Η βασική διαφορά μεταξύ Kevlar και ινών άνθρακα είναι ότι το Kevlar περιέχει ουσιαστικά άτομα αζώτου στη χημική του δομή, ενώ η ίνα άνθρακα δεν περιέχει άτομα αζώτου και περιέχει κυρίως άτομα άνθρακα στη χημική του δομή.
Το Kevlar και οι ανθρακονήματα είναι δύο μορφές συνθετικών ινών. Και τα δύο αυτά υλικά έχουν υψηλή αντοχή. Ως εκ τούτου, έχουν πολλές εφαρμογές στην κλωστοϋφαντουργία και σε άλλες βιομηχανίες. Ας συζητήσουμε περισσότερες λεπτομέρειες για αυτά τα υλικά.
Τι είναι το Kevlar;
Το Kevlar είναι μια ισχυρή συνθετική ίνα που έχει τον χημικό τύπο [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nΕίναι γνωστό για την αντοχή του στη θερμότητα. Αυτό το υλικό σχετίζεται με πολλές άλλες πολυμερείς ενώσεις όπως το Nomex και το Technora. Στα πρώτα χρόνια της παραγωγής του, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν αυτό το υλικό ως αντικατάσταση του χάλυβα σε αγωνιστικά ελαστικά. Οι κατασκευαστές ορίζουν αυτό το υλικό ως "πέντε φορές ισχυρότερο από τον χάλυβα" όταν λάβουμε υπόψη δύο ίσα μέρη Kevlar και χάλυβα. Αυτό το υλικό είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό πλαστικό. Χρησιμοποιούμε δύο μορφές μονομερών για τη σύνθεση αυτού του πολυμερούς υλικού. Τα μονομερή είναι 1, 4-φαινυλενοδιαμίνη και τερεφθαλοϋλοχλωρίδιο. Αυτά τα μονομερή υφίστανται αντιδράσεις συμπύκνωσης. Αποδίδει ένα υποπροϊόν: μόρια οξέος HCl.
Εικόνα 01: Χημική δομή του Kevlar
Το πολυμερές που προκύπτει έχει υγροκρυσταλλική φύση. Ο διαλύτης που χρησιμοποίησε ο κατασκευαστής για αυτή την παραγωγή είναι ένα μείγμα Ν-μεθυλ-πυρρολιδόνης και χλωριούχου ασβεστίου. Αυτή η διαδικασία παραγωγής χρησιμοποιεί πυκνό θειικό οξύ για να διατηρεί το αδιάλυτο στο νερό προϊόν (Kevlar) στο διάλυμα μέχρι να τελειώσει η παραγωγή. Επομένως, αυτό το υλικό είναι πολύ ακριβό (γιατί χρησιμοποιούμε συμπυκνωμένο θείο για αυτή την παραγωγή). Αυτό το υλικό έχει υψηλή αντοχή εφελκυσμού, σχετική πυκνότητα, λόγω των διαμοριακών δεσμών υδρογόνου. Οι ομάδες NH σε αυτό το υλικό σχηματίζουν αυτούς τους δεσμούς υδρογόνου. Υπάρχουν πολλές χρήσεις αυτού του υλικού. Για παράδειγμα, είναι χρήσιμο στην παραγωγή ελαστικών ποδηλάτων, αγωνιστικών πανιών και αλεξίσφαιρων γιλέκων.
Τι είναι οι ίνες άνθρακα;
Οι ίνες άνθρακα είναι ένα υλικό συνθετικής ίνας, αυτές οι ίνες έχουν διάμετρο περίπου 5-10 μικρόμετρα. Αυτό το υλικό περιέχει κυρίως άτομα άνθρακα. Αυτό το υλικό περιέχει οργανικά πολυμερή που αποτελούνται από μακριές σειρές μορίων. Αυτές οι χορδές συγκρατούνται μεταξύ τους από άτομα άνθρακα. Οι κατασκευαστές παράγουν κυρίως αυτές τις ίνες από τη διαδικασία πολυακρυλονιτριλίου (PAN). Σε αυτή τη διαδικασία παραγωγής, τραβούν τις πρώτες ύλες σε μακριές ίνες ή ίνες. Στη συνέχεια συνδυάζουν αυτά τα νήματα με άλλα υλικά για να αποκτήσουν τα επιθυμητά σχήματα και μεγέθη. Στη διαδικασία PAN, υπάρχουν πέντε κύρια βήματα:
- Spinning – Εδώ, το μείγμα του PAN και άλλων συστατικών περιστρέφεται σε ίνες. Στη συνέχεια αυτές οι ίνες πλένονται και τεντώνονται.
- Σταθεροποίηση – Εδώ, κάνουμε χημική αλλοίωση για τη σταθεροποίηση των ινών.
- Ανθρακοποίηση – Εδώ, θερμαίνουμε τη σταθεροποιημένη ίνα σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό σχηματίζει σφιχτά συνδεδεμένους κρυστάλλους άνθρακα.
- Επεξεργασία της επιφάνειας – Στη συνέχεια οξειδώνουμε την επιφάνεια των ινών για να βελτιώσουμε τις ιδιότητες.
- Μέγεθος – Χρησιμοποιούμε κλωστήρια για να στρίβουμε τις ίνες σε νήματα διαφορετικού μεγέθους.
Οι εφαρμογές αυτού του υλικού αφορούν την αεροδιαστημική, την πολιτική μηχανική, τον στρατιωτικό και τον μηχανοκίνητο αθλητισμό, κ.λπ. Ωστόσο, αυτές οι ίνες είναι σχετικά ακριβές από άλλες μορφές ινών.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Kevlar και ανθρακονημάτων;
Το Kevlar είναι μια ισχυρή συνθετική ίνα που έχει τον χημικό τύπο [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Ουσιαστικά περιέχει άτομα αζώτου στη χημική του δομή. Επιπλέον, έχει δεσμούς υδρογόνου. Οι ίνες άνθρακα είναι ένα υλικό συνθετικής ίνας και οι ίνες έχουν διάμετρο περίπου 5-10 μικρόμετρα. Δεν περιέχει άζωτο και περιέχει κυρίως άτομα άνθρακα στη χημική του δομή. Αυτές οι ίνες συνδέονται μεταξύ τους μέσω ατόμων άνθρακα. Αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ Kevlar και ινών άνθρακα.
Σύνοψη – Kevlar vs Carbon Fibre
Το Kevlar και οι ανθρακονήματα είναι πολύ σημαντικές συνθετικές ίνες. Η διαφορά μεταξύ Kevlar και ινών άνθρακα είναι ότι το Kevlar περιέχει ουσιαστικά άτομα αζώτου στη χημική του δομή, ενώ η ίνα άνθρακα δεν περιέχει άτομα αζώτου και περιέχει κυρίως άτομα άνθρακα στη χημική του δομή.
