Різниця між кевларом і вуглецевим волокном
Share
The ключова різниця між кевларом і вуглецевим волокном є те, що Кевлар по суті містить атоми азоту в своїй хімічній структурі, тоді як вуглецеве волокно не містить атомів азоту і в основному містить атоми вуглецю в своїй хімічній структурі.
Кевлар і вуглецеве волокно - це дві форми синтетичних волокон. Обидва ці матеріали мають високу міцність. Тому вони мають багато застосувань у текстильній та інших галузях. Давайте обговоримо детальніше про ці матеріали.
ЗМІСТ
1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке Кевлар
3. Що таке вуглецеве волокно
4. Поплечне порівняння - Кевлар проти вуглецевого волокна в табличній формі
5. Підсумок
Що таке Кевлар?
Кевлар - це сильне синтетичне волокно, яке має хімічну формулу [-CO-C6Н4-CO-NH-C6Н4-NH-]н. Він добре відомий своєю термостійкістю. Цей матеріал пов'язаний з кількома іншими полімерними сполуками, такими як Nomex і Technora. У перші часи його виробництва люди використовували цей матеріал як заміну сталі в гоночних шинах. Виробники визначають цей матеріал як "у п’ять разів міцніший за сталь", коли ми розглядаємо дві рівні частини кеўлару та сталі. Цей матеріал - надміцний пластик. Ми використовуємо дві форми мономерів для синтезу цього полімерного матеріалу. Мономерами є 1,4-фенілендіамін та терефталоїлхлорид. Ці мономери піддаються реакції конденсації. Він дає побічний продукт: молекули кислоти HCl.
Малюнок 01: Хімічна структура кевлара
Отриманий полімер має рідкокристалічну природу. Розчинник, який виробник використовував для цього виробництва, являє собою суміш N-метил-піролідон та хлорид кальцію. Цей процес виробництва використовує концентровану сірчану кислоту, щоб утримувати нерозчинний у воді продукт (кевлар) у розчині до закінчення виробництва. Тому цей матеріал є дуже дорогим (оскільки для цього виробництва ми використовуємо концентровану сірку). Цей матеріал має високу міцність на розрив, відносну щільність, завдяки межмолекулярним водневим зв’язкам. NH групи в цьому матеріалі утворюють ці водневі зв’язки. Існує багато застосувань цього матеріалу. Наприклад, він корисний у виробництві велосипедних шин, гоночних вітрил та бронежилетів.
Що таке вуглецеве волокно?
Вуглецеве волокно є синтетичним волокнистим матеріалом, ці волокна мають діаметр близько 5-10 мікрометрів. Цей матеріал в основному містить атоми вуглецю. Цей матеріал містить органічні полімери, які складаються з довгих ниток молекул. Ці струни утримуються разом атомами вуглецю. В основному виробники виробляють ці волокна з процесу поліакрилонітрилу (PAN). У цьому виробничому процесі вони втягують сировину в довгі пасма або волокна. Потім вони поєднують ці пасма з іншими матеріалами, щоб отримати бажані форми і розміри. У процесі PAN є п’ять основних етапів:
- Спінінг - Тут суміш ПАН та інших інгредієнтів закручується у волокна. Потім ці волокна промивають і розтягують.
- Стабілізація - Тут ми робимо хімічні зміни для стабілізації волокна.
- Карбонізація - Тут ми нагріваємо стабілізоване волокно до дуже високих температур. При цьому утворюються щільно пов'язані кристали вуглецю.
- Обробка поверхні - Потім ми окислюємо поверхню волокон для поліпшення властивостей.
- Розміри - Ми використовуємо прядильні верстати для скручування волокон в різні нитки.
Застосування цього матеріалу стосується аерокосмічної, цивільної, військової та автоспорту тощо. Однак ці волокна відносно дорогі, ніж інші форми волокон.
Яка різниця між кевларом і вуглецевим волокном?
Кевлар - це сильне синтетичне волокно, яке має хімічну формулу [-CO-C6Н4-CO-NH-C6Н4-NH-]н. Він по суті містить атоми азоту в своїй хімічній структурі. Більше того, він має водневі зв’язки. Вуглецеве волокно є синтетичним волокнистим матеріалом і волокна мають близько 5-10 мікрометрів. Він не містить азоту і в основному містить атоми вуглецю у своїй хімічній структурі. Ці волокна пов'язані між собою за допомогою атомів вуглецю. Це основна відмінність між кевларом і вуглецевим волокном.
Підсумок - Kevlar vs Carbon Fiber
Кевлар і вуглецеве волокно - дуже важливі синтетичні волокна. Різниця між кевларом і вуглецевим волокном полягає в тому, що Кевлар по суті містить атоми азоту в своїй хімічній структурі, тоді як вуглецеве волокно не містить атомів азоту і в основному містить атоми вуглецю в своїй хімічній структурі.
Довідка:
1. "Кевлар". Wikipedia, Фонд Вікімедіа, 3 липня 2018 р. Доступний тут
2. Джонсон, Тодд. "Як виготовляється вуглецеве волокно?" ThoughtCo, ThoughtCo. Доступний тут
Надано зображення:
1.'Кевлар-3D-кульки 'Бен Міллз та Джинто (публічне надбання) через Wikimedia Commons
