चार उच्च-प्रदर्शन फाइबर में से एक: अरामिड फाइबर

एरोमैटिक पॉलियामाइड फाइबर का संक्षिप्त रूप, अरामिड फाइबर, कार्बन फाइबर, अति-उच्च आणविक भार पॉलीएथिलीन फाइबर (UHMWPE) और बेसाल्ट फाइबर के साथ, चीन में विकास के लिए प्राथमिकता वाले चार उच्च-प्रदर्शन फाइबर में सूचीबद्ध है। साधारण नायलॉन की तरह, अरामिड फाइबर भी पॉलियामाइड फाइबर परिवार से संबंधित है, जिसकी मुख्य आणविक श्रृंखला में एमाइड बंध होते हैं। मुख्य अंतर बंधन में है: नायलॉन के एमाइड बंध एलिफैटिक समूहों से जुड़े होते हैं, जबकि अरामिड के बंध बेंजीन वलयों से संयुग्मित होते हैं। यह विशेष आणविक संरचना अरामिड फाइबर को अत्यधिक उच्च अक्षीय शक्ति (>20cN/dtex) और मापांक (>500GPa) प्रदान करती है, जिससे यह उच्च-स्तरीय केबलों को सुदृढ़ करने के लिए पसंदीदा सामग्री बन जाती है।

अरामिड फाइबर के प्रकार

अरामिड फाइबरइसमें मुख्य रूप से पूर्णतः सुगंधित पॉलियामाइड रेशे और हेट्रोसाइक्लिक सुगंधित पॉलियामाइड रेशे शामिल हैं, जिन्हें आगे ऑर्थो-अरामिड, पैरा-अरामिड (पीपीटीए) और मेटा-अरामिड (पीएमटीए) में वर्गीकृत किया जा सकता है। इनमें से, मेटा-अरामिड और पैरा-अरामिड का औद्योगिकीकरण हो चुका है। आणविक संरचना के दृष्टिकोण से, इन दोनों के बीच मुख्य अंतर बेंजीन वलय में कार्बन परमाणु की स्थिति में निहित है, जिससे एमाइड बंध जुड़ा होता है। यह संरचनात्मक अंतर यांत्रिक गुणों और तापीय स्थिरता में महत्वपूर्ण अंतर उत्पन्न करता है।

पैरा aramid

पैरा-अरामिड, या पॉली(पी-फेनिलीन टेरेफ्थेलामाइड) (पीपीटीए), जिसे चीन में अरामिड 1414 के रूप में भी जाना जाता है, एक रैखिक उच्च बहुलक है जिसके 85% से अधिक एमाइड बॉन्ड सीधे सुगंधित वलयों से जुड़े होते हैं। सबसे व्यावसायिक रूप से सफल पैरा-अरामिड उत्पाद ड्यूपॉन्ट के केवलर® और टेजिन के ट्वारोन® हैं, जो वैश्विक बाजार पर हावी हैं। यह एक लिक्विड क्रिस्टलीय पॉलिमर स्पिनिंग सॉल्यूशन का उपयोग करके उत्पादित पहला फाइबर था, जिसने उच्च-प्रदर्शन सिंथेटिक फाइबर के एक नए युग की शुरुआत की। यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, इसकी तन्य शक्ति 3.0–3.6 GPa, लोचदार मापांक 70–170 GPa, और टूटने पर बढ़ाव 2–4% तक पहुँच सकता है

मेटा aramid

मेटा-अरामिड, या पॉली(एम-फेनिलीन आइसोफथालामाइड) (पीएमटीए), जिसे चीन में अरामिड 1313 के नाम से भी जाना जाता है, एक अग्रणी उच्च-तापमान-प्रतिरोधी कार्बनिक रेशा है। इसकी आणविक संरचना में मेटा-फेनिलीन वलयों को जोड़ने वाले एमाइड समूह होते हैं, जो एक 3D नेटवर्क में मजबूत अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधों द्वारा स्थिर एक टेढ़ी-मेढ़ी रैखिक श्रृंखला बनाते हैं। यह संरचना रेशे को उत्कृष्ट ज्वाला मंदक, तापीय स्थिरता और विकिरण प्रतिरोध प्रदान करती है। एक विशिष्ट उत्पाद ड्यूपॉन्ट का नोमेक्स® है, जिसका सीमित ऑक्सीजन सूचकांक (एलओआई) 28-32, कांच संक्रमण तापमान लगभग 275°C, और निरंतर सेवा तापमान 200°C से अधिक है, जिससे इसका व्यापक रूप से अग्नि-प्रतिरोधी केबलों और उच्च-तापमान इन्सुलेशन सामग्रियों में उपयोग किया जाता है।

अरामिड फाइबर के उत्कृष्ट गुण

अरामिड फाइबर अति-उच्च शक्ति, उच्च मापांक, ऊष्मा प्रतिरोध, अम्ल और क्षार प्रतिरोध, कम वजन, इन्सुलेशन, उम्र बढ़ने के प्रतिरोध, लंबे जीवन चक्र, रासायनिक स्थिरता, दहन के दौरान पिघली हुई बूंदों का न होना और गैर-विषाक्त गैस उत्सर्जन प्रदान करता है। केबल अनुप्रयोग के दृष्टिकोण से, पैरा-अरामिड तापीय प्रतिरोध में मेटा-अरामिड से बेहतर प्रदर्शन करता है, जिसमें -196 से 204°C की निरंतर सेवा तापमान सीमा होती है और 500°C पर कोई अपघटन या पिघलना नहीं होता है। पैरा-अरामिड के सबसे उल्लेखनीय गुणों में अति-उच्च शक्ति, उच्च मापांक, ऊष्मा प्रतिरोध, रासायनिक प्रतिरोध और कम घनत्व शामिल हैं। इसकी शक्ति 25 ग्राम/डाइटेक्स से अधिक है— यह स्टील के तार से दोगुना मजबूत होता है और इसका वजन स्टील के तार के लगभग 1/5 भाग के बराबर होता है, जिससे यह ऑप्टिकल केबल, पनडुब्बी केबल और अन्य उच्च श्रेणी के केबल प्रकारों में सुदृढ़ीकरण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त होता है।

अरामिड फाइबर के यांत्रिक गुण

मेटा-ऐरामिड एक लचीला बहुलक है जिसकी विखंडन शक्ति सामान्य पॉलिएस्टर, कपास या नायलॉन से अधिक होती है। इसकी दीर्घीकरण दर उच्च होती है, यह हाथों में मुलायम लगता है, और इसकी कताई अच्छी होती है, और इसे छोटे रेशों या विभिन्न डेनियर के तंतुओं में उत्पादित किया जा सकता है। इसे मानक वस्त्र मशीनरी का उपयोग करके कपड़ों और गैर-बुने हुए कपड़ों में काता जा सकता है और विभिन्न उद्योगों की सुरक्षात्मक परिधान आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए संसाधित किया जा सकता है। विद्युत इन्सुलेशन में, मेटा-ऐरामिड के ज्वाला-रोधी और ऊष्मा-रोधी गुण विशिष्ट हैं। 28 से अधिक LOI होने पर, यह ज्वाला छोड़ने के बाद जलता नहीं रहेगा। इसकी ज्वाला-रोधी क्षमता इसकी रासायनिक संरचना का अभिन्न अंग है, जो इसे स्थायी रूप से ज्वाला-रोधी बनाती है—धुलाई या लंबे समय तक उपयोग के कारण होने वाले प्रदर्शन में कमी के प्रति प्रतिरोधी। मेटा-ऐरामिड में उत्कृष्ट तापीय स्थिरता होती है, 205°C पर निरंतर उपयोग के साथ और 205°C से ऊपर के तापमान पर भी इसकी शक्ति की मजबूत अवधारण। इसका अपघटन तापमान उच्च होता है, और यह उच्च तापमान पर पिघलता या टपकता नहीं है, केवल 370°C से ऊपर कार्बनीकरण शुरू करता है। ये गुण इसे उच्च तापमान या अग्नि प्रतिरोधी केबलों में इन्सुलेशन और सुदृढ़ीकरण के लिए आदर्श बनाते हैं।

अरामिड फाइबर की रासायनिक स्थिरता

मेटा-ऐरामिड में अधिकांश रसायनों और सांद्र अकार्बनिक अम्लों के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है, हालाँकि यह सांद्र सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक अम्लों के प्रति संवेदनशील होता है। कमरे के तापमान पर इसमें क्षार के प्रति भी अच्छा प्रतिरोध होता है।

अरामिड फाइबर का विकिरण प्रतिरोध

मेटा-एरामिड असाधारण विकिरण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, 1.2×10⁻² W/cm² पराबैंगनी प्रकाश और 1.72×10⁸ रेड गामा किरणों के लंबे समय तक संपर्क में रहने पर भी इसकी शक्ति अपरिवर्तित रहती है। यह उत्कृष्ट विकिरण प्रतिरोध इसे परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और अंतरिक्ष यान में प्रयुक्त केबलों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

अरामिड फाइबर की स्थायित्व

मेटा-अरामिड उत्कृष्ट घर्षण और रासायनिक प्रतिरोध भी प्रदर्शित करता है। 100 धुलाई के बाद, घरेलू रूप से उत्पादित मेटा-अरामिड से बने कपड़े अपनी मूल फाड़ने की क्षमता का 85% से अधिक बरकरार रखते हैं। केबल अनुप्रयोगों में, यह स्थायित्व दीर्घकालिक यांत्रिक और विद्युत प्रदर्शन स्थिरता सुनिश्चित करता है।

अरामिड फाइबर के अनुप्रयोग

अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों, उच्च तापमान प्रतिरोध और रासायनिक स्थिरता के कारण, अरामिड फाइबर का चीन के एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, इलेक्ट्रोमैकेनिकल, निर्माण और खेल उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसे उच्च-प्रदर्शन उद्योगों के भविष्य के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री माना जाता है। विशेष रूप से, अरामिड संचार ऑप्टिकल केबल, पावर केबल, उच्च तापमान प्रतिरोधी केबल, पनडुब्बी केबल और विशेष केबल के क्षेत्र में एक अपूरणीय भूमिका निभाता है।

एयरोस्पेस और सैन्य क्षेत्र

अरामिड फाइबर में कम घनत्व, उच्च शक्ति और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस वाहनों के संरचनात्मक घटकों, जैसे रॉकेट मोटर केसिंग और ब्रॉडबैंड रेडोम संरचनाओं में उपयोग किया जाता है। इसकी मिश्रित सामग्री उत्कृष्ट प्रभाव प्रतिरोध और विद्युत चुम्बकीय तरंग पारदर्शिता प्रदर्शित करती है, जिससे विमान का वजन काफी कम होता है और सुरक्षा बढ़ती है। रक्षा क्षेत्र में, अरामिड का उपयोग बुलेटप्रूफ जैकेट, हेलमेट और विस्फोट-रोधी कंटेनरों में किया जाता है, जिससे यह अगली पीढ़ी के हल्के सैन्य सुरक्षा उपकरणों के लिए एक अग्रणी सामग्री बन जाती है।

निर्माण और परिवहन क्षेत्र

निर्माण उद्योग में, अरामिड फाइबर का उपयोग संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण और पुल केबल प्रणालियों के लिए इसके हल्के वजन, लचीलेपन और संक्षारण प्रतिरोध के कारण किया जाता है। यह अनियमित संरचनाओं को सुदृढ़ करने में विशेष रूप से प्रभावी है। परिवहन में, अरामिड का उपयोग ऑटोमोबाइल और विमानों के टायर कॉर्ड फैब्रिक में किया जाता है। अरामिड-प्रबलित टायर उच्च शक्ति, पंचर प्रतिरोध, ताप प्रतिरोध और लंबी सेवा जीवन प्रदान करते हैं, जो आधुनिक उच्च गति वाले वाहनों और विमानों की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

विद्युत, इलेक्ट्रॉनिक्स और केबल उद्योग

अरामिड फाइबर का विशेष रूप से विद्युत, इलेक्ट्रॉनिक्स और तार एवं केबल विनिर्माण क्षेत्रों में प्रमुख अनुप्रयोग है, विशेष रूप से निम्नलिखित क्षेत्रों में:

ऑप्टिकल केबलों में तन्य सदस्य: उच्च तन्य शक्ति और मापांक के साथ, अरामिड फाइबर संचार ऑप्टिकल केबलों में तन्य सदस्य के रूप में कार्य करता है, जो नाजुक ऑप्टिकल फाइबर को तनाव के तहत विरूपण से बचाता है और स्थिर सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करता है।

केबलों में सुदृढ़ीकरण: विशेष केबलों, पनडुब्बी केबलों, बिजली केबलों और उच्च तापमान प्रतिरोधी केबलों में, अरामिड का उपयोग आमतौर पर केंद्रीय सुदृढ़ीकरण तत्व या कवच परत के रूप में किया जाता है। धातु सुदृढीकरण की तुलना में, अरामिड कम भार पर बेहतर शक्ति प्रदान करता है, जिससे केबल की तन्य शक्ति और यांत्रिक स्थिरता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

इन्सुलेशन और ज्वाला रोधी: ऐरामिड कंपोजिट में उत्कृष्ट परावैद्युत और तापीय स्थिरता होती है। इनका व्यापक रूप से केबल इन्सुलेशन परतों, ज्वाला रोधी जैकेटों और हैलोजन-मुक्त कम धुआँ वाली शीथिंग में उपयोग किया जाता है। इंसुलेटिंग वार्निश में संसेचित होने के बाद, ऐरामिड पेपर को उच्च तापमान प्रतिरोधी मोटरों और ट्रांसफार्मरों में उपयोग के लिए प्राकृतिक अभ्रक के साथ मिलाया जाता है।

अग्निरोधी और रेल ट्रांजिट केबल: अरामिड फाइबर की अंतर्निहित अग्निरोधी और ताप सहनशीलता इसे जहाज के केबलों, रेल ट्रांजिट केबलों और परमाणु-ग्रेड अग्निरोधी केबलों में उपयोग के लिए आदर्श बनाती है, जहां सुरक्षा मानक कड़े होते हैं।

ईएमसी और लाइटवेटिंग: अरामिड की उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय पारदर्शिता और कम परावैद्युत स्थिरांक इसे ईएमआई परिरक्षण परतों, रडार रेडोम्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण घटकों के लिए उपयुक्त बनाते हैं, जिससे विद्युत चुम्बकीय संगतता में सुधार और सिस्टम के वजन को कम करने में मदद मिलती है।

अन्य अनुप्रयोग

अपनी उच्च एरोमैटिक रिंग सामग्री के कारण, अरामिड फाइबर उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है, जिससे यह समुद्री रस्सियों, तेल ड्रिलिंग केबलों और कठोर वातावरण में ओवरहेड ट्रांसमिशन ऑप्टिकल केबलों के लिए उपयुक्त हो जाता है। इसका व्यापक रूप से प्रीमियम खेल उपकरणों, सुरक्षात्मक गियर और ऑटोमोटिव ब्रेक पैड में भी उपयोग किया जाता है, और सीलिंग और इन्सुलेशन अनुप्रयोगों, थर्मल इंसुलेशन पैनल और अन्य सीलिंग घटकों में एस्बेस्टस के पर्यावरण के अनुकूल विकल्प के रूप में इसे तेजी से अपनाया जा रहा है, जिससे प्रदर्शन और पर्यावरणीय सुरक्षा दोनों सुनिश्चित होती है।