Was ist Kevlar?

Kevlar, Anfang der 1960er Jahre entwickelt, ist eine neue hochtechnologische Kunstfaser. Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften gilt sie als eines der idealen kugelsicheren Materialien und hat sich im Schutzbereich gut bewährt. Also, was ist Kevlar? Warum hat es eine derartige ballistische Leistung? Wofür wird es in unserem Leben normalerweise verwendet? Die Erklärung dieser Fragen sollte mit der molekularen Struktur von Kevlar und dem Prinzip der Kugelfestigkeit beginnen.

1. Molekularstruktur von Kevlar

Kevlar wurde ursprünglich von der US-amerikanischen Firma DuPont entwickelt. Es handelt sich um ein hochmolekulares Polymer aus p-Phenylenendiamin und Paraphthaloylechlorid, mit dem chemischen Namen Polyterephthalamid.

Seine molekulare Formel ist (C14H10O2N2)n, was bedeutet, dass C14H10O2N2 die Rolle von Syntheseeinheiten spielt. Die Einheiten wiederholen sich und sind miteinander verbunden, um Ketten zu bilden, und dann richten sich diese Ketten parallel aus, um durch Wasserstoffbrücken ein größeres Netzwerk zu bilden, was dem Material seine überaus hohe Zugfestigkeit verleiht.

Die molekulare Struktur von Kevlar bestimmt, dass es starke Wärme- und Feuerbeständigkeit aufweist, mit einem Schmelzpunkt von bis zu 371 Grad. Es ist außerdem leichtgewichtig und hat eine Zugfestigkeit, die etwa acht Mal höher ist als die eines Stahlseils.

Kevlar-Fasern werden normalerweise in zwei Schritten hergestellt:

1) Polymerisation von p-Phenylenendiamin und Paraphthaloylechlorid zur Bildung von Polyterephthoylterephthalamid (PPTA).

2) Auflösen der Polymerketten in Lösungsmitteln und anschließendes Verbinden dieser Ketten durch Wasserstoffbrücken, um das endgültige netzförmige Fasermaterial zu bilden.

Wie bereits erwähnt, unterscheidet sich Kevlar im Gegensatz zu harten ballistischen Materialien wie Keramik und Metallen durch hohe Festigkeit, große Zähigkeit und Zugfestigkeit aufgrund der engen Bindung chemischer Verbindungen in den Molekülen. Bei einem Aufprall wandeln sich die Kollisionskräfte der Kugeln gegen die Faserschicht in Zugkraft und Scherkräfte um, wobei die durch die Kugeln erzeugte Aufprallkraft auf die Umgebung des Aufprallpunkts verteilt wird, wodurch der größte Teil der kinetischen Energie verbraucht wird. Die Anwendung von Kevlar im Bereich des Schutzes hat die schützenden Eigenschaften verschiedener kugelsicherer Produkte erheblich verbessert, während ihr Gewicht stark reduziert wurde, was einen großen Fortschritt im Bereich des Schutzes darstellt.

1. Anwendung von Kevlar

Durch gute Wärmebeständigkeit, Zugfestigkeit und hohe Stärke wird Kevlar bereits in vielfältigen Alltagsprodukten und Schutzwesten eingesetzt, wie Trinkhalmen, Sicherheitshandschuhen, Schiffstrossen, Rennfahreranzügen, Hitze schützenden Kleidung für Feuerwehrleute im Alltag, sowie militärischen Panzerwesten, Hartpanzerplatten und Helmen. Die Anwendung von Kevlar hat unser Leben erheblich erleichtert und den Fortschritt in der Fertigungsindustrie gefördert.

Kevlar hat jedoch zwei gravierende Nachteile:

1) Empfindlich gegenüber UV-Licht. Es degradiert, wenn es dem UV-Licht ausgesetzt ist.

2) Leicht hydrolysierbar, selbst in einer trockenen Umgebung nimmt es Luftfeuchtigkeit auf und hydrolysiert allmählich.

Daher sollte aramidernes Equipment nicht langfristig in Umgebungen mit starkem UV-Licht und hoher Luftfeuchtigkeit verwendet oder gelagert werden, da dies die Lebensdauer erheblich verringern würde.

Obiges ist die gesamte Erläuterung zu Kevlar. Wenn noch Fragen vorhanden sind, sind wir gerne bereit, kontaktiert zu werden.