La poli (p-fenilen tereftalamida) ( PPD-T ) es un polímero termoplástico que consta de anillos aromáticos separados por grupos amida . Pertenece a la familia de fibras de aramidas .
PPD-T se comercializa con el nombre comercial de Kevlar . Esta última, como otras fibras textiles , no forma parte de los plásticos .
En 1964, la empresa Du Pont de Nemours encargó a Stephanie Kwolek que desarrollara un material que pudiera reemplazar el cable de acero en los neumáticos de los automóviles. Junto con Herbert Blades, terminó creando accidentalmente Kevlar, una fibra sintética que en última instancia era cinco veces más fuerte que el acero y mucho más ligera. Hoy en día, el kevlar se utiliza en todo, desde utensilios de cocina hasta naves espaciales.
La empresa elige llamar a este polímero "Kevlar". Se comercializó en 1971. Desde entonces, la patente expiró y aparecieron productos competidores como el Twaron de Teijin .
El kevlar es una fibra sintética que presenta muy buenas propiedades mecánicas en tracción ( resistencia a la rotura de 3.100 MPa y módulo entre 70 y 125 GPa ) y fatiga. Sin embargo, no es tan eficiente como la fibra de carbono que puede alcanzar una resistencia a la tracción de 7000 MPa (fibras de muy alta resistencia) y un módulo de 520 GPa (fibras de muy alto módulo).
El kevlar tiene una red de enlaces de hidrógeno entre las cadenas del polímero que le confiere una gran rigidez.
La resistencia específica a la tracción (relacionada con la densidad) es mayor que la del acero , pero menor que la de las fibras de carbono o Dyneema .
Debido a la presencia del grupo fenilo en la molécula PPD-T, no hay rotación libre alrededor del enlace carbono-nitrógeno , la conformación s-cis es imposible ( impedimento estérico ). La conformación s-trans es, por tanto, la más generalmente observada. Las cadenas están bien alineadas, regulares y orientadas. Como resultado, el Kevlar es muy cristalino , lo que explica su rigidez ( E ) y su resistencia a la rotura (σ).
Hay varios grados de Kevlar: Kevlar, Kevlar 52, Kevlar 49, etc.
Cualidades:
Valores predeterminados:
El PPD-T tiene varias propiedades interesantes, como resistencia al calor (soporta temperaturas de hasta 400 ° C , se descompone por encima) , alargamiento o cizallamiento . Por tanto, se utiliza en muchos campos donde se buscan estas características:
Antes de la década de 1970 , la mayoría de los chalecos antibalas estaban hechos de acero, lo que los hacía pesados y voluminosos. La aparición del Kevlar de la empresa Du Pont permitió el desarrollo de un nuevo tipo de chaleco antibalas flexible y mucho más ligero, siendo este material también más resistente que el acero. Sin embargo, este material estaba destinado originalmente para el refuerzo de neumáticos y se desconocían sus capacidades antibalísticas reales. El gran potencial de este nuevo polímero impulsó al Instituto Nacional Estadounidense de Justicia a realizar una investigación dividida en cuatro fases. El primero fue probar la fibra de Kevlar para averiguar si podía detener una bala . El segundo fue averiguar qué grosor de Kevlar se necesitaba según la velocidad y el tipo de proyectil. Esta fase permitió así la creación del primer prototipo capaz de proteger contra las principales amenazas de los policías de la época, es decir los calibres .38 Special y .22 Long Rifle .
En 1973, investigadores del Arsenal de Edgewood del Ejército de EE. UU. Desarrollaron una armadura corporal hecha de siete capas de Kevlar para pruebas de campo. Estas pruebas permitieron demostrar la gran pérdida de resistencia del Kevlar cuando estaba húmedo o expuesto a los rayos ultravioleta, incluso mediante la simple exposición al sol. Además, los agentes de limpieza en seco y los blanqueadores también disminuyeron las propiedades antibalísticas del Kevlar después de múltiples usos. Para abordar estos problemas, los chalecos antibalas ahora están cubiertos con un material resistente al agua, a los rayos UV y a los agentes de limpieza.
La síntesis de poli (p-fenilentereftalamida) consiste en la policondensación de p -fenilendiamina (PPD) (o su clorhidrato ) y de cloruro de tereftaloílo , en medio disolvente y a muy baja temperatura.