El Kevlar

Presentación del Material Kevlar: Generalidades en síntesis y propiedades termoquimiomecánicas.

1. K E V L A R “Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto Kevlar: Caracterización de fabricación, y el rendimiento en la separación aceite/agua.” Yorman Zambrano Silva Estudiante de Ingeniería Química UNIVERSIDAD DE PAMPLONA Colombia Materiales en Ingeniería Química

2. ¿ Qué es el kevlar? Kevlar® es una marca registrada de Dupont que fue sintetizado por primera vez en 1965 por la química polaco-estadounidense Stephanie Kwolek  (1923-2014) quien trabajaba para esta empresa. Es una fibra orgánica de la familia de las poliamidas aromáticas que comúnmente se les conoce como Aramidas .

3. POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar. La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero. Las categorías principales son: Polimerización por adición y condensación. Polimerización de crecimiento en cadena y en etapas.

4. POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar. La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero. Las categorías principales son: Polimerización por adición y condensación. Polimerización de crecimiento en cadena y en etapas.

5. Polimerización por adición y condensación. Por Adición. La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos Por Condensación. La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua

6. Polimerización por adición y condensación. Por Adición. La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos 2. Por Condensación. La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua

7. SÍNTESIS DEL KEVLAR

8. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil- pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p- fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo . SÍNTESIS p- fenilendiamina Dicloruro del ácido Tereftálico

9. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil- pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p- fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo . SÍNTESIS p- fenilendiamina Dicloruro del ácido Tereftálico

10. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil- pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p- fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo . SÍNTESIS p- fenilendiamina Dicloruro del ácido Tereftálico

11. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil- pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p- fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo . SÍNTESIS p- fenilendiamina Dicloruro del ácido Tereftálico Solución de n-metil- pirrolidona y cloruro de calcio

12. La reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su gran exotermicidad . Luego se hace precipitar y se disuelve en ácido sulfúrico concentrado en el cual kevlar (y otras poliarilamidas ) forma una solución cristalina que se emplea para precipitar o coagular las fibras a la vez que se estiran mediante un sistema de hilado. SÍNTESIS   Poliparafenileno Tereftalamida

13. El patrón demuestra que los componentes aromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.

14. El patrón demuestra que los componentes aromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.

15. TIPOS DE KEVLAR Esencialmente hay dos tipos de fibras de kevlar: kevlar 29 y kevlar 49 . El kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene de su fabricación. El kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van a embeber en una resina para formar un material compuesto . Las fibras de kevlar 49 están tratadas superficialmente para favorecer la unión con la resina

16. PROPIEDADES MECÁNICAS

17. PROPIEDADES MECÁNICAS

18. Rigidez . El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de entorno a 80  GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49). 6  El valor de un acero típico es de 200  GPa . Resistencia . El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5  GPa .  En cambio el acero tiene una resistencia de 1,5  GPa . PROPIEDADES MECÁNICAS

19. Elongación a rotura. El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 % (kevlar 29) y 2,4 % (kevlar  49)  mientras que el acero rompe en torno al 1 % de su deformación. Tenacidad. La tenacidad del Kevlar está en torno a los 50 MJ m -3 , frente a los 6 MJ m -3  del acero. 7 PROPIEDADES MECÁNICAS

20. PROPIEDADES TÉRMICAS . El kevlar se descompone a altas temperaturas (entre 420 y 480 °C ) manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas cercanas a su temperatura de descomposición . El módulo elástico se reduce en torno a un 20 % cuando se emplea la fibra a 180 grados Celsius durante 500 h .  Esta propiedad, junto con su resistencia química, hacen del kevlar un material muy utilizado en equipos de protección.

21. PROPIEDADES QUÍMICAS

22. ARTÍCULO “Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto Kevlar: Caracterización de fabricación, y el rendimiento en la separación aceite/agua .” Se realizó un análisis del rendimiento del Kevlar con respecto a su capacidad de filtrar agua en una mezcla agua/aceite (n-hexano). Obteniendo un rendimiento de 88.8% de filtro.

23. * Configuración experimental para la prueba de separación

24. APLICACIONES El kevlar ha desempeñado un papel significativo en muchos usos críticos.  Posee una amplia gama de aplicaciones: Chaquetas, e  impermeables. Cuerdas y bolsas de aire en el sistema de aterrizaje de la nave  Mars Pathfinder . Cuerdas  de pequeño diámetro. Blindaje anti metralla en los motores jet de avión y de protección a los pasajeros en caso de explosión. Neumáticos  que funcionan desinflados. Guantes  contra cortes, raspones y otras lesiones. Guantes aislantes térmicos.

25. APLICACIONES Kayaks  resistentes a impactos, sin peso adicional. Esquíes , cascos y raquetas fuertes y ligeros. Chalecos antibalas . Algunos candados para  notebook . Revestimientos para la  fibra óptica . Capas superficiales de mangueras profesionales antiincendios. Compuesto ( composite ) de cd/ dvd , por su resistencia tangencial de rotación. Silenciadores de tubos de escape. Construcción de  motores . Cascos de  fórmula 1 . Veleros  de regata de alta competición.

26. APLICACIONES Botas de alta montaña. Cajas acústicas  ( Bowers & Wilkins ). Tanques de combustible de los automóviles de Fórmula 1. Alas de aviones. Lámparas . Altavoces  de estudio profesional. Coderas y rodilleras de alta resistencia. Cascos de portero de  hockey . Equipamiento de motorista. Trajes espaciales . Recubrimientos en dispositivos de telefonía celular como el  Motorola RAZR

27. GRACIAS Yorman Zambrano Silva Estudiante de Ingeniería Química UNIVERSIDAD DE PAMPLONA