Ključna razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni je v tem, da kevlar v bistvu vsebuje atome dušika v svoji kemični strukturi, medtem ko ogljikova vlakna ne vsebujejo atomov dušika in v svoji kemični strukturi vsebujejo predvsem atome ogljika.
Kevlar in ogljikova vlakna sta dve obliki sintetičnih vlaken. Oba materiala imata visoko trdnost. Zato imajo veliko aplikacij v tekstilni in drugih industrijah. Pogovorimo se o več podrobnostih o teh materialih.
Kaj je kevlar?
Kevlar je močno sintetično vlakno s kemijsko formulo [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nZnan je po svoji toplotni odpornosti. Ta material je povezan z več drugimi polimernimi spojinami, kot sta Nomex in Technora. V zgodnjih časih njegove proizvodnje so ljudje ta material uporabljali kot zamenjavo 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. Monomera sta 1,4-fenilendiamin in tereftaloil klorid. Ti monomeri so podvrženi kondenzacijskim reakcijam. Prinese stranski produkt: molekule HCl kisline.
Slika 01: Kemijska struktura kevlarja
Nastali polimer je tekoče kristalne narave. Topilo, ki ga je proizvajalec uporabil za to proizvodnjo, je mešanica N-metil-pirolidona in kalcijevega klorida. Ta proizvodni proces uporablja koncentrirano žveplovo kislino, da zadrži v vodi netopni produkt (Kevlar) v raztopini do konca proizvodnje. Zato je ta material zelo drag (ker za to proizvodnjo uporabljamo koncentrirano žveplo). Ta material ima visoko natezno trdnost, relativno gostoto zaradi medmolekularnih vodikovih vezi. Skupine NH v tem materialu tvorijo te vodikove vezi. Uporabe tega materiala so številne. Uporaben je na primer pri izdelavi pnevmatik za kolesa, dirkalnih jader in neprebojnih jopičev.
Kaj so ogljikova vlakna?
Ogljikova vlakna so material iz sintetičnih vlaken, katerih premer je približno 5-10 mikrometrov. Ta material vsebuje predvsem ogljikove atome. Ta material vsebuje organske polimere, ki so sestavljeni iz dolgih nizov molekul. Te strune držijo skupaj ogljikovi atomi. Proizvajalci večinoma proizvajajo ta vlakna iz poliakrilonitrilnega (PAN) postopka. V tem proizvodnem procesu vlečejo surovine v dolge niti ali vlakna. Nato te pramene kombinirajo z drugimi materiali, da dobijo želene oblike in velikosti. V postopku PAN je pet glavnih korakov:
- Predenje – Tukaj se mešanica PAN in drugih sestavin prede v vlakna. Nato se ta vlakna operejo in raztegnejo.
- Stabilizacija – Tukaj izvajamo kemične spremembe za stabilizacijo vlaken.
- Carbonizacija – Tukaj segrejemo stabilizirana vlakna na zelo visoke temperature. Tako nastanejo tesno vezani ogljikovi kristali.
- Obdelava površine – Nato oksidiramo površino vlaken, da izboljšamo lastnosti.
- Doziranje velikosti – uporabljamo predilne stroje za sukanje vlaken v prejo različnih velikosti.
Uporaba tega materiala je v vesolju, gradbeništvu, vojski in motošportu itd. Vendar so ta vlakna razmeroma draga kot druge oblike vlaken.
Kakšna je razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni?
Kevlar je močno sintetično vlakno s kemijsko formulo [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n V svoji kemijski strukturi v bistvu vsebuje atome dušika. Poleg tega ima vodikove vezi. Ogljikova vlakna so material iz sintetičnih vlaken in vlakna imajo premer približno 5-10 mikrometrov. Ne vsebuje dušika in v svoji kemični strukturi vsebuje predvsem ogljikove atome. Ta vlakna so med seboj povezana preko ogljikovih atomov. To je glavna razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni.
Povzetek – Kevlar proti ogljikovim vlaknom
Kevlar in ogljikova vlakna so zelo pomembna sintetična vlakna. Razlika med kevlarjem in ogljikovimi vlakni je v tem, da kevlar v bistvu vsebuje atome dušika v svoji kemijski strukturi, medtem ko ogljikova vlakna ne vsebujejo atomov dušika in v svoji kemijski strukturi večinoma vsebujejo atome ogljika.
