kevlar

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.