Las poliamidas aromáticas son macromoléculas lineales compuestas de anillos aromáticos unidos por enlaces amida, en las que al menos el 85 % de los enlaces amida están conectados directamente a dos anillos aromáticos y menos del 50 % de los enlaces amida pueden estar reemplazados por enlaces imida. Las fibras fabricadas a partir de estos polímeros de poliamida aromática de cadena larga se conocen comofibras de aramida.
Se disuelve cloruro de isoftaloilo en tetrahidrofurano y luego se añade a temperatura ambiente a una solución acuosa vigorosamente agitada de m-fenilendiamina y carbonato de sodio. La reacción de policondensación ocurre rápidamente en la interfaz en unos pocos minutos, durante los cuales el ácido generado es neutralizado por carbonato de sodio. Después de enfriar, separar, lavar y secar, se obtiene el polímero de poli(m-fenilenisoftalamida).
Utilizando dimetilformamida (DMF) o dimetilacetamida (DMAc) como disolvente, la m-fenilendiamina se disuelve con una pequeña cantidad de aceptor de ácido y se enfría a 0-1°C. Luego se añade lentamente cloruro de isoftaloílo bajo agitación continua. Una vez completada la reacción, se añade agua para precipitar el polímero. El sólido se filtra, se lava y se seca para obtener poli(m-fenilenisoftalamida).
El polímero se disuelve en DMF o DMAc que contiene ciertos cloruros para preparar la pasta de hilatura. A continuación, la solución se centrifuga mediante centrifugación en seco. Las fibras hiladas contienen sales inorgánicas en la superficie y se lavan repetidamente con agua. Posteriormente, las fibras se estiran 4-5 veces a 300°C. Con este método se pueden producir tanto hilos de filamentos como fibras cortadas.
La masa de hilado se controla a 22°C y se extruye a través de una hilera con orificios de 0,07 mm y 34.000 capilares en un baño de coagulación a 60°C que contiene DMAc y cloruro de calcio (densidad: 1,366 g/cm³). Las fibras nacientes se lavan, se estiran de 2 a 3 veces en agua caliente, se secan con rodillos calentados y se estiran nuevamente de 1,5 a 1,8 veces en una placa caliente a 320 °C para obtener productos finales, principalmente fibras cortadas.
La resistencia a la tracción y la tenacidad de Aramid 1313 son comparables a las de las fibras de nailon y poliéster.
La contracción en aire seco a 260°C es de aproximadamente el 1,7% y de alrededor del 2% en agua hirviendo. Las telas termofijadas prácticamente no encogen en agua hirviendo.
Aramid 1313 es inherentemente retardante de llama. Sólo arde cuando se expone a la llama directa y se autoextingue una vez que se retira la llama.
Aramid 1313 es resistente a la mayoría de los ácidos, aunque la exposición prolongada al ácido clorhídrico, nítrico o sulfúrico puede reducir la resistencia. También es estable frente a los álcalis, excepto las bases fuertes como el hidróxido de sodio en caso de exposición prolongada. Muestra buena resistencia a la lejía, agentes reductores, fenol, ácido fórmico y muchos disolventes orgánicos como la acetona.
Las fibras huecas fabricadas con Aramid 1313 también se pueden utilizar en la desalinización basada en principios de ósmosis inversa.
Fibra de poli(p-fenileno tereftalamida) (PPTA) – Aramida 1414
Fórmula estructural química de PPTA.
Aramid 1414 (conocida comercialmente comoKevlar®) fue introducida por primera vez en 1972 por DuPont como una fibra de poliamida aromática de alta resistencia desarrollada principalmente para refuerzo de neumáticos y otros productos de caucho.
Los monómeros utilizados son cloruro de tereftaloilo y p-fenilendiamina. La polimerización se lleva a cabo mediante policondensación en solución a baja temperatura utilizando disolventes débilmente básicos como hexametilfosforamida (HMPA), DMAc o N-metil-2-pirrolidona (NMP). Comúnmente se usa un sistema de solventes mixtos de HMPA y NMP (1:2 en peso) para lograr un mayor peso molecular.
La polimerización se lleva a cabo entre 0 y 20 °C en condiciones estrictamente anhidras. Después de la reacción, el polímero se precipita en agua, se filtra, se lava, se pulveriza y se seca para obtener un polímero formador de fibras.
La pasta de hilatura se calienta a 70-90°C y se extruye a través de una hilera, pasando a través de un espacio de aire de 0,52 cm antes de entrar en un baño de coagulación a aproximadamente 10°C que contiene 20-27% de ácido sulfúrico.
Debido al alto grado de orientación molecular, las fibras nacientes no requieren trefilado adicional y ya presentan excelentes propiedades. Después de un cuidadoso lavado y secado a 150°C, se pueden utilizar como fibras para cordones de neumáticos.
Las fibras aromáticas de poliamida (fibras de aramida) representan una clase líder de materiales de alto rendimiento. Con una excelente resistencia mecánica, resistencia al calor, estabilidad química y propiedades funcionales únicas, desempeñan un papel irremplazable en muchas industrias. Desde Aramid 1313 en filtración de alta temperatura y prendas de protección hasta Aramid 1414 en refuerzos y compuestos de neumáticos, estos materiales continúan impulsando el avance tecnológico en aplicaciones de alto rendimiento.
