Kevlar

Juárez Juárez Adriana


Stephanie se encontraba realizando experimentos con polímeros, cuando llegó a resultados que consideraba erróneos, esto es por que el Kevlar es una solución cristalina mientras que la mayoría de estos elementos son de consistencia viscosa.

Sus fibras consisten en largas cadenas de poliparafenileno tereftalamida.
Con la que se puede construir equipos ligeros, resistentes  y a los que no les afecta la corrosión.

El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500 C, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido.

Fue entonces cuando una científica llamada Stephanie Kwolek apareció con una idea brillante.
Stephanie trabajaba en un laboratorio, donde todos  los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como descubrió el Kevlar, una fibra química famosa por su uso en los chalecos antibalas.
Las fibras Kevlar están basadas en poliparafenileno tereftalamida, molécula rígida que facilita lograr una configuración de cadena totalmente extendida (recta). Asimismo, la molécula de poliparafenileno tereftalamida tiene una excelente resistencia a las altas temperaturas y a las llamas. Al ofrecer resistencia al calor, Kevlar protege contra riesgos térmicos de hasta 800 grados F.

proceso de fabricacion

Este solo puede ser procesado mediante el proceso de Friccion en solución:consiste en obtener la fibra desde la polimerización (porque se puede controlar a voluntad sus propiedades).

Lo que equivale que solo es posible procesarlo como fibra, ya que su resistencia mecánica y su estructura cristalina no permite realizar otro proceso de transformado.

Algunos datos curiosos...

*Lo descubrió  cuando se dio cuenta
de que una solución plástica que estudiaba
se comportaba de manera "diferente".
*Herbert Blades, solucionó el problema
de qué disolvente emplear para el procesado.
*DuPont empezó a comercializarlo en 1972.


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.

Propiedades mecánicas y físicas:

Conductividad eléctrica baja

Alta resistencia química

Contracción termal baja

Alta dureza

Estabilidad dimensional excelente

Alta resistencia al corte.


Alta fuerza extensible.

Alargamiento bajo o rigidez estructural.


Resistencia: El Kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5 GPa.6 El acero, por el contrario 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



Tenacidad: La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del Kevlar es en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 acero


Elongación a rotura:El Kevlar posee una elongación a rotura de entorno al 3,6% (Kevlar 29) y 2,4% (Kevlar 49)6 mientras que el acero rompe entorno al 1% de su deformación7 . Esto hace que el Kevlar sea un  más tenaz y absorba mucha mayormaterial cantidad de energía que el acero antes de su rotura.



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 (Kevlar29) y 120 (Kevlar49)6 . El valor de un acero típico es de 200 GPa.


Propiedades generales

Varias de las propiedades de Kevlar son consistentes entre los tres grados. La densidad relativa es de 1,44 o ligeramente superior. Todos Kevlar es altamente resistente a la llama, de corte y de productos químicos. Los tres grados son bajos en la conductividad eléctrica y la contracción térmica. Alta tenacidad Kevlar significa que puede absorber una gran cantidad de energía antes de romperse. Cuando se expone a cambios de temperatura y otras condiciones atmosféricas, Kevlar mantiene sus dimensiones, así, a que se refiere como una excelente estabilidad dimensional. Las propiedades que varían entre los tres grados son resistencia, módulo y elongación.

Resistencia a la Tracción Máxima
Kevlar tiene una alta resistencia a la tracción en peso bajo, lo que significa que puede manejar una gran cantidad de tensión sin destrozar. Esta medida se expresa en gigapascales (GPa). Kevlar 29 de resistencia a la tracción es de 3,6 GPa. Kevlar 49 de fuerza varía entre 3,6 y 4,1 GPa mientras Kevlar 149 mide 3,4 GPa. La fuerza de los enlaces entre cadenas que componen las cuentas de Kevlar para poder de la fibra.

Alto Módulo
Kevlar tiene un alto módulo o rigidez estructural, lo que significa que no se flexiona o dobla fácilmente por la fuerza aplicada. También se mide en gigapascales, el módulo de tracción de los tres grados son: 83 GPa para el Kevlar 29, 131 GPa para el Kevlar 49 y 186 GPa para Kevlar 149.

Alargamiento baja para romper Peso
Expresado en porcentaje de la longitud original de la fibra, el alargamiento a rotura de peso representa la longitud de la fibra en su punto de ruptura. Kevlar tiene un porcentaje bajo. Kevlar 29 de alargamiento a la tracción es de cuatro por ciento. Kevlar 49 de elongación es de 2,8 por ciento y Kevlar 149 es un dos por ciento.

Propiedades térmicas y químicas:

El Kevlar descompone a altas temperaturas (420-480 grados centígrados) manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas cercanas a su temperatura de descomposición.
El módulo elástico se reduce entorno a un 20% cuando se emplea la fibra a 180 grados centígrados durante 500 h.
Estas propiedades junto con su resistencia química hacen del Kevlar un material muy utilizado en equipos de protección.


Buena resistencia a disolvente y aceites.


Fácilmente atacables por ácidos y bases fuertes.

A diferencia de la fibra de carbono y vidrio, presentan una gran absorción de humedad en condiciones ambientales, en detrimento de sus propiedades mecánicas.

Aplicaciones

•Neumáticos funcionales que funcionan desinflados

•Chaleco antibalas.


•Botas de alta montaña.

•Coderas y rodilleras de alta resistencia

•Trajes espaciales

•Chaquetas e impermeables.

•Cuerdas.

•Bolsas de aire.

•Hilo para coser.

•Guantes contra cortes, raspones y otras lesiones.

•Guantes aislantes térmicos.

•Kayaks resistencia de impacto, sin peso adicional.

•Esquís, cascos y raquetas fuertes y ligeros.