Aramid

Aramid ist ein starkes, hitzebeständiges synthetisches Material, das 1961 von der Amerikanerin Stephanie Kwolek entwickelt wurde. Es wird in der Luftfahrtindustrie und im Militär verwendet, zur Herstellung von kugelsicheren Westen und als Asbestersatz. Der Name entstand durch die Verkürzung des Namens „aromatisches Polyamid“.

Es wird durch das Aufwickeln von starkem Faden aus einer Flüssiglösung hergestellt, was durch die ionische Komponente der Reaktionsmischung (Calciumchlorid) ermöglicht wird, die sich an die Wasserstoffbrückenbindungen der Amidgruppe bindet, und durch die Wahl des organischen Lösungsmittels (N-Methylpyrrolidon).

Zu den größten Vorteilen von Aramid gehört zum Beispiel, dass es schwer entflammbar ist und auch die Tatsache, dass es sich um ein nicht leitendes Material handelt. Zudem kann man seine hohe Festigkeit und hohen Young Modulus der Elastizität hervorheben. Weiter kann man erwähnen, dass es empfindlich auf ultraviolette Strahlung reagiert oder dass es in Fabriken bei erhöhten Temperaturen gut verarbeitet werden kann. Zu den häufigsten industriellen Anwendungen von Aramid zählt man feuerfeste Kleidung, Reifenverstärkungen und andere Gummiwaren, Sportgeräte und vieles mehr.

Das bekannteste Aramidfaser (para-Amid Nylon) ist Kevlar, seine Version der Firma Teijin namens Twaron und dessen feuerfeste Variante Nomex. Laut der US-amerikanischen Federal Trade Commission ist ein Aramidfaser als „Faser, die aus einem Polyamid mit einer langen Kohlenstoffkette hergestellt wird, dessen mindestens 85 % der peptidischen Bindungen zwei aromatische Kerne verbinden“ definiert.

Kevlar wird überall dort eingesetzt, wo außergewöhnlich hohe Festigkeit und außergewöhnliche Wärmebeständigkeit erforderlich sind. Aus Kevlar werden z. B. Teile von Flugzeugen und Raumfähren, Brems- und Fahrwerksteile, kugelsichere Westen, Minenschutzschuhe, Antriebsriemen, optische und Telekommunikationskabel, Schutzhelme, verschiedene Arten von Sportausrüstung und vieles mehr hergestellt. Kevlar hat eine sehr gute Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und behält seine Festigkeit und Flexibilität auch bei kryogenen Temperaturen (-196 °C); es ist sogar bei niedrigen Temperaturen etwas stärker.

Bei hohen Temperaturen wird die Zugfestigkeit um 10-20 % reduziert, und schon nach wenigen Stunden verringert sich die Festigkeit weiter. Zum Beispiel bei 160 °C zeigt sich die 10%ige Festigkeitsabnahme nach 500 Stunden. Bei 260 °C zeigt sich die 50%ige Festigkeitsabnahme nach 70 Stunden. Bei einer Temperatur von 450 °C sublimiert Kevlar. Die ultraviolette Komponente der Sonnenstrahlung zersetzt und degradiert Kevlar, weshalb es selten in Outdoor-Anwendungen ohne Sonnenschutz verwendet wird. Zu den Nachteilen gehören die geringe Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung und Feuchtigkeit sowie die schwierige Färbbarkeit.