Les polyamides aromatiques sont des macromolécules linéaires composées de cycles aromatiques liés par des liaisons amide, dans lesquelles au moins 85 % des liaisons amide sont directement reliées à deux cycles aromatiques, et moins de 50 % des liaisons amide peuvent être remplacées par des liaisons imide. Les fibres fabriquées à partir de ces polymères à longue chaîne de polyamide aromatique sont connues sous le nom defibres d'aramide.
Le chlorure d'isophtaloyle est dissous dans du tétrahydrofurane puis ajouté à température ambiante dans une solution aqueuse vigoureusement agitée de m-phénylènediamine et de carbonate de sodium. La réaction de polycondensation se produit rapidement à l'interface en quelques minutes, pendant lesquelles l'acide généré est neutralisé par le carbonate de sodium. Après refroidissement, séparation, lavage et séchage, un polymère de poly(m-phénylène isophtalamide) est obtenu.
En utilisant du diméthylformamide (DMF) ou du diméthylacétamide (DMAc) comme solvant, la m-phénylènediamine est dissoute avec une petite quantité d'accepteur d'acide et refroidie à 0–1°C. Le chlorure d'isophtaloyle est ensuite ajouté lentement sous agitation continue. Une fois la réaction terminée, de l'eau est ajoutée pour précipiter le polymère. Le solide est filtré, lavé et séché pour obtenir le poly(m-phénylène isophtalamide).
Le polymère est dissous dans du DMF ou du DMAc contenant certains chlorures pour préparer la solution à filer. La solution est ensuite essorée par essorage à sec. Les fibres telles que filées contiennent des sels inorganiques en surface et sont lavées à plusieurs reprises avec de l'eau. Ensuite, les fibres sont étirées 4 à 5 fois à 300°C. Des fils de filaments et des fibres discontinues peuvent être produits par cette méthode.
La solution de filage est contrôlée à 22°C et extrudée à travers une filière comportant des trous de 0,07 mm et 34 000 capillaires dans un bain de coagulation à 60°C contenant du DMAc et du chlorure de calcium (densité : 1,366 g/cm³). Les fibres naissantes sont lavées, étirées 2 à 3 fois dans de l'eau chaude, séchées sur des rouleaux chauffants et étirées encore 1,5 à 1,8 fois sur une plaque chauffante à 320°C pour obtenir des produits finaux, principalement des fibres discontinues.
La résistance à la traction et la ténacité de l'aramide 1313 sont comparables à celles des fibres de nylon et de polyester.
Le retrait dans l'air sec à 260°C est d'environ 1,7 %, et d'environ 2 % dans l'eau bouillante. Les tissus thermofixés ne présentent pratiquement aucun retrait dans l’eau bouillante.
L'aramide 1313 est intrinsèquement ignifuge. Il ne brûle que lorsqu'il est exposé à une flamme directe et s'éteint automatiquement une fois la flamme retirée.
L'aramide 1313 résiste à la plupart des acides, bien qu'une exposition prolongée à l'acide chlorhydrique, nitrique ou sulfurique puisse réduire sa résistance. Il est également stable contre les alcalis, à l'exception des bases fortes comme l'hydroxyde de sodium en cas d'exposition à long terme. Il présente une bonne résistance à l'eau de Javel, aux agents réducteurs, au phénol, à l'acide formique et à de nombreux solvants organiques tels que l'acétone.
Les fibres creuses en aramide 1313 peuvent également être utilisées dans le dessalement basé sur les principes de l'osmose inverse.
Fibre de poly(p-phénylène téréphtalamide) (PPTA) – Aramide 1414
Formule développée chimique du PPTA
Aramide 1414 (commercialement connu sous le nom deKevlar®) a été introduite pour la première fois en 1972 par DuPont en tant que fibre polyamide aromatique à haute résistance, principalement développée pour le renforcement des pneus et d'autres produits en caoutchouc.
Les monomères utilisés sont le chlorure de téréphtaloyle et la p-phénylènediamine. La polymérisation est réalisée par polycondensation en solution à basse température en utilisant des solvants faiblement basiques tels que l'hexaméthylphosphoramide (HMPA), le DMAc ou la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP). Un système de solvants mixtes de HMPA et de NMP (1:2 en poids) est couramment utilisé pour atteindre un poids moléculaire plus élevé.
La polymérisation est réalisée entre 0 et 20°C dans des conditions strictement anhydres. Après réaction, le polymère est précipité dans l'eau, filtré, lavé, pulvérisé et séché pour obtenir un polymère fibreux.
La pâte à filer est chauffée entre 70 et 90 °C et extrudée à travers une filière, en passant à travers un entrefer de 0,52 cm avant d'entrer dans un bain de coagulation à environ 10 °C contenant 20 à 27 % d'acide sulfurique.
En raison du degré élevé d’orientation moléculaire, les fibres naissantes ne nécessitent pas d’étirage supplémentaire et présentent déjà d’excellentes propriétés. Après un lavage et un séchage minutieux à 150°C, elles peuvent être utilisées comme fibres de câbles pour pneus.
Les fibres de polyamide aromatique (fibres d'aramide) représentent une classe leader de matériaux hautes performances. Avec une résistance mécanique, une résistance à la chaleur, une stabilité chimique et des propriétés fonctionnelles uniques, ils jouent un rôle irremplaçable dans de nombreuses industries. De l'aramide 1313 pour la filtration à haute température et les vêtements de protection à l'aramide 1414 pour le renforcement des pneus et les composites, ces matériaux continuent de stimuler le progrès technologique dans les applications hautes performances.
