Nøgleforskellen mellem Kevlar og kulfiber er, at Kevlar i det væsentlige indeholder nitrogenatomer i sin kemiske struktur, hvorimod kulfiberen ikke indeholder nitrogenatomer og hovedsageligt indeholder kulstofatomer i sin kemiske struktur.
Kevlar og kulfiber er to former for syntetiske fibre. Begge disse materialer har en høj styrke. Derfor har de mange anvendelsesmuligheder inden for tekstil og andre industrier. Lad os diskutere flere detaljer om disse materialer.
Hvad er Kevlar?
Kevlar er en stærk syntetisk fiber, der har den kemiske formel [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nDet er kendt for sin varmebestandighed. Dette materiale er relateret til flere andre polymerforbindelser såsom Nomex og Technora. I de tidlige tider af dets produktion brugte folk dette materiale som erstatning for stål i racerdæk. Producenter definerer dette materiale som "fem gange stærkere end stål", når vi betragter to lige store dele af Kevlar og stål. Dette materiale er en superstærk plastik. Vi bruger to former for monomerer til syntesen af dette polymermateriale. Monomererne er 1,4-phenylendiamin og terephthaloylchlorid. Disse monomerer gennemgår kondensationsreaktioner. Det giver et biprodukt: HCl-syremolekyler.
Figur 01: Kevlars kemiske struktur
Den resulterende polymer har en flydende-krystallinsk natur. Opløsningsmidlet, som producenten brugte til denne produktion, er en blanding af N-methyl-pyrrolidon og calciumchlorid. Denne produktionsproces bruger koncentreret svovlsyre til at holde det vanduopløselige produkt (Kevlar) i opløsningen, indtil produktionen afsluttes. Derfor er dette materiale meget dyrt (fordi vi bruger koncentreret svovl til denne produktion). Dette materiale har en høj trækstyrke, relativ tæthed på grund af de intermolekylære hydrogenbindinger. NH-grupperne i dette materiale danner disse hydrogenbindinger. Der er mange anvendelser af dette materiale. For eksempel er den nyttig til fremstilling af cykeldæk, racersejl og skudsikre veste.
Hvad er kulfiber?
Kulfiber er et syntetisk fibermateriale, disse fibre har en diameter på omkring 5-10 mikrometer. Dette materiale indeholder hovedsageligt kulstofatomer. Dette materiale indeholder organiske polymerer, som består af lange strenge af molekyler. Disse strenge holdes sammen af kulstofatomer. Producenter producerer hovedsageligt disse fibre fra polyacrylonitril (PAN) proces. I denne fremstillingsproces trækker de råvarerne til lange tråde eller fibre. Derefter kombinerer de disse tråde med andre materialer for at få ønskede former og størrelser. I PAN-processen er der fem hovedtrin:
- Spinding – Her spindes blandingen af PAN og andre ingredienser til fibre. Derefter vaskes og strækkes disse fibre.
- Stabilisering – Her laver vi kemiske ændringer til stabilisering af fibre.
- Karbonisering – Her opvarmer vi den stabiliserede fiber til meget høje temperaturer. Dette danner tæt bundne kulstofkrystaller.
- Behandling af overfladen – Derefter oxiderer vi overfladen af fibre for at forbedre egenskaberne.
- Størrelse – Vi bruger spindemaskiner til at sno fibrene til forskellige størrelser garn.
Anvendelsen af dette materiale er inden for rumfart, civilingeniør, militær og motorsport osv. Disse fibre er dog relativt dyre end andre fiberformer.
Hvad er forskellen mellem kevlar og kulfiber?
Kevlar er en stærk syntetisk fiber, som har den kemiske formel [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Det indeholder i det væsentlige nitrogenatomer i sin kemiske struktur. Desuden har det hydrogenbindinger. Kulfiber er et syntetisk fibermateriale, og fibrene har en diameter på omkring 5-10 mikrometer. Det indeholder ikke nitrogen og indeholder hovedsageligt kulstofatomer i sin kemiske struktur. Disse fibre er bundet til hinanden via kulstofatomer. Dette er hovedforskellen mellem Kevlar og kulfiber.
Opsummering – Kevlar vs Carbon Fibre
Kevlar og kulfiber er meget vigtige syntetiske fibre. Forskellen mellem Kevlar og kulfiber er, at Kevlar i det væsentlige indeholder nitrogenatomer i sin kemiske struktur, hvorimod kulfiberen ikke indeholder nitrogenatomer og hovedsageligt indeholder kulstofatomer i sin kemiske struktur.
