El documento describe las propiedades y aplicaciones del Kevlar, una fibra sintética muy resistente. Explica que el Kevlar se produce a través de una polimerización por etapas y describe sus propiedades mecánicas notables como su alta resistencia y módulo de elasticidad. También analiza el rendimiento del Kevlar para filtrar agua de una mezcla agua/aceite, obteniendo un rendimiento de filtrado del 88.8%. Finalmente, enumera las muchas aplicaciones del Kevlar que incluyen chalec

1. K E V L A R
“Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto
Kevlar: Caracterización de fabricación, y el
rendimiento en la separación aceite/agua.”
Yorman Zambrano Silva
Estudiante de Ingeniería Química
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Colombia
Materiales en Ingeniería Qu ímica

2. ¿ Qué es el kevlar?
Kevlar® es una marca registrada de Dupont
que fue sintetizado por primera vez en 1965 por
la química polaco-estadounidense Stephanie
Kwolek (1923-2014) quien trabajaba para esta
empresa.
Es una fibra orgánica de la familia de las
poliamidas aromáticas que comúnmente se les
conoce como Aramidas.

5. POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar.
La polimerización es un proceso químico
por el que los reactivos, monómeros se
agrupan químicamente entre sí, dando lugar
a una molécula de gran peso,
llamada polímero.
Las categorías principales son:
1. Polimerización por
adición y condensación.
2. Polimerización de crecimiento en cadena
y en etapas.

6. POLIMERIZACIÓN: Obtención del Kevlar.
La polimerización es un proceso químico
por el que los reactivos, monómeros se
agrupan químicamente entre sí, dando lugar
a una molécula de gran peso,
llamada polímero.
Las categorías principales son:
1. Polimerización por
adición y condensación.
2. Polimerización de crecimiento en cadena
y en etapas.

7. Polimerización por adición y condensación.
1. Por Adición.
La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero
sin pérdida de átomos
1. Por Condensación.
La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a
formar parte del polímero. Por lo general se pierde una
molécula pequeña, como agua

8. Polimerización por adición y condensación.
1. Por Adición.
La molécula de monómero pasa a formar parte del polímero
sin pérdida de átomos
2. Por Condensación.
La molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a
formar parte del polímero. Por lo general se pierde una
molécula pequeña, como agua

9. SÍNTESIS DEL KEVLAR

10. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-
metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una
polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el
dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico

11. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-
metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una
polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el
dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico

12. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-
metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una
polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el
dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico

13. La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución n-
metil-pirrolidona y cloruro de calcio, a través de una
polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el
dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo.
SÍNTESIS
p-fenilendiamina
Dicloruro del ácido Tereftálico
Solución
de
n-metil-pirrolidona y
cloruro de calcio

14. La reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su gran
exotermicidad. Luego se hace precipitar y se disuelve en ácido
sulfúrico concentrado en el cual kevlar (y otras poliarilamidas) forma
una solución cristalina que se emplea para precipitar o coagular las
fibras a la vez que se estiran mediante un sistema de hilado.
SÍNTESIS
Poliparafenileno Tereftalamida

17. El patrón demuestra que los componentes
aromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.

18. El patrón demuestra que los componentes
aromáticos de Kevlar tienen una orientación radial.

19. TIPOS 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.
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

20. PROPIEDADES MECÁNICAS

21. PROPIEDADES MECÁNICAS

22. • Rigidez.
El valor del módulo de elasticidad a temperatura ambiente es de
entorno a 80 GPa (kevlar 29) y 120 (kevlar 49).6 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. En cambio el acero tiene una resistencia de 1,5 GPa.
PROPIEDADES MECÁNICAS

23. Elongación a rotura.
El kevlar posee una elongación a rotura de en torno al 3,6 %
(kevlar 29) y 2,4 % (kevlar 49) mientras que el acero rompe
en torno al 1 % de su deformación.
Tenacidad.
La tenacidad del Kevlar está en torno a los 50 MJ m-3, frente
a los 6 MJ m-3 del acero.7
PROPIEDADES MECÁNICAS

24. PROPIEDADES TÉRMICAS.
• El kevlar se descompone a altas temperaturas (entre 420 y 480°C)
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. Esta propiedad, junto
con su resistencia química, hacen del kevlar un material muy
utilizado en equipos de protección.

25. PROPIEDADES QUÍMICAS

27. ARTÍCULO
“Nuevas membranas de tejido del nanocompuesto Kevlar:
Caracterización de fabricación, y el rendimiento en la separación
aceite/agua.”
Se realizó un análisis del rendimiento del Kevlar con respecto a su
capacidad de filtrar agua en una mezcla agua/aceite (n-hexano).
Obteniendo un rendimiento de 88.8% de filtro.

28. * Configuración experimental para la prueba de separación

29. APLICACIONES
El kevlar ha desempeñado un papel significativo en muchos usos críticos.
Posee una amplia gama de aplicaciones:
• Chaquetas, e impermeables.
• Cuerdas y bolsas de aire en el sistema de aterrizaje de la nave Mars
Pathfinder.
• Cuerdas de pequeño diámetro.
• Blindaje anti metralla en los motores jet de avión y de protección a los
pasajeros en caso de explosión.
• Neumáticos que funcionan desinflados.
• Guantes contra cortes, raspones y otras lesiones.
• Guantes aislantes térmicos.

30. APLICACIONES
• Kayaks resistentes a impactos, sin peso adicional.
• Esquíes, cascos y raquetas fuertes y ligeros.
• Chalecos antibalas.
• Algunos candados para notebook.
• Revestimientos para la fibra óptica.
• Capas superficiales de mangueras profesionales antiincendios.
• Compuesto (composite) de cd/dvd, por su resistencia tangencial de
rotación.
• Silenciadores de tubos de escape.
• Construcción de motores.
• Cascos de fórmula 1.
• Veleros de regata de alta competición.

31. APLICACIONES
• Botas de alta montaña.
• Cajas acústicas (Bowers & Wilkins).
• Tanques de combustible de los automóviles de Fórmula 1.
• Alas de aviones.
• Lámparas.
• Altavoces de estudio profesional.
• Coderas y rodilleras de alta resistencia.
• Cascos de portero de hockey.
• Equipamiento de motorista.
• Trajes espaciales.
• Recubrimientos en dispositivos de telefonía celular como el Motorola RAZR

32. GRACIAS
Yorman Zambrano Silva
Estudiante de Ingeniería Química
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA