Razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni

The ključna razlika med Kevlarjem in ogljikovimi vlakni je to Kevlar v bistvu vsebuje dušikove atome v svoji kemijski strukturi, medtem ko ogljikova vlakna ne vsebujejo dušikovih atomov in večinoma vsebujejo atome ogljika v svoji kemijski strukturi.

Kevlar in ogljikova vlakna sta dve obliki sintetičnih vlaken. Oba materiala imata visoko trdnost. Zato imajo veliko uporabe v tekstilni in drugi industriji. Pogovorimo se o več podrobnostih o teh materialih.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je Kevlar
3. Kaj je ogljikovo vlakno
4. Primerjava ob strani - Kevlar proti ogljikovim vlaknom v tabeli
5. Povzetek

Kaj je Kevlar?

Kevlar je močno sintetično vlakno, ki ima kemijsko formulo [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Dobro je znana po svoji toplotni odpornosti. Ta material je povezan z več drugimi polimernimi spojinami, kot sta Nomex in Technora. V zgodnjih obdobjih njegove proizvodnje so ljudje ta material uporabljali kot nadomestilo za jeklo v dirkalnih pnevmatikah. Proizvajalci opredeljujejo ta material kot "petkrat močnejši od jekla", če upoštevamo dva enaka dela kevlarja in jekla. Ta material je super močna plastika. Za sintezo tega polimernega materiala uporabljamo dve obliki monomerov. Monomeri so 1,4-fenilendiamin in tereftaloil klorid. Ti monomeri se kondenzirajo. Daje stranski produkt: molekule HCl kisline.

Slika 01: Kemična zgradba Kevlarja

Nastali polimer ima tekoče kristalno naravo. Topilo, ki ga je proizvajalec uporabil za to proizvodnjo, je mešanica N-metil-pirolidon in kalcijev klorid. Ta proizvodni postopek uporablja koncentrirano žveplovo kislino, da zadrži v vodi netopni proizvod (Kevlar), dokler se proizvodnja ne konča. Zato je ta material zelo drag (ker za to proizvodnjo uporabljamo koncentrirano žveplo). Ta material ima visoko natezno trdnost, relativno gostoto, zaradi medmolekulskih vodikovih vezi. NH skupine v tem materialu tvorijo te vodikove vezi. Obstaja veliko uporab tega gradiva. Na primer, uporabna je pri izdelavi kolesarskih pnevmatik, dirkalnih jader in neprebojnih jopičev.

Kaj je ogljikovo vlakno?

Ogljikova vlakna so material iz sintetičnih vlaken, katerih vlakna imajo premer približno 5-10 mikrometrov. Ta material vsebuje predvsem atome ogljika. Ta material vsebuje organske polimere, ki so sestavljeni iz dolgih nizov molekul. Te strune držijo ogljikovi atomi. Proizvajalci večinoma proizvajajo ta vlakna iz procesa poliakrilonitrila (PAN). V tem postopku izdelave surovine vlečejo v dolge pramene ali vlakna. Nato te pramene kombinirajo z drugimi materiali, da dobijo želene oblike in velikosti. V postopku PAN je pet glavnih korakov:

1. Predenje - Tu se mešanica PAN in drugih sestavin spelje v vlakna. Nato se ta vlakna operejo in raztegnejo.
2. Stabilizacija - Tu naredimo kemične spremembe za stabilizacijo vlaken.
3. Karboniziranje - Tu stabilizirano vlakno segrevamo v zelo visoke temperature. To tvori tesno vezane ogljikove kristale.
4. Obdelava površine - Nato oksidiramo površino vlaken, da izboljšamo lastnosti.
5. Velikost - Uporabljamo stroje za predenje za vlakanje vlaken v različne velikosti preje.

Uporaba tega materiala je v vesolju, gradbeništvu, vojski in avtomobilskih športih itd. Vendar so ta vlakna sorazmerno draga kot druge oblike vlaken.

Kakšna je razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni?

Kevlar je močno sintetično vlakno, ki ima kemijsko formulo [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. V bistvu vsebuje dušikove atome v svoji kemijski strukturi. Poleg tega ima vodikove vezi. Ogljikova vlakna so material iz sintetičnih vlaken in vlakna imajo premer približno 5-10 mikrometrov. Ne vsebuje dušika in večinoma vsebuje atome ogljika v svoji kemijski strukturi. Ta vlakna so povezana z ogljikovimi atomi. To je glavna razlika med vlakni Kevlar in Carbon.

Povzetek - Kevlar proti ogljikovim vlaknom

Kevlar in ogljikova vlakna so zelo pomembna sintetična vlakna. Razlika med Kevlarjem in ogljikovimi vlakni je, da Kevlar v bistvu vsebuje dušikove atome v svoji kemijski strukturi, medtem ko ogljikova vlakna ne vsebujejo dušikovih atomov in večinoma vsebujejo atome ogljika v svoji kemijski strukturi.

Referenca:

1. "Kevlar." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 3. julij 2018. Na voljo tukaj  
2. Johnson, Todd. "Kako nastajajo ogljikova vlakna?" ThoughtCo, ThoughtCo. Na voljo tukaj  

Vljudnost slik:

1.'Kevlar-3D-žogice 'Ben Mills in Jynto (Public Domain) prek Commons Wikimedia