EL KEVLAR
- Este material es uno de los materiales más utilizados en el mundo debido a sus múltiples usos. Con la invención de este compuesto se resolvió el problema de que disolvente emplear para el procesado. Se comercializó en 1972.
Este polímero se lleva a cabo en solución N-metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una polimeracion 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.
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.
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 en torno 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 en torno a los 3,5 GPa.6 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).6
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.7
Propiedades térmicas
El kevlar se descompone a altas temperaturas (entre 420 y 480 grados Celsius), 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.6 Esta propiedad, junto con su resistencia química, hacen del kevlar un material muy utilizado en equipos de protección.
Otras propiedades
- Conductividad eléctrica baja;
- Alta resistencia química;
- Contracción termal baja;
- Alta dureza;
- Estabilidad dimensional excelente;
- Alta resistencia al corte.
Usos del kevlar
Vela para embarcaciones de tejido laminado de kevlar y fibra de carbono.
Guantes de kevlar.
Casco de bombero fabricado con kevlar.
Membrana de altavoz hecha con fibra de kevlar.
El kevlar ha desempeñado un papel significativo en muchos usos críticos. Los cables de kevlar son tan fuertes como los cables de acero, pero tienen solo cerca del 20% de su peso lo que hace de este polímero una excelente herramienta con múltiples utilidades.
El kevlar también se usa en:
- Cables de carga [USB] para dispositivos móviles
- Chaquetas, e impermeables.
- Tenis (Reebok CrossFit Nano 5, Reebok CrossFit 6:14 Rich Froning Limited Edition).
- Cuerdas y bolsas de aire en el sistema de aterrizaje de la nave Mars Pathfinder.
- Cuerdas de pequeño diámetro.
- Hilo para coser.
- Petos y protecciones para caballos de picar toros.
- Blindaje antimetralla 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.
- Sobres y mantas ignífugos.
- 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.
- Extremos inflamables de los objetos de manipulación tales como bastones, poi, golos, entre otros objetos muy popular entre malabaristas.
- Veleros de regata de alta competición.
- Botas de alta montaña.
- Cajas acústicas (Bowers & Wilkins).
- Tanques de combustible de los automóviles de Fórmula 1.
- Alas de aviones.
- ULDs.
- 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 o el OnePlus 2.
- Raquetas de tenis Wilson Pro Staff 97.
- Apoyos e inmovilizadores para resonancia magnética nuclear.
- Elementos de fricción en embragues en la industria automotriz.
- Puertas.
