Galvenā atšķirība starp kevlaru un oglekļa šķiedru ir tāda, ka kevlāra ķīmiskajā struktūrā būtībā ir slāpekļa atomi, savukārt oglekļa šķiedras ķīmiskajā struktūrā galvenokārt ir oglekļa atomi.
Kevlars un oglekļa šķiedra ir divas sintētisko šķiedru formas. Abiem šiem materiāliem ir augsta izturība. Tāpēc tiem ir daudz pielietojumu tekstilrūpniecībā un citās nozarēs. Apspriedīsim sīkāku informāciju par šiem materiāliem.
Kas ir Kevlars?
Kevlar ir spēcīga sintētiskā šķiedra, kuras ķīmiskā formula ir [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nTas ir labi pazīstams ar savu karstumizturību. Šis materiāls ir saistīts ar vairākiem citiem polimēru savienojumiem, piemēram, Nomex un Technora. Agrīnās ražošanas laikā cilvēki izmantoja šo materiālu kā tērauda aizstājēju sacīkšu riepās. Ražotāji definē šo materiālu kā “piecas reizes stiprāku par tēraudu”, ja mēs ņemam vērā divas vienādas kevlara un tērauda daļas. Šis materiāls ir īpaši izturīga plastmasa. Šī polimērmateriāla sintēzei mēs izmantojam divu veidu monomērus. Monomēri ir 1,4-fenilēndiamīns un tereftaloilhlorīds. Šie monomēri tiek pakļauti kondensācijas reakcijai. Tas rada blakusproduktu: HCl skābes molekulas.
Attēls 01: Kevlara ķīmiskā struktūra
Iegūtais polimērs ir šķidri kristālisks. Šķīdinātājs, ko ražotājs izmantoja šai ražošanai, ir N-metil-pirolidona un kalcija hlorīda maisījums. Šajā ražošanas procesā izmanto koncentrētu sērskābi, lai saglabātu ūdenī nešķīstošo produktu (Kevlar) šķīdumā līdz ražošanas beigām. Tāpēc šis materiāls ir ļoti dārgs (jo šai ražošanai izmantojam koncentrētu sērskābi). Šim materiālam ir augsta stiepes izturība, relatīvais blīvums, pateicoties starpmolekulārajām ūdeņraža saitēm. NH grupas šajā materiālā veido šīs ūdeņraža saites. Šim materiālam ir daudz pielietojumu. Piemēram, tas ir noderīgs velosipēdu riepu, sacīkšu buru un ložu necaurlaidīgu vestu ražošanā.
Kas ir oglekļa šķiedra?
Oglekļa šķiedra ir sintētisko šķiedru materiāls, šo šķiedru diametrs ir aptuveni 5–10 mikrometri. Šis materiāls galvenokārt satur oglekļa atomus. Šis materiāls satur organiskos polimērus, kas sastāv no garām molekulu virknēm. Šīs virknes satur oglekļa atomi. Ražotāji galvenokārt ražo šīs šķiedras no poliakrilnitrila (PAN) procesa. Šajā ražošanas procesā viņi ievelk izejmateriālus garos pavedienos vai šķiedrās. Tad viņi apvieno šos pavedienus ar citiem materiāliem, lai iegūtu vēlamās formas un izmērus. PAN procesā ir piecas galvenās darbības:
- Vērpšana – šeit PAN un citu sastāvdaļu maisījums tiek savērptas šķiedrās. Pēc tam šīs šķiedras tiek mazgātas un izstieptas.
- Stabilizācija - šeit mēs veicam ķīmiskas izmaiņas, lai stabilizētu šķiedru.
- Karbonēšana - šeit mēs uzsildām stabilizēto šķiedru ļoti augstā temperatūrā. Tas veido cieši saistītus oglekļa kristālus.
- Virsmas apstrāde – pēc tam šķiedru virsmu oksidējam, lai uzlabotu īpašības.
- Izmēru noteikšana - mēs izmantojam vērpšanas mašīnas, lai šķiedras savītu dažāda izmēra pavedienos.
Šo materiālu izmanto kosmosa, civilās inženierijas, militārajā un motosportā utt. Tomēr šīs šķiedras ir salīdzinoši dārgākas nekā citas šķiedras.
Kāda ir atšķirība starp kevlaru un oglekļa šķiedru?
Kevlar ir spēcīga sintētiskā šķiedra, kuras ķīmiskā formula ir [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Tā ķīmiskajā struktūrā būtībā satur slāpekļa atomus. Turklāt tajā ir ūdeņraža saites. Oglekļa šķiedra ir sintētisko šķiedru materiāls, un šķiedru diametrs ir aptuveni 5-10 mikrometri. Tas nesatur slāpekli un galvenokārt satur oglekļa atomus savā ķīmiskajā struktūrā. Šīs šķiedras ir saistītas viena ar otru caur oglekļa atomiem. Šī ir galvenā atšķirība starp kevlaru un oglekļa šķiedru.
Kopsavilkums - kevlars pret oglekļa šķiedru
Kevlars un oglekļa šķiedra ir ļoti svarīgas sintētiskās šķiedras. Atšķirība starp kevlaru un oglekļa šķiedru ir tāda, ka Kevlar ķīmiskajā struktūrā būtībā satur slāpekļa atomus, savukārt oglekļa šķiedra nesatur slāpekļa atomus un galvenokārt satur oglekļa atomus savā ķīmiskajā struktūrā.
