Ero Kevlarin ja hiilikuitun välillä

avainero välillä Kevlar ja hiilikuitu on, että Kevlar sisältää pääosin typpiatomeja kemiallisessa rakenteessaan, kun taas hiilikuitu ei sisällä typpiatomeja ja sisältää pääosin hiiliatomeja sen kemiallisessa rakenteessa.

Kevlar ja hiilikuitu ovat synteettisten kuitujen kaksi muotoa. Molemmilla näillä materiaaleilla on korkea lujuus. Siksi heillä on monia sovelluksia tekstiili- ja muilla teollisuudenaloilla. Keskustelemme lisätietoja näistä materiaaleista.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on Kevlar
3. Mikä on hiilikuitu?
4. Vertailu rinnakkain - Kevlar vs. hiilikuitu taulukkomuodossa
5. Yhteenveto

Mikä on Kevlar?

Kevlar on vahva synteettikuitu, jolla on kemiallinen kaava [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Se on tunnettu lämmönkestävyydestään. Tämä materiaali liittyy useisiin muihin polymeeriyhdisteisiin, kuten Nomex ja Technora. Tuotannon varhaisina aikoina ihmiset käyttivät tätä materiaalia teräksen korvaamiseen kilpa-renkailla. Valmistajat määrittelevät tämän materiaalin "viisi kertaa vahvemmaksi kuin teräs", kun tarkastellaan kahta yhtä suurta osaa Kevlaria ja terästä. Tämä materiaali on erittäin vahvaa muovia. Käytämme kahta monomeerimuotoa tämän polymeerimateriaalin synteesiin. Monomeerit ovat 1,4-fenyleenidiamiini ja tereftaloyylikloridi. Nämä monomeerit läpikäyvät kondensaatioreaktioita. Se tuottaa sivutuotteen: HCl-happomolekyylejä.

Kuva 01: Kevlarin kemiallinen rakenne

Tuloksena olevalla polymeerillä on nestekiteinen luonne. Liuotin, jota valmistaja käytti tässä tuotannossa, on seos N-metyylipyrrolidoni ja kalsiumkloridi. Tässä valmistusprosessissa käytetään väkevää rikkihappoa veteen liukenemattoman tuotteen (Kevlar) pitämiseen liuoksessa tuotannon loppumiseen saakka. Siksi tämä materiaali on erittäin kallista (koska käytämme väkevää rikkihappoa tähän tuotantoon). Tällä materiaalilla on korkea vetolujuus, suhteellinen tiheys johtuen molekyylien välisistä vety sidoksista. Tämän materiaalin NH-ryhmät muodostavat nämä vety sidokset. Tätä materiaalia on monia käyttötapoja. Se on hyödyllinen esimerkiksi polkupyöränrenkaiden, kilpapurjeiden ja luodinkestävien liivien valmistuksessa.

Mikä on hiilikuitu?

Hiilikuitu on synteettikuitumateriaali, näiden kuitujen halkaisija on noin 5-10 mikrometriä. Tämä materiaali sisältää pääasiassa hiiliatomeja. Tämä materiaali sisältää orgaanisia polymeerejä, jotka koostuvat pitkistä molekyylijonoista. Hiiliatomit pitävät nämä jouset yhdessä. Valmistajat valmistavat näitä kuituja pääasiassa polyakryylinitriili (PAN) -prosessista. Tässä valmistusprosessissa ne vetävät raaka-aineet pitkiksi säikeiksi tai kuituiksi. Sitten he yhdistävät nämä säieet muihin materiaaleihin saadakseen halutut muodot ja koot. PAN-prosessissa on viisi päävaihetta:

1. Kehruu - Tässä PAN- ja muiden ainesosien seos kehrruu kuiduiksi. Sitten nämä kuidut pestään ja venytetään.
2. Stabilointi - Tässä teemme kemiallisia muutoksia kuidun stabiloimiseksi.
3. Hiilentäminen - Lämmitämme tässä stabiloidun kuidun erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Tämä muodostaa tiukasti sitoutuneita hiilikiteitä.
4. Pinnan käsittely - Sitten hapettamme kuitujen pinnan ominaisuuksien parantamiseksi.
5. Mitoitus - Kierrämme kuidut eri kokoisiksi langoiksi kehräyskoneilla.

Tämän materiaalin sovellukset ovat ilmailu-, maa- ja vesirakentamisessa, sotilas- ja moottoriurheilussa jne. Nämä kuidut ovat kuitenkin suhteellisen kalliita kuin muut kuitumuodot.

Mikä on ero Kevlarin ja hiilikuitun välillä?

Kevlar on vahva synteettikuitu, jolla on kemiallinen kaava [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Se sisältää kemiallisessa rakenteessaan olennaisesti typpiatomeja. Lisäksi siinä on vety sidoksia. Hiilikuitu on synteettikuitumateriaali ja kuitujen halkaisija on noin 5-10 mikrometriä. Se ei sisällä typpeä ja sisältää kemiallisessa rakenteessaan pääasiassa hiiliatomeja. Nämä kuidut ovat sitoutuneet toisiinsa hiiliatomien kautta. Tämä on tärkein ero Kevlar- ja hiilikuitujen välillä.

Yhteenveto - Kevlar vs. hiilikuitu

Kevlar ja hiilikuitu ovat erittäin tärkeitä synteettikuituja. Ero Kevlarin ja hiilikuitun välillä on se, että Kevlar sisältää pääosin typpiatomeja kemiallisessa rakenteessaan, kun taas hiilikuitu ei sisällä typpiatomeja ja sisältää kemiallisessa rakenteessaan pääasiassa hiiliatomeja.

Viite:

1. “Kevlar.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. heinäkuuta 2018. Saatavilla täältä  
2. Johnson, Todd. "Kuinka hiilikuitu valmistetaan?" ThoughtCo, ThoughtCo. Saatavilla täältä  

Kuvan kohteliaisuus:

1.'Kevlar-3D-pallot'By Ben Mills ja Jynto (Public Domain) Commons Wikimedian kautta