Historia
El Kevlar® o poliparafenileno tereftalamida es una poliamida
sintetizada por primera vez en 1965 por la química polaco-estadounidense
Stephanie Kwolek (1923-), quien trabajaba para DuPont.
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. Finalmente,
DuPont empezó a comercializarlo en 1972. Es muy resistente y su mecanización
resulta muy difícil. A finales de los años setenta, la empresa Azko desarrolló
una fibra con estructura química similar que posteriormente comercializó con el
nombre de Twaron.
Propiedades y características
-Propiedades mecánicas-
Rigidez
El kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de entorno a 80 GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49).6 El valor de un acero típico es de 200 GPa.
El kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de entorno a 80 GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49).6 El valor de un acero típico es de 200 GPa.
Resistencia
El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5 GPa.6 En cambio el acero tiene una resistencia de 1,5 GPa. La excepcional resistencia del kevlar (y de otras poliarilamidas similares) se debe a la orientación de sus cadenas moleculares, en dirección del eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida.
El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5 GPa.6 En cambio el acero tiene una resistencia de 1,5 GPa. La excepcional resistencia del kevlar (y de otras poliarilamidas similares) se debe a la orientación de sus cadenas moleculares, en dirección del eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida.
Elongación a rotura
El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 % (kevlar 29) y 2,4 % (kevlar 49)6 mientras que el acero rompe en torno al 1 % de su deformación.7 Esto hace que el kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor cantidad de energía que el acero antes de su rotura.
El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 % (kevlar 29) y 2,4 % (kevlar 49)6 mientras que el acero rompe en torno al 1 % de su deformación.7 Esto hace que el kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor cantidad de energía que el acero antes de su rotura.
Tenacidad
La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del kevlar es en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 del acero.7
La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del kevlar es en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 del acero.7
-Propiedades térmicas-
El kevlar se descompone a altas temperaturas (entre 420 y
480 grados Celsius) manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso a
temperaturas cercanas a su temperatura de descomposición.
El módulo elástico se reduce en torno a un 20 % cuando se
emplea la fibra a 180 grados Celsius durante 500 h.6 Esta propiedad, junto con
su resistencia química, hacen del kevlar un material muy utilizado en equipos
de protección.
-Otras propiedades-
Conductividad eléctrica baja; Alta resistencia química; Contracción
termal baja; Alta dureza; Estabilidad dimensional excelente; Alta resistencia
al corte.
Tipos
Kevlar 29 (K29): Es la familia original de productos de
Kevlar®, tiene propiedades similares con diferentes denieres y terminados,
estos hilos se usan en aplicaciones balísticas, cuerdas, cables, guantes
resistentes al corte, cascos, blindaje vehicular, mangueras automotrices,
llantas y refuerzos de hule.
Kevlar 49 (K49): Tiene un alto módulo, por lo que es
utilizado principalmente en cable de fibra óptica, procesamiento de telas,
refuerzo de plásticos, cuerdas, cables y materiales compuestos para la marina,
artículos deportivos yaplicaciones aeroespaciales.
Kevlar 100: Este tipo de Kevlar® se produce en hilos de
diferentes colores y son utilizados en cuerdas, cables, cintas, flejados,
guantes, prendas de vestir protectoras y artículos deportivos.
Kevlar 129: Estos hilos ligeros, de alto desempeño y alta
tenacidad son utilizados en equipo de motociclismo, accesorios de protección,
cuerdas, cables y mangueras de alta presión usadas en la industria del
petróleo.
Kevlar KM2: Tejidos de manera específica para cascos,
chalecos y equipo militar.
Kevlar KM2: PlusAlta
tenacidad, alta dureza y denier más fino que el KM2, usado en chalecos y cascos
para policía y milicia.
Usos
El kevlar ha desempeñado un papel significativo en muchos
usos críticos. Los cables de kevlar son tan fuertes como los cables de acero,
pero tienen sólo cerca del 20% de su peso lo que hace de este polímero una
excelente herramienta con múltiples utilidades.
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