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K E V L A R
“Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto
Kevlar: Caracterización de fabricación, y el
rendimiento en la separación aceite/agua.”
Yor man Zambrano S i lva
Estud iante de Ingen ier ía Química
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Colombia
Mate r i a l e s en I ngen i e r í a Qu ím ica
¿ Qué es el kevlar?Kevlar® es una marca registrada de Dupontque fue sintetizado por primera vez en 1965 porla química polaco-estadounidense StephanieKwolek (1923-2014) quien trabajaba para estaempresa.
Es una fibra orgánica de la familia de laspoliamidas aromáticas que comúnmente se lesconoce como Aramidas.
POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar.
La polimerización es un proceso químicopor el que los reactivos, monómeros seagrupan químicamente entre sí, dando lugara una molécula de gran peso,llamada polímero.
Las categorías principales son:
1. Polimerización poradición y condensación.
2. Polimerización de crecimiento en cadenay en etapas.
POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar.
La polimerización es un proceso químicopor el que los reactivos, monómeros seagrupan químicamente entre sí, dando lugara una molécula de gran peso,llamada polímero.
Las categorías principales son:
1. Polimerización poradición y condensación.
2. Polimerización de crecimiento en cadenay en etapas.
Polimerización por adición y condensación.
1. Por Adición.
La molécula de monómero pasa a formar parte del polímerosin pérdida de átomos
1. Por Condensación.
La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa aformar parte del polímero. Por lo general se pierde unamolécula pequeña, como agua
Polimerización por adición y condensación.
1. Por Adición.
La molécula de monómero pasa a formar parte del polímerosin pérdida de átomos
2. Por Condensación.
La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa aformar parte del polímero. Por lo general se pierde unamolécula pequeña, como agua
SÍNTESIS DEL KEVLAR
La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de unapolimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y eldicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico
La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de unapolimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y eldicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico
La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de unapolimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y eldicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico
La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de unapolimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y eldicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico
Solución
de
n-metil-pirrolidona y
cloruro de calcio
La reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su granexotermicidad. Luego se hace precipitar y se disuelve en ácidosulfúrico concentrado en el cual kevlar (y otras poliarilamidas) formauna solución cristalina que se emplea para precipitar o coagular lasfibras a la vez que se estiran mediante un sistema de hilado.
SÍNTESIS
Poliparafenileno Tereftalamida
El patrón demuestra que los componentesaromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.
El patrón demuestra que los componentesaromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.
TIPOS DE KEVLAREsencialmente hay dos tipos de fibras de kevlar:kevlar 29 y kevlar 49.
El kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene desu fabricación.
El kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van aembeber en una resina para formar un materialcompuesto.
Las fibras de kevlar 49 están tratadassuperficialmente para favorecer la unión con laresina
PROPIEDADES MECÁNICAS
PROPIEDADES MECÁNICAS
• Rigidez.
El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es deentorno a 80 GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49).6 El valor de un acerotípico es de 200 GPa.
• Resistencia.
El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno alos 3,5 GPa. En cambio el acero tiene una resistencia de 1,5 GPa.
PROPIEDADES MECÁNICAS
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
PROPIEDADES TÉRMICAS.
• El kevlar se descompone a altas temperaturas (entre 420 y 480°C)manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso atemperaturas cercanas a su temperatura de descomposición.
• El módulo elástico se reduce en torno a un 20 % cuando se empleala fibra a 180 grados Celsius durante 500 h. Esta propiedad, juntocon su resistencia química, hacen del kevlar un material muyutilizado en equipos de protección.
PROPIEDADES QUÍMICAS
ARTÍCULO
“Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto Kevlar:Caracterización de fabricación, y el rendimiento en la separaciónaceite/agua.”
Se realizó un análisis del rendimiento del Kevlar con respecto a sucapacidad de filtrar agua en una mezcla agua/aceite (n-hexano).
Obteniendo un rendimiento de 88.8% de filtro.
* Configuración experimental para la prueba de separación
APLICACIONESEl 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 MarsPathfinder.
• 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.
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.
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
GRACIASYorman Zambrano Si lva
Estudiante de Ingenier ía QuímicaUNIVERSIDAD DE PAMPLONA
