Forskjellen mellom Kevlar og Carbon Fiber

De nøkkelforskjell mellom Kevlar og karbonfiber er det Kevlar inneholder i hovedsak nitrogenatomer i sin kjemiske struktur, mens karbonfiberen ikke inneholder nitrogenatomer og hovedsakelig inneholder karbonatomer i sin kjemiske struktur.

Kevlar og karbonfiber er to former for syntetiske fibre. Begge disse materialene har en høy styrke. Derfor har de mange bruksområder innen tekstilindustrien og andre næringer. La oss diskutere flere detaljer om disse materialene.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er Kevlar
3. Hva er karbonfiber
4. Side ved side sammenligning - Kevlar vs Carbon Fiber i Tabular Form
5. Sammendrag

Hva er Kevlar?

Kevlar er en sterk syntetisk fiber som har kjemisk formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C-₆H₄-NH]_n. Det er kjent for sin varmebestandighet. Dette materialet er relatert til flere andre polymerforbindelser som Nomex og Technora. I begynnelsen av produksjonen brukte folk dette materialet som erstatning for stål i racing dekk. Produsenter definerer dette materialet som "fem ganger sterkere enn stål" når vi vurderer to like deler av Kevlar og stål. Dette materialet er en super sterk plast. Vi bruker to former for monomerer til syntese av dette polymermaterialet. Monomerene er 1,4-fenylendiamin og tereftaloylklorid. Disse monomerene gjennomgår kondensreaksjoner. Det gir et biprodukt: HCl syre molekyler.

Figur 01: Kjemisk struktur av Kevlar

Den resulterende polymer har en væske-krystallinsk natur. Løsningsmidlet som produsenten brukte for denne produksjonen er en blanding av N-metyl-pyrrolidon og kalsiumklorid. Denne produksjonsprosessen bruker konsentrert svovelsyre for å holde det vannløselige produktet (Kevlar) i oppløsningen til produksjonen avsluttes. Derfor er dette materialet veldig dyrt (fordi vi bruker konsentrert svovel til denne produksjonen). Dette materialet har en høy strekkfasthet, relativ tetthet, på grunn av de intermolekylære hydrogenbindingene. NH-gruppene i dette materialet danner disse hydrogenbindingene. Det er mange bruksområder av dette materialet. For eksempel er det nyttig å produsere sykkel dekk, racing seil og kuletett vester.

Hva er karbonfiber?

Karbonfiber er et syntetisk fibermateriale Disse fibrene har en diameter på 5-10 mikrometer. Dette materialet inneholder hovedsakelig karbonatomer. Dette materialet inneholder organiske polymerer som består av lange strenger av molekyler. Disse strengene holdes sammen av karbonatomer. Produsenter produserer hovedsakelig disse fibrene fra polyakrylonitril (PAN) prosess. I denne produksjonsprosessen tegner de råvarene inn i lange tråder eller fibre. Da kombinerer de disse strengene med andre materialer for å få ønskede former og størrelser. I PAN-prosessen er det fem hovedtrinn:

1. Spinning - Her blandes blandingen av PAN og andre ingredienser til fibre. Da vaskes og strekkes disse fibrene.
2. Stabilisering - Her gjør vi kjemisk forandring for stabilisering av fiber.
3. Carbonizing - Her oppvarmer vi den stabiliserte fiberen til svært høye temperaturer. Dette danner tett bundet karbonkrystaller.
4. Behandling av overflaten - Da oksiderer vi overflaten av fibre for å forbedre egenskapene.
5. Dimensjonering - Vi bruker spinnemaskiner for å vri fibrene i forskjellige størrelsesgarn.

Anvendelsene til dette materialet er innen luftfarts-, anleggs-, militær- og motorsport, etc. Imidlertid er disse fibrene relativt dyrere enn andre fiberformer.

Hva er forskjellen mellom Kevlar og Carbon Fiber?

Kevlar er en sterk syntetisk fiber som har kjemisk formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C-₆H₄-NH]_n. Den inneholder i hovedsak nitrogenatomer i sin kjemiske struktur. Videre har det hydrogenbindinger. Karbonfiber er et syntetisk fibermateriale og fibrene har en diameter på 5-10 mikrometer. Den inneholder ikke nitrogen og inneholder hovedsakelig karbonatomer i sin kjemiske struktur. Disse fibrene er bundet til hverandre via karbonatomer. Dette er den viktigste forskjellen mellom Kevlar og Carbon fiber.

Sammendrag - Kevlar vs Carbon Fiber

Kevlar og karbonfiber er svært viktige syntetiske fibre. Forskjellen mellom Kevlar og karbonfiber er at Kevlar i hovedsak inneholder nitrogenatomer i sin kjemiske struktur, mens karbonfiberen ikke inneholder nitrogenatomer og hovedsakelig inneholder karbonatomer i sin kjemiske struktur.

Henvisning:

1. "Kevlar." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. juli 2018. Tilgjengelig her  
2. Johnson, Todd. "Hvordan er karbonfiber laget?" ThoughtCo, ThoughtCo. Tilgjengelig her  

Bilde Courtesy:

1. 'Kevlar-3D-baller' Bruk Ben Mills og Jynto (Public Domain) via Commons Wikimedia