Кевлар

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Кевлар® (пара-арамид)
P-Aramid.svg
Общие
Классификация
Рег. номер CAS

24938-64-5

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.
Структура кевлара. Прочность обеспечивается ковалентными связями — сплошные линии. Пунктиром указаны слабые водородные связи.
Волокно кевлар характерного золотисто-жёлтого цвета. Диаметр элементарного волокна 10 мкм.

Кевла́р (англ. Kevlar) — пара-арамидное волокно (полипарафенилен-терефталамид), выпускаемого фирмой DuPont. Кевлар обладает высокой прочностью (предел прочности σ0= 3620 МПа)[источник не указан 427 дней]. Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек — американского химика-сотрудника фирмы DuPont в 1964 году, технология производства разработана в 1965 году, с начала 1970-х годов начато промышленное производство.

Получение[править | править вики-текст]

Производятся несколько марок кевлара[1]:

Kevlar K-29 (1975) — применяется в промышленности для изготовления кабелей, тормозных колодок, индивидуальной брони и брони боевых машин.
Kevlar K49 — марка высокомодульного волокна используется в кабельной промышленности, для изготовления оплётки оптоволокна, для изготовления канатов, армирования пластмасс.
Kevlar K100 — пряжа, окрашенная производителем.
Kevlar K119 — с повышенным удлинением, гибкая и обладающая повышенной усталостной прочностью.
Kevlar K129 — марка волокна повышенной прочности для брони.
Kevlar AP — по прочности превосходит K-29 на 15 процентов.
Kevlar XP — композиция на основе смолы с повышенной вязкостью и нового волокна KM2plus.
Kevlar KM2 (1992) — марка волокна для получения ткани, отвечающей требованиям, предъявляемым к бронешлемам и бронежилетам.

Применение[править | править вики-текст]

Изначально материал разрабатывался для армирования автомобильных шин, для чего он используется и теперь. Кроме того, кевлар используют как армирующее волокно в композитных материалах, которые получаются прочными и лёгкими.

Кевлар используется для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля), в диффузорах акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп.

Кевларовое волокно также используется в качестве армирующего компонента в смешанных тканях, придающего изделиям из них стойкость по отношению к абразивным и режущим воздействиям, из таких тканей изготовляются, в частности, защитные перчатки и защитные вставки в спортивную одежду (для мотоспорта, сноубординга и т. п.). Также он используется в обувной промышленности для изготовления антипрокольных стелек.

Средства индивидуальной бронезащиты[править | править вики-текст]

Органотекстолит на основе ткани кевлар для защитных элементов бронежилета (Военно-исторический музей Бундесвера, ФРГ.)
Фрагменты тканевополимерного шлема из кевлара, использованного в бою для поглощения энергии взрыва ручной гранаты, северо-восточный Ирак, 2004. Личный состав отделения спасен, капрал Данэм, закрывший шлемом гранату, погиб.

Механические свойства материала делают его пригодным для изготовления средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) — бронежилетов и бронешлемов. Исследования второй половины 1970-х годов показали, что волокно марки кевлар-29 и его последующие модификации при использовании в виде многослойных тканевых и пластиковых (тканевополимерных) преград дают наилучшее сочетание скорости поглощения энергии и длительности взаимодействия с ударником, обеспечивая тем самым относительно высокие, при данной массе преграды, показатели противопульной и противоосколочной стойкости[2]. Это одно из самых известных применений кевлара.

Кевлар обладает сравнительно небольшим весом, при этом значительной силой внутреннего трения, которая позволяет быстро рассеивать кинетическую энергию при столкновении, превращая её в тепловую. При этом он из-за своей тонкости не способен остановить острые и тяжёлые предметы, обладающие большим импульсом, к примеру, винтовочную пулю или лезвие штыка. По этой причине в современных армейских бронежилетах его комбинируют с дополнительными защитными пластинами из стали, титана или керамики, которые недолговечны, но способны спасти жизнь солдату в бою, а так же с амортизирующими элементами для уменьшения заброневых действий снарядов.

В 1970-е годы одним из наиболее значительных достижений в разработке бронежилетов стало применение армирующего волокна из кевлара. Разработка бронежилета из кевлара Национальным институтом правосудия США (англ. National Institute of Justice) происходила в течение нескольких лет в четыре этапа. На первом этапе волокно тестировалось, чтобы определить, способно ли оно остановить пулю. Второй этап заключался в определении количества слоев материала, необходимого для предотвращения пробивания пулями различного калибра и летящими с разной скоростью, и разработке прототипа жилета, способного защищать сотрудников от наиболее распространенных угроз: пуль калибра .38 Special и .22 Long Rifle. К 1973 году был разработан жилет из семи слоев волокна из кевлара для полевых испытаний. Было установлено, что при намокании защитные свойства кевлара ухудшались. Способность защищать от пуль также уменьшалась после воздействия ультрафиолета, в том числе солнечного света. Химчистка и отбеливатели также негативно сказывались на защитных свойствах ткани, так же, как и неоднократные стирки. Чтобы обойти эти проблемы, был разработан водостойкий жилет, имеющий покрытие из ткани для предотвращения воздействия солнечных лучей и других отрицательно влияющих факторов.

Судостроение[править | править вики-текст]

С начала 1990-х годов кевлар получил распространение в судостроении. Из-за технологических сложностей и цены на кевлар его применяют выборочно. Например, только в килевой части или по швам. Многие производители (такие, как верфи BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish yacht, Zeelander Yachts), делая в год не очень большое количество яхт, планомерно переходят на использование кевлара. Одним из лидеров в производстве яхт из кевлара считается[кем?] итальянская верфь Cranchi, которая производит яхты из кевлара размером от 11 до 21 метра.

Авиационная промышленность[править | править вики-текст]

Кевлар применяется в конструкции ряда беспилотных летательных аппаратов (например, RQ-11[3]) для повышения защиты.

Температурные свойства[править | править вики-текст]

Кевлар сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (−196 °C), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее.

При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах (430—480 °C). Температура разложения зависит от скорости нагрева и продолжительности воздействия температуры. При повышенных температурах (более 150 °C) прочность кевлара уменьшается с течением времени. Например, при температуре 160 °C прочность на разрыв уменьшается на 10—20 % после 500 часов. При 250 °C кевлар теряет 50 % своей прочности за 70 часов[4].

См. также[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «кевлар»

Примечания[править | править вики-текст]

Литература и источники[править | править вики-текст]

  • О. Лисов. «Кевлар — перспективный материал военного назначения» // «Зарубежное военное обозрение», № 2, 1986. стр.89-90.