Razlika između kevlara i karbonskih vlakana

ključna razlika između Kevlara i ugljičnih vlakana je da Kevlar u osnovi sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi dok ugljikova vlakna ne sadrže atome dušika i uglavnom sadrže atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.

Kevlar i ugljična vlakna su dva oblika sintetičkih vlakana. Oba ova materijala imaju veliku čvrstoću. Stoga imaju mnogo primjene u tekstilnoj i drugim industrijama. Razgovarajmo o više detalja o tim materijalima.

SADRŽAJ

1. Pregled i ključne razlike
2. Što je Kevlar
3. Što je karbonska vlakna
4. Usporedna usporedba - Kevlar vs ugljična vlakna u tabličnom obliku
5. Sažetak

Što je Kevlar?

Kevlar je snažno sintetičko vlakno koje ima kemijsku formulu [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Poznato je po svojoj otpornosti na toplinu. Ovaj materijal povezan je s nekoliko drugih polimernih spojeva kao što su Nomex i Technora. U ranim vremenima njegove proizvodnje ljudi su koristili ovaj materijal kao zamjenu za čelik u trkaćim gumama. Proizvođači ovaj materijal definiraju kao "pet puta jači od čelika" kada uzmemo u obzir jednaka dva dijela Kevlara i čelika. Ovaj materijal je super jaka plastika. Za sintezu ovog polimernog materijala koristimo dva oblika monomera. Monomeri su 1,4-fenilendiamin i tereftaloil klorid. Ti monomeri prolaze kondenzacijske reakcije. Dovodi se nusprodukt: molekule HCl kiseline.

Slika 01: Kemijska struktura Kevlara

Dobiveni polimer ima tekućinu-kristalnu prirodu. Otapalo koje je proizvođač koristio za ovu proizvodnju je smjesa N-metil-pirolidon i kalcijev klorid. U ovom se proizvodnom procesu koristi koncentrirana sumporna kiselina radi zadržavanja u vodi netopljivog proizvoda (Kevlar) do kraja proizvodnje. Stoga je ovaj materijal vrlo skup (jer za ovu proizvodnju koristimo koncentriranu sumpor). Ovaj materijal ima visoku vlačnu čvrstoću, relativnu gustoću, zbog intermolekularnih vodikovih veza. NH grupe u ovom materijalu tvore ove vodikove veze. Mnogo je koristi ovog materijala. Na primjer, koristan je u proizvodnji biciklističkih guma, trkaćih jedara i neprobojnih prsluka.

Što je karbonska vlakna?

Ugljična vlakna su materijal od sintetičkih vlakana, a ova vlakna imaju promjer oko 5-10 mikrometara. Ovaj materijal uglavnom sadrži atome ugljika. Ovaj materijal sadrži organske polimere koji se sastoje od dugih nizova molekula. Ove žice su zajedno ugljikovi atomi. Proizvođači uglavnom proizvode ta vlakna iz procesa poliakrilonitrila (PAN). U ovom procesu izrade sirovine uvlače u duge niti ili vlakna. Zatim kombiniraju ove žice s drugim materijalima kako bi dobili željene oblike i veličine. U postupku PAN je pet glavnih koraka:

1. Predenje - Ovdje se mješavina PAN i ostalih sastojaka ulijeva u vlakna. Zatim se ta vlakna operu i razvlače.
2. Stabilizacija - Ovdje radimo kemijsku izmjenu za stabilizaciju vlakana.
3. Karboniziranje - Ovdje zagrijavamo stabilizirano vlakno na vrlo visoke temperature. Tako nastaju čvrsto vezani kristali ugljika.
4. Obrada površine - Zatim oksidiramo površinu vlakana kako bismo poboljšali svojstva.
5. Veličina - Koristimo strojeve za predenje kako bismo uvrtali vlakna u različite pređe.

Primjene ovog materijala su u zrakoplovstvu, građevinarstvu, vojsci i motociklima itd. Međutim, ta su vlakna relativno skupa od ostalih oblika vlakana.

Koja je razlika između kevlara i karbonskih vlakana?

Kevlar je snažno sintetičko vlakno koje ima kemijsku formulu [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. U svojoj osnovi sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi. Štoviše, on ima vodikove veze. Ugljična vlakna su sintetička vlaknasta vlakna, a vlakna imaju oko 5-10 mikrometara. Ne sadrži dušik i uglavnom sadrži atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi. Ta se vlakna međusobno vežu preko atoma ugljika. To je glavna razlika između vlakana Kevlar i Carbon.

Pregled - Kevlar i Carbon Fiber

Kevlar i karbonska vlakna su vrlo važna sintetička vlakna. Razlika između Kevlara i ugljičnih vlakana je u tome što Kevlar u osnovi sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi, dok ugljično vlakno ne sadrži atome dušika i uglavnom sadrži atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.

Referenca:

1. "Kevlar." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 3. srpnja 2018. Dostupno ovdje  
2. Johnson, Todd. "Kako se pravi ugljična vlakna?" ThoughtCo, ThoughtCo. Dostupno ovdje  

Ljubaznošću slike:

1.'Kevlar-3D kuglice 'Ben Mills i Jynto (Public Domain) putem Commons Wikimedia