Le poliammidi aromatiche sono macromolecole lineari composte da anelli aromatici collegati da legami ammidici, in cui almeno l'85% dei legami ammidici sono direttamente collegati a due anelli aromatici e meno del 50% dei legami ammidici può essere sostituito da legami immidici. Le fibre prodotte da questi polimeri a catena lunga di poliammide aromatica sono note comefibre aramidiche.
L'isoftaloil cloruro viene sciolto in tetraidrofurano e quindi aggiunto a temperatura ambiente in una soluzione acquosa di m-fenilendiammina e carbonato di sodio agitata vigorosamente. La reazione di policondensazione avviene rapidamente all'interfaccia nel giro di pochi minuti, durante i quali l'acido generato viene neutralizzato dal carbonato di sodio. Dopo raffreddamento, separazione, lavaggio ed essiccazione, si ottiene il polimero di poli(m-fenilene isoftalammide).
Utilizzando dimetilformammide (DMF) o dimetilacetammide (DMAc) come solvente, la m-fenilendiammina viene sciolta con una piccola quantità di accettore di acido e raffreddata a 0–1°C. Si aggiunge quindi lentamente l'isoftaloil cloruro sotto continua agitazione. Dopo il completamento della reazione, viene aggiunta acqua per far precipitare il polimero. Il solido viene filtrato, lavato ed essiccato per ottenere poli(m-fenilene isoftalammide).
Il polimero viene sciolto in DMF o DMAc contenente alcuni cloruri per preparare la pasta di filatura. La soluzione viene quindi filata mediante filatura a secco. Le fibre così filate contengono sali inorganici in superficie e vengono lavate ripetutamente con acqua. Successivamente le fibre vengono stirate 4-5 volte a 300°C. Con questo metodo è possibile produrre sia il filato filamentoso che la fibra in fiocco.
La pasta di filatura viene controllata a 22°C ed estrusa attraverso una filiera con fori da 0,07 mm e 34.000 capillari in un bagno di coagulazione a 60°C contenente DMAc e cloruro di calcio (densità: 1,366 g/cm³). Le fibre nascenti vengono lavate, stirate 2–3 volte in acqua calda, asciugate su rulli riscaldati e ulteriormente stirate 1,5–1,8 volte su una piastra calda a 320°C per ottenere prodotti finali, principalmente fibre in fiocco.
La resistenza alla trazione e la tenacità dell'Aramide 1313 sono paragonabili alle fibre di nylon e poliestere.
Il ritiro in aria secca a 260°C è di circa 1,7% e di circa 2% in acqua bollente. I tessuti termofissati non mostrano praticamente alcun restringimento in acqua bollente.
L'aramide 1313 è intrinsecamente ignifuga. Brucia solo se esposto alla fiamma diretta e si autoestingue una volta allontanata la fiamma.
L'aramide 1313 è resistente alla maggior parte degli acidi, sebbene l'esposizione prolungata all'acido cloridrico, nitrico o solforico possa ridurne la resistenza. È anche stabile contro gli alcali, ad eccezione delle basi forti come l'idrossido di sodio sotto esposizione a lungo termine. Mostra una buona resistenza alla candeggina, agli agenti riducenti, al fenolo, all'acido formico e a molti solventi organici come l'acetone.
Le fibre cave realizzate in Aramid 1313 possono essere utilizzate anche nella desalinizzazione basata sui principi dell'osmosi inversa.
Fibra di poli(p-fenilene tereftalammide) (PPTA) – Aramide 1414
Formula strutturale chimica del PPTA
Aramid 1414 (commercialmente noto comeKevlar®) è stata introdotta per la prima volta nel 1972 da DuPont come fibra poliammidica aromatica ad alta resistenza sviluppata principalmente per il rinforzo di pneumatici e altri prodotti in gomma.
I monomeri utilizzati sono tereftaloil cloruro e p-fenilendiammina. La polimerizzazione viene effettuata mediante policondensazione in soluzione a bassa temperatura utilizzando solventi debolmente basici come esametilfosforamide (HMPA), DMAc o N-metil-2-pirrolidone (NMP). Per ottenere un peso molecolare più elevato viene comunemente utilizzato un sistema solvente misto di HMPA e NMP (1:2 in peso).
La polimerizzazione viene condotta a 0–20°C in condizioni rigorosamente anidre. Dopo la reazione, il polimero viene precipitato in acqua, filtrato, lavato, polverizzato ed essiccato per ottenere il polimero formante fibre.
La pasta di filatura viene riscaldata a 70–90°C ed estrusa attraverso una filiera, passando attraverso un traferro di 0,52 cm prima di entrare in un bagno di coagulazione a circa 10°C contenente il 20–27% di acido solforico.
Grazie all'elevato grado di orientamento molecolare, le fibre nascenti non necessitano di ulteriore stiratura e presentano già proprietà eccellenti. Dopo un accurato lavaggio e asciugatura a 150°C, possono essere utilizzate come fibre per pneumatici.
Le fibre di poliammide aromatiche (fibre aramidiche) rappresentano una classe leader di materiali ad alte prestazioni. Con eccezionale resistenza meccanica, resistenza al calore, stabilità chimica e proprietà funzionali uniche, svolgono un ruolo insostituibile in molti settori. Dall'Aramide 1313 nella filtrazione ad alta temperatura e nell'abbigliamento protettivo all'Aramide 1414 nel rinforzo e nei compositi dei pneumatici, questi materiali continuano a guidare il progresso tecnologico nelle applicazioni ad alte prestazioni.
