ოთხი მაღალი ხარისხის ბოჭკოდან ერთ-ერთი: არამიდის ბოჭკო

არამიდის ბოჭკო, არომატული პოლიამიდის ბოჭკოს შემოკლებული სახელი, შედის ჩინეთში განვითარებისთვის პრიორიტეტულ ოთხ მაღალი ხარისხის ბოჭკოს შორის, ნახშირბადის ბოჭკოსთან, ულტრამაღალი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის ბოჭკოსთან (UHMWPE) და ბაზალტის ბოჭკოსთან ერთად. ჩვეულებრივი ნეილონის მსგავსად, არამიდის ბოჭკო პოლიამიდის ბოჭკოების ოჯახს მიეკუთვნება, რომლის მთავარ მოლეკულურ ჯაჭვში ამიდური ბმებია. მთავარი განსხვავება შეერთებაშია: ნეილონის ამიდური ბმები დაკავშირებულია ალიფატურ ჯგუფებთან, ხოლო არამიდის ბმები დაკავშირებულია ბენზოლის რგოლებთან. ეს განსაკუთრებული მოლეკულური სტრუქტურა არამიდის ბოჭკოს ანიჭებს უკიდურესად მაღალ ღერძულ სიმტკიცეს (>20cN/dtex) და მოდულს (>500GPa), რაც მას მაღალი კლასის კაბელების გამაგრების სასურველ მასალად აქცევს.

არამიდის ბოჭკოს სახეობები

არამიდის ბოჭკოძირითადად მოიცავს მთლიანად არომატულ პოლიამიდურ ბოჭკოებს და ჰეტეროციკლური არომატული პოლიამიდის ბოჭკოებს, რომლებიც შემდგომში შეიძლება დაიყოს ორთო-არამიდად, პარა-არამიდად (PPTA) და მეტა-არამიდად (PMTA). მათ შორის, მეტა-არამიდი და პარა-არამიდი ინდუსტრიალიზებულია. მოლეკულური სტრუქტურის თვალსაზრისით, ამ ორს შორის მთავარი განსხვავება მდგომარეობს ნახშირბადის ატომის პოზიციაში ბენზოლის რგოლში, რომელსაც ამიდური ბმა უკავშირდება. ეს სტრუქტურული განსხვავება იწვევს მნიშვნელოვან განსხვავებებს მექანიკურ თვისებებსა და თერმულ სტაბილურობაში.

პარა-არამიდი

პარა-არამიდი, ანუ პოლი(p-ფენილენტერეფტალამიდი) (PPTA), რომელიც ჩინეთში ასევე ცნობილია როგორც Aramid 1414, არის წრფივი მაღალი პოლიმერი, რომლის ამიდური ბმების 85%-ზე მეტი პირდაპირ კავშირშია არომატულ რგოლებთან. კომერციულად ყველაზე წარმატებული პარა-არამიდის პროდუქტებია DuPont-ის Kevlar® და Teijin-ის Twaron®, რომლებიც დომინირებენ გლობალურ ბაზარზე. ეს იყო პირველი ბოჭკო, რომელიც წარმოებული იქნა თხევადი კრისტალური პოლიმერის დაწნული ხსნარის გამოყენებით, რამაც მაღალი ხარისხის სინთეზური ბოჭკოების ახალი ერა დაიწყო. მექანიკური თვისებების თვალსაზრისით, მისი დაჭიმვის სიმტკიცე შეიძლება მიაღწიოს 3.0–3.6 GPa-ს, ელასტიურობის მოდულს 70–170 GPa-ს, ხოლო გაწყვეტის დროს წაგრძელებას 2–4%. ეს განსაკუთრებული მახასიათებლები მას შეუცვლელ უპირატესობებს ანიჭებს ოპტიკური კაბელის გამაგრებაში, ბალისტიკურ დაცვასა და სხვა სფეროებში.

მეტა-არამიდი

მეტა-არამიდი, ანუ პოლი(მ-ფენილენ იზოფთალამიდი) (PMTA), რომელიც ჩინეთში ასევე ცნობილია როგორც არამიდი 1313, წამყვანი მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი ორგანული ბოჭკოა. მისი მოლეკულური სტრუქტურა შედგება ამიდური ჯგუფებისგან, რომლებიც აკავშირებენ მეტა-ფენილინის რგოლებს და ქმნიან ზიგზაგისებრ ხაზოვან ჯაჭვს, რომელიც სტაბილიზირებულია ძლიერი მოლეკულათშორისი წყალბადური ბმებით 3D ქსელში. ეს სტრუქტურა ბოჭკოს ანიჭებს შესანიშნავ ცეცხლგამძლეობას, თერმულ სტაბილურობას და რადიაციისადმი მდგრადობას. ტიპიური პროდუქტია DuPont-ის Nomex®, რომლის შემზღუდველი ჟანგბადის ინდექსი (LOI) არის 28–32, მინის გადასვლის ტემპერატურა დაახლოებით 275°C და უწყვეტი მუშაობის ტემპერატურა 200°C-ზე მეტი, რაც მას ფართოდ გამოყენებას ხდის ცეცხლგამძლე კაბელებსა და მაღალი ტემპერატურის საიზოლაციო მასალებში.

არამიდის ბოჭკოს გამორჩეული თვისებები

არამიდის ბოჭკო გამოირჩევა ულტრამაღალი სიმტკიცით, მაღალი მოდულით, სითბოსადმი მდგრადობით, მჟავასა და ტუტესადმი მდგრადობით, დაბალი წონით, იზოლაციით, დაბერებისადმი მდგრადობით, ხანგრძლივი სიცოცხლის ციკლით, ქიმიური სტაბილურობით, წვის დროს გამდნარი წვეთების არარსებობით და არატოქსიკური აირის გამოყოფით. კაბელის გამოყენების თვალსაზრისით, პარა-არამიდი თერმული წინააღმდეგობის მხრივ მეტა-არამიდს აჯობებს, -196-დან 204°C-მდე უწყვეტი ექსპლუატაციის ტემპერატურის დიაპაზონით და 500°C-ზე დაშლის ან დნობის არარსებობით. პარა-არამიდის ყველაზე აღსანიშნავი თვისებებია ულტრამაღალი სიმტკიცე, მაღალი მოდული, სითბოსადმი მდგრადობა, ქიმიური მდგრადობა და დაბალი სიმკვრივე. მისი სიმტკიცე აღემატება 25 გ/დტექს - 5-6-ჯერ მეტი მაღალი ხარისხის ფოლადის, 3-ჯერ მეტი მინაბოჭკოვანი მასალის და ორჯერ მეტი მაღალი სიმტკიცის ნეილონის სამრეწველო ძაფის სიმტკიცეზე. მისი მოდული 2-3-ჯერ მეტია ფოლადის ან მინაბოჭკოვანი მასალისა და 10-ჯერ მეტი მაღალი სიმტკიცის ნეილონისა. ის ორჯერ უფრო მტკიცეა, ვიდრე ფოლადის მავთული და მხოლოდ დაახლოებით 1/5-ით ნაკლებია, რაც მას განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის ოპტიკურ კაბელებში, წყალქვეშა კაბელებში და სხვა მაღალი კლასის კაბელების გამაგრებისთვის.

არამიდის ბოჭკოს მექანიკური თვისებები

მეტა-არამიდი არის მოქნილი პოლიმერი, რომლის გატეხვის სიმტკიცე უფრო მაღალია, ვიდრე ჩვეულებრივი პოლიესტერი, ბამბა ან ნეილონ. მას აქვს მაღალი წაგრძელების სიჩქარე, რბილი შეხება, კარგი ბრუნვის უნარი და შეიძლება წარმოიქმნას მოკლე ბოჭკოებად ან სხვადასხვა დენიერის ძაფებად. მისი დატრიალება შესაძლებელია ქსოვილებად და უქსოვოდ სტანდარტული ტექსტილის დანადგარების გამოყენებით და დამუშავება სხვადასხვა ინდუსტრიის დამცავი ტანსაცმლის საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად. ელექტრო იზოლაციაში მეტა-არამიდის ცეცხლგამძლე და სითბოს მდგრადი თვისებები გამოირჩევა. 28-ზე მეტი LOI-ით, ის აღარ გააგრძელებს წვას ალიდან გამოსვლის შემდეგ. მისი ცეცხლგამძლეობა მისი ქიმიური სტრუქტურის თანდაყოლილია, რაც მას მუდმივად ცეცხლგამძლე ხდის - მდგრადია რეცხვის ან ხანგრძლივი გამოყენების გამო შესრულების დაკარგვის მიმართ. მეტა-არამიდს აქვს შესანიშნავი თერმული სტაბილურობა, უწყვეტი გამოყენებით 205°C-ზე და ძლიერი სიმტკიცის შენარჩუნებით 205°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზეც კი. მისი დაშლის ტემპერატურა მაღალია და ის არ დნება ან არ წვეთდება მაღალ ტემპერატურაზე, მხოლოდ 370°C-ზე მეტ ტემპერატურაზე იწყებს კარბონიზაციას. ეს თვისებები მას იდეალურს ხდის მაღალი ტემპერატურის ან ცეცხლგამძლე კაბელების იზოლაციისა და გამაგრებისთვის.

არამიდის ბოჭკოს ქიმიური სტაბილურობა

მეტა-არამიდს შესანიშნავი მდგრადობა აქვს ქიმიკატების უმეტესობისა და კონცენტრირებული არაორგანული მჟავების მიმართ, თუმცა მგრძნობიარეა კონცენტრირებული გოგირდის და აზოტის მჟავების მიმართ. მას ასევე კარგი ტუტე მდგრადობა აქვს ოთახის ტემპერატურაზე.

არამიდის ბოჭკოს რადიაციული წინააღმდეგობა

მეტა-არამიდი გამორჩეულ რადიაციულ მდგრადობას ავლენს. მაგალითად, 1.2×10⁻² W/cm² ულტრაიისფერი სინათლის და 1.72×10⁸ რადიალური გამა სხივების ხანგრძლივი ზემოქმედებისას, მისი სიმტკიცე უცვლელი რჩება. რადიაციული მდგრადობის ეს შესანიშნავი თვისება განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის მას ბირთვულ ელექტროსადგურებსა და კოსმოსურ ხომალდებში გამოსაყენებელი კაბელებისთვის.

არამიდის ბოჭკოს გამძლეობა

მეტა-არამიდი ასევე შესანიშნავ ცვეთასა და ქიმიურ მდგრადობას ავლენს. 100 რეცხვის შემდეგ, ადგილობრივი წარმოების მეტა-არამიდისგან დამზადებული ქსოვილი ინარჩუნებს თავდაპირველი ცვეთისადმი სიმტკიცის 85%-ზე მეტს. საკაბელო მონტაჟის შემთხვევაში, ეს გამძლეობა უზრუნველყოფს ხანგრძლივ მექანიკურ და ელექტრულ სტაბილურობას.

არამიდის ბოჭკოს გამოყენება

არამიდის ბოჭკო ფართოდ გამოიყენება ჩინეთის აერონავტიკის, საავტომობილო, ელექტრომექანიკური, სამშენებლო და სპორტული ინდუსტრიებში მისი შესანიშნავი მექანიკური თვისებების, მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადობისა და ქიმიური სტაბილურობის გამო. იგი ითვლება მაღალეფექტური ინდუსტრიების მომავალი განვითარების ძირითად მასალად. კერძოდ, არამიდი შეუცვლელ როლს ასრულებს საკომუნიკაციო ოპტიკური კაბელების, დენის კაბელების, მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი კაბელების, წყალქვეშა კაბელების და სპეციალური კაბელების სფეროებში.

აერონავტიკისა და სამხედრო სფეროები

არამიდის ბოჭკოს ახასიათებს დაბალი სიმკვრივე, მაღალი სიმტკიცე და შესანიშნავი კოროზიისადმი მდგრადობა. ის ფართოდ გამოიყენება აერონავტიკის სატრანსპორტო საშუალებების სტრუქტურულ კომპონენტებში, როგორიცაა რაკეტის ძრავის კორპუსები და ფართოზოლოვანი რადომის სტრუქტურები. მისი კომპოზიტური მასალები ავლენს შესანიშნავ დარტყმისადმი მდგრადობას და ელექტრომაგნიტური ტალღების გამჭვირვალობას, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს თვითმფრინავის წონას და ზრდის უსაფრთხოებას. თავდაცვის სექტორში არამიდი გამოიყენება ტყვიაგაუმტარ ჟილეტებში, ჩაფხუტებსა და აფეთქებისადმი მდგრად კონტეინერებში, რაც მას წამყვან მასალად აქცევს მსუბუქი სამხედრო დაცვის შემდეგი თაობისთვის.

მშენებლობისა და ტრანსპორტის სფეროები

სამშენებლო ინდუსტრიაში, არამიდის ბოჭკო გამოიყენება სტრუქტურული გამაგრებისა და ხიდისებრი საკაბელო სისტემებისთვის მისი მსუბუქი წონის, მოქნილობისა და კოროზიისადმი მდგრადობის გამო. ის განსაკუთრებით ეფექტურია არარეგულარული სტრუქტურების გამაგრებაში. ტრანსპორტირებაში, არამიდი გამოიყენება ავტომობილებისა და თვითმფრინავების საბურავების ქსოვილებში. არამიდით გამაგრებული საბურავები გამოირჩევა მაღალი სიმტკიცით, ჩხვლეტისადმი მდგრადობით, სითბოსადმი მდგრადობით და ხანგრძლივი ექსპლუატაციის ვადით, რაც აკმაყოფილებს თანამედროვე მაღალსიჩქარიანი სატრანსპორტო საშუალებებისა და თვითმფრინავების მუშაობის მოთხოვნებს.

ელექტრო, ელექტრონიკის და საკაბელო ინდუსტრია

არამიდის ბოჭკოს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს ელექტრონიკის, ელექტრონიკის და მავთულხლართებისა და კაბელების წარმოების სექტორებში, განსაკუთრებით შემდეგ სფეროებში:

ოპტიკურ კაბელებში დაჭიმვის ელემენტები: მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცისა და მოდულის წყალობით, არამიდის ბოჭკო საკომუნიკაციო ოპტიკურ კაბელებში დაჭიმვის ელემენტის როლს ასრულებს, იცავს ნაზ ოპტიკურ ბოჭკოებს დაჭიმვის ქვეშ დეფორმაციისგან და უზრუნველყოფს სიგნალის სტაბილურ გადაცემას.

კაბელების გამაგრება: სპეციალურ კაბელებში, წყალქვეშა კაბელებში, დენის კაბელებსა და მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრად კაბელებში, არამიდი ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც ცენტრალური გამაგრების ელემენტი ან ჯავშნის ფენა. ლითონის გამაგრებასთან შედარებით, არამიდი უზრუნველყოფს უმაღლეს სიმტკიცეს დაბალი წონით, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის კაბელის დაჭიმვის სიმტკიცეს და მექანიკურ სტაბილურობას.

იზოლაცია და ცეცხლგამძლეობა: არამიდის კომპოზიტებს აქვთ შესანიშნავი დიელექტრიკული და თერმული სტაბილურობა. ისინი ფართოდ გამოიყენება კაბელების იზოლაციის ფენებში, ცეცხლგამძლე გარსებსა და ჰალოგენისგან თავისუფალ, დაბალი კვამლის გამომყოფ გარსებში. არამიდის ქაღალდი, იზოლირებული ლაქით გაჟღენთვის შემდეგ, ბუნებრივ ქარსთან არის შერწყმული მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრად ძრავებსა და ტრანსფორმატორებში გამოსაყენებლად.

ცეცხლგამძლე და რკინიგზის სატრანზიტო კაბელები: არამიდის ბოჭკოს თანდაყოლილი ცეცხლგამძლეობა და სითბოსადმი მდგრადობა მას იდეალურს ხდის გემების კაბელებში, რკინიგზის სატრანზიტო კაბელებში და ბირთვული დანიშნულების ცეცხლგამძლე კაბელებში გამოსაყენებლად, სადაც უსაფრთხოების სტანდარტები მკაცრია.

ელექტრომაგნიტური თავსებადობა და მსუბუქი წონა: არამიდის შესანიშნავი ელექტრომაგნიტური გამჭვირვალობა და დაბალი დიელექტრიკული მუდმივა მას შესაფერისს ხდის ელექტრომაგნიტური დამცავი ფენებისთვის, რადარის რადომებისთვის და ოპტოელექტრონული ინტეგრაციის კომპონენტებისთვის, რაც ხელს უწყობს ელექტრომაგნიტური თავსებადობის გაუმჯობესებას და სისტემის წონის შემცირებას.

სხვა აპლიკაციები

არომატული რგოლების მაღალი შემცველობის გამო, არამიდის ბოჭკო უზრუნველყოფს გამორჩეულ ქიმიურ სტაბილურობას და კოროზიისადმი მდგრადობას, რაც მას შესაფერისს ხდის საზღვაო თოკებისთვის, ნავთობის საბურღი კაბელებისთვის და საჰაერო გადაცემის ოპტიკური კაბელებისთვის მკაცრ გარემოში. ის ასევე ფართოდ გამოიყენება პრემიუმ კლასის სპორტულ აღჭურვილობაში, დამცავ აღჭურვილობასა და საავტომობილო სამუხრუჭე ხუნდებში და სულ უფრო ხშირად გამოიყენება, როგორც აზბესტის ეკოლოგიურად სუფთა ალტერნატივა დალუქვისა და იზოლაციის აპლიკაციებში, თბოიზოლაციის პანელებსა და სხვა დალუქვის კომპონენტებში, რაც უზრუნველყოფს როგორც მუშაობას, ასევე გარემოსდაცვით უსაფრთხოებას.