El kevlar

Caracteristicas del kevlar

1. EL KEVLAR Realizado por Kevin Mamarandi

2. HISTORIA El descubrimiento supuso un gran avance en el desarrollo de nuevos materiales poliméricos. A comienzos de los años sesenta, la compañía DuPont estaba interesada en obtener una fibra más resistente que el  nailon ( poliamida 6,6). Hasta entonces las soluciones empleadas para la formación de fibras eran transparentes, por eso cuando obtenían soluciones opalescentes mientras trabajaban con poli(para- fenilen - tereftalamidas ) y poli( benzamidas ),estas eran descartadas. La opalescencia se debía a la naturaleza cristalina de estas soluciones (cristales líquidos), algo relativamente novedoso para aquellos tiempos y para ese campo en particular. A pesar de ello, un día  Kwolek decidió hilar el producto de esas soluciones. El resultado fue una fibra más resistente que el nylon, que hoy en día es sinónimo de alta resistencia y que actualmente se usa en más de 200 aplicaciones diferentes. 23/06/2016 Kevin Mamarandi 2

3. ARAMIDA Las  aramidas  pertenecen a una familia de  nailones , incluyendo el  nomex  y el kevlar . El kevlar se utiliza para hacer chalecos a prueba de balas y neumáticos resistentes a los pinchazos. Las mezclas de nomex y de kevlar se utilizan para hacer ropas resistentes a la llama, motivo por el que lo emplean los bomberos. El kevlar es una poliamida en la cual todos los grupos amida están separados por grupos para- fenileno . Es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó tiempo encontrar una aplicación útil para el kevlar , dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en  disolución estaba descartado. No se fundía por debajo de 500 °C El  nomex , por otra parte, posee grupos meta- fenileno , es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en las posiciones 1 y 3. El polietileno de peso molecular ultraalto tiene una capacidad elástica mayor que la del kevlar , sustituyendo a este en la confección de chalecos antibalas. 8 23/06/2016 Kevin Mamarandi 3

4. SÍNTESIS 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 . La reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su gran exotermicidad . Posteriormente el polímero 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. En otras variantes de síntesis de poli( aril )amidas, otros autores emplean otros disolventes como la dimetilacetamida   La poli( arilamida ) así obtenida (se trata de una  aramida ) tiene un alto grado de orientación molecular a la vez que hay se dan un gran número de interacciones por puentes de hidrógeno  entre los grupos amida. Por estas interacciones y este empaquetamiento, las fibras obtenidas presentan unas muy altas prestaciones. 23/06/2016 Kevin Mamarandi 4

5. PROPIEDADES MECÁNICAS Rigidez El kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de entorno a 80  GPa ( kevlar  29) y 120 ( kevlar  49 ). 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 . La excepcional resistencia del kevlar (y de otras poliarilamidas similares) se debe a la orientación de sus cadenas moleculares, en dirección del eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida (ver estructura). 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 .  Esto hace que el kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor cantidad de energía que el acero antes de su rotura. Tenacidad La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del Kevlar está en torno a los 50 MJ m -3 , frente a los 6 MJ m -3  del acero . 23/06/2016 Kevin Mamarandi 5

6. TIPOS DE FIBRA 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. Se usa típicamente como refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas, o para tejidos. Entre sus aplicaciones está la fabricación de cables, ropa resistente (de protección) o chalecos antibalas. 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. El kevlar  49 se emplea como equipamiento para deportes extremos, para  altavoces y para la industria aeronáutica, aviones y satélites de comunicaciones y cascos para motos . 23/06/2016 Kevin Mamarandi 6