánh với sợi các bon

So với sợi các bon Kevlar có độ cứng và độ bền kéo thấp hơn, nhưng khả năng chống va đập và dẻo dai tốt hơn. Kevlar cũng chịu nhiệt và hóa chất tốt hơn. Nhưng Kevlar không được làm cấu trúc, do có độ cứng và độ bền thấp hơn.

Sợi các bon được dùng làm vật liệu composite cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và công nghiệp thể thao do độ bền trên trọng lượng, độ cứng và chống mỏi cao. Độ bền kéo sợi các bon vào khoảng 3.5-7 GPa, tùy theo loại vật liệu và quy trình sản xuất. Do khả năng chống mỏi và độ bền cao nên được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.

Sợi các bon cũng đắt hơn Kevlar do quá trình sản xuất phức tạp và nhu cầu sử dụng cao hơn. Tuy nhiên nó có thể linh hoạt tùy chỉnh, với chất lượng khác nhau, kiểu dệt, và hoàn thiện cho ứng dụng cụ thể.

Ưu nhược điểm của sợi các bon

Ưu điểm

Độ bền trên trọng lượng cao.

Độ cứng và khó uốn cong.

Chống mỏi cao, chịu được các lực tác động liên tục mà không bị đứt hay mất đi độ bền.

Chống mòn: chống lại được hầu hết các loại hóa chất , kể cả axit và kiềm.

Tùy chính được cho các ứng dụng khác nhau.

Nhược điểm

Đắt nhất trong các loại vật liệu do quy trình sản xuất.

Giòn: dễ nứt khi chịu va đập hay tải trọng lớn.

Dẫn điện. Có thể gây hại cho một số ứng dụng.

Nhân công cao: đòi hỏi tay nghề cao và dụng cụ chuyên dụng.