Kevlar, [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n

O Kevlar, fórmula [-C O-C₆H₄-C O-N H-C₆H₄-N H-]_n - (238,24)n g.mol^-1, é sólido na condição ambiente.
Na molécula de Kevlar, salienta-se:

• grupamento amida
• ligações de hidrogênio entre elementos eletronegativos (formando pontes entre as moléculas)

 

A fibra ultra-resistente usada para fazer coletes à prova de bala

O que é o Kevlar?

É conhecido como o material com o qual coletes à prova de balas e armaduras são feitas. Mas ele pode ter muitas outras aplicações, tais como pneus de bicicleta, velas de iate, cordas, e pastilhas de freio. Ele pode fazer isso porque, apesar de ser uma fibra, tem uma altíssima razão força/peso, e é considerado como sendo 5 vezes mais forte do que um peso igual de aço. Na realidade, é uma marca comercial da empresa química DuPont, que o sintetizou pela primeira vez em 1965.

 

Quem inventou o Kevlar?

Uma química chamada Stephanie Kwolek inventou o Kevlar, enquanto trabalhava para a DuPont, em seus laboratórios de Wilmington. Na expectativa de uma escassez de gás, em 1964, o grupo de pesquisa da DuPont, liderado por Kwolek, começou a procurar uma nova fibra leve, porém forte, para ser usada em pneus. Um dia, ao tentar dissolver um de seus polímeros, algo estranho aconteceu. Ela relatou:
"Normalmente, uma solução de polímero lembra uma espécie de melaço, embora possa não ser tão grossa. E geralmente é transparente. Esta solução de polímero derramou quase como água, e estava turva. Eu pensei: 'Há algo diferente nisso. Isto pode ser muito útil. "
Esse tipo de solução "turva, opalescente, e de baixa viscosidade" seria simplesmente jogada fora. No entanto, o técnico Charles Smullen, que manipulava a máquina de produzir fibras, persuadiu Kwolek a testar a sua solução. Quando fiado como uma fibra, eles ficaram surpresos ao descobrir que, ao contrário de uma fibra bem conhecida da época, o nylon, esta nova fibra não se quebrou. Tanto o seu supervisor quanto o diretor do laboratório entenderam o significado de sua descoberta e um novo campo da química dos polímeros nasceu. Após seis anos, o Kevlar entrou no mercado.

 

O que realmente é isto?

Kevlar é um tipo de fibra de aramida, abreviação para 'poliamida aromática', onde as moléculas formam cadeias longas e altamente orientadas. As fibras podem ser fiadas ou tecidas em tapetes ou tecidos para explorar essas propriedades excepcionais.
O Kevlar é feito a partir de uma reação de condensação de uma amina (1,4-fenileno-diamina) e um cloreto de ácido (cloreto de tereftaloíla, ou o cloreto do ácido tereftálico, o mesmo ácido usado na confecção do plástico conhecido como PET - polietileno tereftalato).
Uma seção da cadeia individual de Kevlar pode ser vista abaixo:

As cadeias de Kevlar são relativamente rígidas e tendem a formar principalmente folhas planas, semelhantes às da seda. Isto é devido à orientação -para (1,4) das substituições dos anéis de benzeno. Quando o Kevlar é fiado, as cadeias ficam ligadas entre si através de ligações de hidrogênio, formando uma folha que tem uma alta força tensora. As folhas também empilham-se radialmente, como os raios de uma roda, permitindo interações adicionais entre grupos aromáticos que estão face a face em folhas vizinhas, ajudando a aumentar a resistência da fibra como um todo

Por que o Kevlar é tão especial?

Ele tem propriedades magníficas:
É forte, mas relativamente leve.
Diferente da maioria dos plásticos ele não derrete: resiste razoavelmente ao calor e se decompõe apenas em torno dos 450 °C.
Pode ser inflamado, mas a queima geralmente para quando a fonte de calor é removida.
Resfriamento a temperaturas muito baixas têm pouco efeito sobre o Kevlar. Não há fragilização sensível ou degradação até -196 ° C, o que o torna excelente para condições árticas.
Como outros plásticos, a exposição prolongada à luz ultravioleta (luz solar, por exemplo) provoca a descoloração e alguma degradação das fibras.
Kevlar pode resistir a ataques de vários componentes químicos diferentes, embora a longa exposição a ácidos e bases fortes possa degradá-lo depois de algum tempo.
Permanece praticamente inalterado após exposição à água quente por mais de 200 dias e suas propriedades não são afetadas pela umidade.
Como mencionado acima, a aplicação mais conhecida do Kevlar é na composição de artigos de proteção pessoal, tais como coletes à prova de balas, capacetes de combate, máscaras, etc. Além disso, também encontramos Kevlar nas seguintes aplicações:

• equipamentos desportivos, tais como revestimentos internos para pneus de bicicleta, bastões, cordas de arco, linhas de suspensão de parapente, e vestuário de segurança de motociclistas.
• membranas de instrumentos de percussão, uma vez que pode ser muito esticado, produzindo um som mais limpo.
• fibras de Kevlar podem ser tecidas em cordas ou cabos, as quais têm sido utilizadas para apoiar pontes suspensas
• capa protetora externa para fibras óticas
• substituto para o amianto nas pastilhas de freio do automóvel, e em algumas juntas de tubo de borracha
• é frequentemente usado em conjunto com fibra de vidro e fibras de carbono como agentes de reforço em materiais compósitos. Tais compostos encontram uso na indústria aeroespacial, automobilismo (como o Corvette Kevlar na foto, à direita>, rotores e pás de helicópteros, e muitas peças especiais de equipamentos desportivos.

 

Créditos
Conteúdo produzido a partir de artigo originalmente publicado no site "Molecules of the month"(http://www.chm.bris.ac.uk/motm/kevlar/kevlarjm.htm). Traduzido do inglês para o português por Paula B. M. Andrade.