El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida 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
500ºC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado
fundido.
Stephanie Kwolek trabajaba en un laboratorio para DuPont, 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".
La obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de
Herbert Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el
procesado.
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.
Una fibra de Kevlar es en
realidad un conjunto de cadenas de polímeros.
Aunque las cadenas del polímero de Kevlar son cadenas individuales, en realidad
sí están unidas formando un conjunto. Las cadenas individuales del polímero se
unen realmente por fuerzas electrostáticas que hay entre las moléculas,
conocidas como enlaces por puentes de hidrógeno, que se forman entre los grupos
de amidas polares en cadenas adyacentes.
En cuanto a los enlaces por puentes de hidrógeno, el Kevlar y el agua tienen
algo en común. En ambos compuestos, los átomos de oxígeno tienen una alta
densidad de electrones alrededor del núcleo. Puesto que los electrones se cargan
negativamente, los átomos de oxígeno tendrán una carga negativa leve. Por otra
parte, los átomos de hidrógeno tienen una densidad mucho más baja de electrones
alrededor del núcleo, teniendo, por tanto, una carga positiva parcial. El
hidrógeno y el oxígeno de diversas moléculas se atraen, formando el enlace por
puentes de hidrógeno.
Propiedades del Kevlar
Las propiedades de estos dos materiales van ligadas intrínsecamente a las
aplicaciones que podemos encontrar tanto en la industria como en la vida
cotidiana, las cuales se ven en el siguiente punto.
No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy
altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el
aceite de motores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y
son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición.
Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión,
además se cortan y se rasgan.
Fuerza dieléctrica inherente
En tensiones eléctricas muy elevadas, como cortocircuitos, a corto plazo los
productos de 18 a 40 V/mil de kV/mm (457 a 1015), dependiendo de tipo
de producto y grueso, proporcionan la protección necesaria y adecuada.
Dureza mecánica
Los productos de alta densidad de NOMEX® son fuertes, resistentes y (en los
grados más finos) flexibles, con buena resistencia al rasgado y a la abrasión.
Sometido a presión hidrostática, el Kevlar es 20 veces más fuerte que el acero.
Estabilidad termal
Las temperaturas hasta 200°C tienen poco o nada de efecto en las
características eléctricas y mecánicas de los productos y los
valores útiles se conservan en temperaturas considerablemente más altas.
Además, estas características útiles se mantienen por por lo menos 10 años de
exposición continua a 220°C de temperatura.
Compatibilidad química
es esencialmente inerte a la mayoría de los disolventes, y es totalmente
resistente a los ataques de ácidos y álcalis. Es compatible con todas las
clases de barnices y de pegamentos, de líquidos de transformadores, de aceites
lubricantes, y de refrigerantes. Puesto que los productos de no son
digestibles, no son atacados por insectos, hongos, etc.
Capacidades criogénicas
ha encontrado una gran aceptación en una variedad de usos criogénicos
debido a su estructura polimérica única. En el punto que hierve el nitrógeno
(77°K), los cartones prensados de papel de N resisten plenamete las
fuerzas de contracción/dilatación que aparecen.
Insensibilidad a la humedad
En equilibrio con un 95 por ciento de humedad relativa, los papeles de NOMEX® y
los cartones prensados mantienen un 90 por ciento de su fuerza dieléctrica,
mientras que muchas características mecánicas además mejoran.
Resistencia de la radiación
es esencialmente inafectado por 800 megarads (8Mgy) de radiación de
ionización y todavía conserva características mecánicas y eléctricas útiles
después de ocho veces esta exposición.
No toxicidad
Los productos no producen ninguna reacción tóxica conocida en seres
humanos o animales. Los productos no se derriten y, con un índice
limitador del oxígeno (LOI) en 220°C sobre 20,8 (el valor crítico para la
combustión en aire normal), no favorecen la combustión.
Aplicaciones del Kevlar
El Kevlar, en combinación con Nomex, es utilizado en una gran gama de productos
hoy en día. Entre ellos, es utilizado para los chalecos y cascos antibalas,
también en el desarrollo de cables ópticos, cordones para escalar, llantas,
partes para aviones, canoas, raquetas de tenis y más.
Actualmente DuPont comercializa dos tipos de Kevlar:
El Kevlar 29, de baja densidad y alta resistencia, se utiliza principalmente
para aplicaciones balísticas, cables y cuerdas.
El Kevlar 49, de baja densidad, alta resistencia y módulo elástico, se utiliza
para reforzar plásticos de materiales compuestos para aplicaciones
aeroespaciales, marina, automoción y otras aplicaciones industriales.
Protección para las fuerzas
armadas:
El Kevlar se utiliza para muchos usos militares que se extienden en muchos
ámbitos: la fragmentación y la protección antibalas, equipos antiminas, los
bolsos de los paracaídas del asiento del eyector y los guantes protectores,
entre otros. El Kevalar es hasta cinco veces más fuertes que el acero sobre una
base del igual peso, por ejemplo, los cascos de Kevalr son más resistentes a
los fragmentos de metralla que sus precursores de acero.
Los usos militares para el Kevlar incluyen el chaleco antibalas, toda la ropa
del uniforme militar, cascos, guantes, cargadores, portadores de explosivos e
incluso mantas balísticas.
Fuego y protección contra el calor:
se utiliza para la fabricación de la ropa protectora antiincendios que
se extienden desde los uniformes de la tripulación aérea hasta la ropa interior
de los soldados.
La comodidad que puede ser tejido o ser hecho a punto incluso, se
diseña específicamente para proporcionar transpiración. Además la ropa puede
ser teñida en colores de camuflaje a la reflexión infrarroja.
Cada explosión causada por
un misil, una bomba o una granada genera con frecuencia una bola de
fuego. La munición y el combustible aceleran más dicho fuego particularmente en
el interior de los aviones, vehículos de lucha armados y naves.
La ropa fabricada a apartir de
fibras de nomex tiene una excepcional durabilidad, de hasta cinco veces mayor
que el polyester/algodón usado para el mismo fin.
Aplicaciones eléctricas:
Dondequiera que haya una necesidad del aislamiento eléctrico, hay generalmente
productos de Nomex para satisfacer dichas necesidades. En sus variadas formas,
sobre todo los papeles y los cartones prensados, podemos usarlo para
aislamiento en transformadores, motores eléctricos, los generadores y todo tipo
de equipos eléctricos.
Aplicaciones eléctrónica
El papel y el cartón prensado de Nomex se utiliza en equipos electrónicos por
sus características ignífugas excepcionales. También ofrecen alta resistencia
térmical y resistencia. Se utilizan generalmente en interruptores y controles,
en dieléctricos, etc.
