El Kevlar® o poliparafenileno tereftalamida es una poliamida sintetizada por primera vez en 1965 por la química polaco-estadounidense Stephanie Kwolek (1923-2014), 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 AkzoNobel desarrolló una fibra con estructura química similar que posteriormente comercializó con el nombre de Twaron.
La ligereza y la excepcional resistencia a la rotura de estas poliaramidas hacen que sean empleadas en neumáticos, velas náuticas y en chalecos antibalas.
Tipos de fibras de kevlar
Esencialmente hay dos tipos de fibras de kevlar: kevlar 29 y kevlar 49.
El kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene de su fabricación. Se usa típicamente como refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas, o para tejidos. Entre sus aplicaciones está la fabricación de cables, ropa resistente (de protección) o chalecos antibalas.
El kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van a embeber en una resina para formar un material compuesto. Las fibras de kevlar 49 están tratadas superficialmente para favorecer la unión con la resina. El kevlar 49 se emplea como equipamiento para deportes extremos, para altavoces y para la industria aeronáutica, aviones y satélites de comunicaciones y cascos para motos.
Propiedades mecánicas
Rigidez
El kevlar posee una excepcional rigidez para tratarse de una fibra polimérica.
Resistencia
El kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de en torno a los 3,5 GPa.6. La excepcional resistencia del kevlar 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.
Elongación a rotura
El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 % (kevlar 29) y 2,4 % (kevlar 49). 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 está en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-3 del acero.
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.
Usos del kevlar
- Cables de carga [USB] para dispositivos móviles
- Chaquetas, e impermeables.
- Tenis
- Cuerdas y bolsas de aire en el sistema de aterrizaje de la nave Mars Pathfinder.
- Cuerdas de pequeño diámetro.
- Hilo para coser.
- Petos y protecciones para caballos de picar toros.
- Blindaje antimetralla en los motores jet de avión y de protección a los pasajeros en caso de explosión.
- Neumáticos que funcionan desinflados.
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