Origen Historico Del Kevlar Quimica
Páginas: 6 (1326 palabras)
Publicado: 8 de enero de 2013
Origen histórico del Kevlar
El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500oC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido. Fue entonces cuando unacientífica llamada Stephanie Kwolek apareció con una idea brillante.
Stephanie trabajaba en un laboratorio, donde todos los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como descubrió el Kevlar, una fibraquímica famosa por su uso en los chalecos antibalas.
Estructuraa química del Kevlar
El Kevlar pertenece a la familia de las aramidas, las cuales, a su vez, pertenecen a una familia de nylons. Todos ellos son polímeros. Algunos otros polímeros sintéticos comunesson el Teflón, la Lycra, y el poliéster. Un polímero es una cadena hecha de muchos grupos moleculares similares, conocido como monómeros,que se enlazan juntos. Para conseguir entender mejor todo esto, imagínese que está mirando un tren de mercancías muy largo. Cada vagón idéntico podría representar un monómero y el tren en su conjunto representaría la cadena del polímero.
Una sola cadena del polímero de Kevlar podría tener desde cinco hasta un millón de monómeros enlazados juntos. Cada monómero de Kevlar es una unidad química quecontiene 14 átomos de carbono, 2 átomos de nitrógeno, 2 átomos de oxígeno y 10 átomos de hidrógeno.
Químicamente se puede representar un monómero de Kevlar como esto:
El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupos para-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El Kevlar semuestra en la figura grande, en la parte superior de esta página.
Veamos esto en un primer plano. Observe la figura de abajo y podrá apreciar que cuando el Kevlar intenta adoptar la conformación cis, no queda espacio suficiente para los hidrógenos de los fenilos. De modo que la conformación trans es la que se encuentra generalmente.
Una fibra de Kevlar es en realidad un conjunto de cadenasde polímeros.
Propiedades del Kevlar
las propiedades de este material va ligada intrínsecamente a las aplicaciones que podemos encontrar tanto en la industria como en la vida cotidiana, las cuales se ven en el siguiente punto.
| No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el aceite demotores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición. Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión, además se cortan y se rasgan. |
Rigidez
El Kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor del módulo de elasticidad a temperaturaambiente es de entorno a 80 GPa (Kevlar29) y 120 (Kevlar49) . 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. El acero, por el contrario 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 direccióndel eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida (ver estructura).
Elongación a rotura
El Kevlar posee una elongación a rotura de entorno al 3.6% (Kevlar 29) y 2.4% (Kevlar 49) mientras que el acero rompe entorno al 1% de su deformación7 . Esto hace que el Kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor...
El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún disolvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500oC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido. Fue entonces cuando unacientífica llamada Stephanie Kwolek apareció con una idea brillante.
Stephanie trabajaba en un laboratorio, donde todos los días experimentaba con nuevos materiales. Descubrió el Kevlar cuando se dio cuenta de que una solución plástica que ella estudiaba a menudo estaba actuando de manera "diferente". Este material era súper resistente y a la vez muy ligero. Así fue como descubrió el Kevlar, una fibraquímica famosa por su uso en los chalecos antibalas.
Estructuraa química del Kevlar
El Kevlar pertenece a la familia de las aramidas, las cuales, a su vez, pertenecen a una familia de nylons. Todos ellos son polímeros. Algunos otros polímeros sintéticos comunesson el Teflón, la Lycra, y el poliéster. Un polímero es una cadena hecha de muchos grupos moleculares similares, conocido como monómeros,que se enlazan juntos. Para conseguir entender mejor todo esto, imagínese que está mirando un tren de mercancías muy largo. Cada vagón idéntico podría representar un monómero y el tren en su conjunto representaría la cadena del polímero.
Una sola cadena del polímero de Kevlar podría tener desde cinco hasta un millón de monómeros enlazados juntos. Cada monómero de Kevlar es una unidad química quecontiene 14 átomos de carbono, 2 átomos de nitrógeno, 2 átomos de oxígeno y 10 átomos de hidrógeno.
Químicamente se puede representar un monómero de Kevlar como esto:
El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los grupos amida están separados por grupos para-fenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El Kevlar semuestra en la figura grande, en la parte superior de esta página.
Veamos esto en un primer plano. Observe la figura de abajo y podrá apreciar que cuando el Kevlar intenta adoptar la conformación cis, no queda espacio suficiente para los hidrógenos de los fenilos. De modo que la conformación trans es la que se encuentra generalmente.
Una fibra de Kevlar es en realidad un conjunto de cadenasde polímeros.
Propiedades del Kevlar
las propiedades de este material va ligada intrínsecamente a las aplicaciones que podemos encontrar tanto en la industria como en la vida cotidiana, las cuales se ven en el siguiente punto.
| No derriten ni se contraen en llama, y carbonizan solamente a temperaturas muy altas. Ofrecen una resistencia excelente al agua y al petróleo, incluyendo el aceite demotores y lubricantes, además tienen una buena resistencia química y son químicamente estables bajo una gran variedad de condiciones de exposición. Son ambos extremadamente resistentes y con alta resistencia a la abrasión, además se cortan y se rasgan. |
Rigidez
El Kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica. El valor del módulo de elasticidad a temperaturaambiente es de entorno a 80 GPa (Kevlar29) y 120 (Kevlar49) . 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. El acero, por el contrario 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 direccióndel eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida (ver estructura).
Elongación a rotura
El Kevlar posee una elongación a rotura de entorno al 3.6% (Kevlar 29) y 2.4% (Kevlar 49) mientras que el acero rompe entorno al 1% de su deformación7 . Esto hace que el Kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor...
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