Kluczowa różnica między kevlarem a włóknem węglowym polega na tym, że kevlar zasadniczo zawiera atomy azotu w swojej strukturze chemicznej, podczas gdy włókno węglowe nie zawiera atomów azotu i zawiera głównie atomy węgla w swojej strukturze chemicznej.
Kevlar i włókno węglowe to dwie formy włókien syntetycznych. Oba te materiały mają wysoką wytrzymałość. Dlatego mają wiele zastosowań w przemyśle tekstylnym i innych. Omówmy więcej szczegółów na temat tych materiałów.
Co to jest Kevlar?
Kevlar to mocne włókno syntetyczne o wzorze chemicznym [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nJest dobrze znany ze swojej odporności na ciepło. Ten materiał jest powiązany z kilkoma innymi związkami polimerowymi, takimi jak Nomex i Technora. W początkowym okresie jego produkcji ludzie używali tego materiału jako zamiennika stali w oponach wyścigowych. Producenci określają ten materiał jako „pięć razy mocniejszy od stali”, gdy weźmiemy pod uwagę dwie równe porcje kevlaru i stali. Ten materiał to super mocny plastik. Do syntezy tego materiału polimerowego wykorzystujemy dwie formy monomerów. Monomerami są 1,4-fenylenodiamina i chlorek tereftaloilu. Monomery te ulegają reakcjom kondensacji. Daje produkt uboczny: cząsteczki kwasu HCl.
Rysunek 01: Struktura chemiczna kevlaru
Powstały polimer ma charakter ciekłokrystaliczny. Rozpuszczalnikiem zastosowanym przez producenta do tej produkcji jest mieszanina N-metylopirolidonu i chlorku wapnia. Ten proces produkcyjny wykorzystuje stężony kwas siarkowy, aby utrzymać produkt nierozpuszczalny w wodzie (Kevlar) w roztworze aż do zakończenia produkcji. Dlatego ten materiał jest bardzo drogi (ponieważ do tej produkcji używamy stężonej siarki). Materiał ten ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie, gęstość względną, dzięki międzycząsteczkowym wiązaniom wodorowym. Grupy NH w tym materiale tworzą te wiązania wodorowe. Istnieje wiele zastosowań tego materiału. Na przykład przydaje się do produkcji opon rowerowych, żagli wyścigowych i kamizelek kuloodpornych.
Co to jest włókno węglowe?
Włókno węglowe jest materiałem z włókien syntetycznych. Włókna te mają średnicę około 5-10 mikrometrów. Ten materiał zawiera głównie atomy węgla. Materiał ten zawiera polimery organiczne, które składają się z długich ciągów cząsteczek. Te struny są utrzymywane razem przez atomy węgla. Producenci wytwarzają te włókna głównie w procesie poliakrylonitrylu (PAN). W tym procesie produkcyjnym ciągną surowce w długie pasma lub włókna. Następnie łączą te pasma z innymi materiałami, aby uzyskać pożądane kształty i rozmiary. Proces PAN składa się z pięciu głównych kroków:
- Przędzenie – Tutaj mieszanka PAN i innych składników jest przędziona we włókna. Następnie włókna te są myte i rozciągane.
- Stabilizacja – Tutaj dokonujemy zmian chemicznych w celu stabilizacji włókna.
- Nawęglanie – Tutaj podgrzewamy stabilizowane włókno do bardzo wysokich temperatur. Tworzy to ściśle związane kryształy węgla.
- Obróbka powierzchni – Następnie utleniamy powierzchnię włókien, aby poprawić właściwości.
- Rozmiar – Używamy przędzarek do skręcania włókien w przędze o różnych rozmiarach.
Zastosowania tego materiału są w lotnictwie, inżynierii lądowej, wojsku i sportach motorowych itp. Jednak włókna te są stosunkowo drogie niż inne formy włókien.
Jaka jest różnica między kevlarem a włóknem węglowym?
Kevlar to mocne włókno syntetyczne o wzorze chemicznym [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Zasadniczo zawiera atomy azotu w swojej strukturze chemicznej. Ponadto posiada wiązania wodorowe. Włókno węglowe jest materiałem z włókien syntetycznych, a włókna mają średnicę około 5-10 mikrometrów. Nie zawiera azotu, a w swojej strukturze chemicznej zawiera głównie atomy węgla. Włókna te są połączone ze sobą za pomocą atomów węgla. To główna różnica między kevlarem a włóknem węglowym.
Podsumowanie – Kevlar kontra włókno węglowe
Kevlar i włókno węglowe to bardzo ważne włókna syntetyczne. Różnica między kevlarem a włóknem węglowym polega na tym, że kevlar zasadniczo zawiera atomy azotu w swojej strukturze chemicznej, podczas gdy włókno węglowe nie zawiera atomów azotu i zawiera głównie atomy węgla w swojej strukturze chemicznej.
