Forskel mellem Kevlar og kulfiber

Det vigtigste forskel mellem Kevlar og kulfiber er, at Kevlar indeholder i det væsentlige nitrogenatomer i sin kemiske struktur, hvorimod carbonfiberen ikke indeholder nitrogenatomer og hovedsageligt indeholder carbonatomer i sin kemiske struktur.

Kevlar og carbonfiber er to former for syntetiske fibre. Begge disse materialer har en høj styrke. Derfor har de mange applikationer inden for tekstil og andre industrier. Lad os diskutere flere detaljer om disse materialer.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er Kevlar
3. Hvad er kulfiber
4. Sammenligning side ved side - Kevlar vs kulfiber i tabelform
5. Opsummering

Hvad er Kevlar?

Kevlar er en stærk syntetisk fiber, der har den kemiske formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Det er kendt for sin varmemodstand. Dette materiale er relateret til adskillige andre polymerforbindelser, såsom Nomex og Technora. I de tidlige tider af dets produktion brugte folk dette materiale som erstatning for stål i racedæk. Producenter definerer dette materiale som "fem gange stærkere end stål", når vi betragter to lige store dele af Kevlar og stål. Dette materiale er en super-stærk plast. Vi bruger to former for monomerer til syntese af dette polymermateriale. Monomererne er 1,4-phenylendiamin og terephthaloylchlorid. Disse monomerer gennemgår kondensationsreaktioner. Det giver et biprodukt: HCl-syremolekyler.

Figur 01: Kevlars kemiske struktur

Den resulterende polymer har en flydende krystallinsk karakter. Opløsningsmidlet, som fabrikanten brugte til denne produktion, er en blanding af N-methyl-pyrrolidon og calciumchlorid. Denne produktionsproces bruger koncentreret svovlsyre til at holde det vanduopløselige produkt (Kevlar) i opløsningen, indtil produktionen er slut. Derfor er dette materiale meget dyrt (fordi vi bruger koncentreret svovlsyre til denne produktion). Dette materiale har en høj trækstyrke, relativ massefylde på grund af de intermolekylære brintbindinger. NH-grupperne i dette materiale danner disse hydrogenbindinger. Der er mange anvendelser af dette materiale. For eksempel er det nyttigt til fremstilling af cykeldæk, racersegl og skudsikre veste.

Hvad er kulfiber?

Carbonfiber er et syntetisk fibermateriale, disse fibre har en diameter på ca. 5-10 mikrometer. Dette materiale indeholder hovedsageligt carbonatomer. Dette materiale indeholder organiske polymerer, der består af lange strenge af molekyler. Disse strenge holdes sammen af ​​carbonatomer. Producenter fremstiller hovedsageligt disse fibre fra polyacrylonitril (PAN) -proces. I denne fremstillingsproces tegner de råmaterialerne i lange tråde eller fibre. Derefter kombinerer de disse strenge med andre materialer for at få ønsket form og størrelse. I PAN-processen er der fem hovedtrin:

1. Spinning - Her spændes blandingen af ​​PAN og andre ingredienser til fibre. Derefter vaskes og strækkes disse fibre.
2. Stabilisering - Her foretager vi kemisk ændring til stabilisering af fiber.
3. Karbonisering - Her opvarmer vi den stabiliserede fiber til meget høje temperaturer. Dette danner tæt bundne kulstofkrystaller.
4. Behandling af overfladen - Derefter oxiderer vi overfladen af ​​fibre for at forbedre egenskaberne.
5. Størrelse - Vi bruger spindemaskiner til at vri fibrene i forskellige størrelser.

Anvendelsen af ​​dette materiale er inden for rum-, anlægs-, militær- og motorsport osv. Disse fibre er imidlertid relativt dyre end andre fiberformer.

Hvad er forskellen mellem Kevlar og kulfiber?

Kevlar er en stærk syntetisk fiber, der har den kemiske formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Det indeholder i det væsentlige nitrogenatomer i dets kemiske struktur. Derudover har den brintbindinger. Carbonfiber er et syntetisk fibermateriale, og fibrene har ca. 5-10 mikrometer diameter. Det indeholder ikke nitrogen og indeholder hovedsageligt carbonatomer i dets kemiske struktur. Disse fibre er bundet til hinanden via carbonatomer. Dette er den største forskel mellem Kevlar og kulfiber.

Resume - Kevlar vs Carbon Fiber

Kevlar og carbonfiber er meget vigtige syntetiske fibre. Forskellen mellem Kevlar og carbonfiber er, at Kevlar i det væsentlige indeholder nitrogenatomer i sin kemiske struktur, hvorimod carbonfiberen ikke indeholder nitrogenatomer og hovedsageligt indeholder carbonatomer i sin kemiske struktur.

Reference:

1. "Kevlar." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. juli 2018. Tilgængelig her  
2. Johnson, Todd. “Hvordan fremstilles kulfiber?” ThoughtCo, ThoughtCo. Tilgængelig her  

Billede høflighed:

1.'Kevlar-3D-balls'By Ben Mills og Jynto (Public Domain) via Commons Wikimedia