Ključna razlika između kevlara i karbonskih vlakana je u tome što kevlar suštinski sadrži atome dušika u svojoj hemijskoj strukturi, dok karbonska vlakna ne sadrže atome dušika i uglavnom sadrže atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.
Kevlar i karbonska vlakna su dva oblika sintetičkih vlakana. Oba ova materijala imaju visoku čvrstoću. Stoga imaju mnoge primjene u tekstilnoj i drugim industrijama. Hajde da razgovaramo o više detalja o ovim materijalima.
Šta je kevlar?
Kevlar je snažno sintetičko vlakno koje ima hemijsku formulu [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nPoznat je po svojoj otpornosti na toplotu. Ovaj materijal je povezan s nekoliko drugih polimernih spojeva kao što su Nomex i Technora. U ranim vremenima njegove proizvodnje, ljudi su koristili ovaj materijal kao zamjenu za čelik u trkačkim gumama. Proizvođači definiraju ovaj materijal kao “pet puta jači od čelika” kada uzmemo u obzir dva jednaka dijela kevlara i čelika. Ovaj materijal je super jaka plastika. Za sintezu ovog polimernog materijala koristimo dva oblika monomera. Monomeri su 1,4-fenilendiamin i tereftaloil hlorid. Ovi monomeri prolaze kroz reakcije kondenzacije. To daje nusproizvod: molekule HCl kiseline.
Slika 01: Hemijska struktura kevlara
Rezultirajući polimer ima tečno-kristalnu prirodu. Otapalo koje je proizvođač koristio za ovu proizvodnju je mješavina N-metil-pirolidona i kalcijum hlorida. Ovaj proizvodni proces koristi koncentriranu sumpornu kiselinu da zadrži proizvod nerastvorljiv u vodi (Kevlar) u otopini do kraja proizvodnje. Zbog toga je ovaj materijal veoma skup (jer za ovu proizvodnju koristimo koncentrovani sumpor). Ovaj materijal ima visoku vlačnu čvrstoću, relativnu gustoću, zbog međumolekularnih vodoničnih veza. NH grupe u ovom materijalu formiraju ove vodikove veze. Postoji mnogo namjena ovog materijala. Na primjer, koristan je u proizvodnji guma za bicikle, trkaćih jedara i pancira.
Šta su karbonska vlakna?
Ugljična vlakna su materijal od sintetičkih vlakana, ova vlakna imaju oko 5-10 mikrometara u prečniku. Ovaj materijal uglavnom sadrži atome ugljika. Ovaj materijal sadrži organske polimere koji se sastoje od dugih nizova molekula. Ove žice zajedno drže atomi ugljika. Proizvođači uglavnom proizvode ova vlakna iz poliakrilonitrilnog (PAN) procesa. U ovom proizvodnom procesu oni uvlače sirovine u dugačke niti ili vlakna. Zatim kombinuju ove pramenove s drugim materijalima kako bi dobili željene oblike i veličine. U PAN procesu postoji pet glavnih koraka:
- Predenje – Ovde se mešavina PAN-a i drugih sastojaka prede u vlakna. Zatim se ova vlakna peru i razvlače.
- Stabilizacija – Ovdje radimo kemijske izmjene za stabilizaciju vlakana.
- Karbonizacija – Ovdje zagrijavamo stabilizirano vlakno na vrlo visoke temperature. Ovo formira čvrsto vezane kristale ugljika.
- Obrada površine – Zatim oksidiramo površinu vlakana da poboljšamo svojstva.
- Dimenzioniranje – Koristimo mašine za predenje za upredanje vlakana u pređe različitih veličina.
Primjena ovog materijala je u zrakoplovstvu, građevinarstvu, vojsci i motosportu, itd. Međutim, ova vlakna su relativno skupa od ostalih oblika vlakana.
Koja je razlika između kevlara i karbonskih vlakana?
Kevlar je snažno sintetičko vlakno koje ima hemijsku formulu [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n U suštini sadrži atome azota u svojoj hemijskoj strukturi. Štaviše, ima vodonične veze. Ugljična vlakna su materijal od sintetičkih vlakana i vlakna imaju oko 5-10 mikrometara u prečniku. Ne sadrži dušik i uglavnom sadrži atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi. Ova vlakna su vezana jedno za drugo preko atoma ugljika. Ovo je glavna razlika između kevlara i karbonskih vlakana.
Sažetak – Kevlar protiv karbonskih vlakana
Kevlar i karbonska vlakna su veoma važna sintetička vlakna. Razlika između kevlara i karbonskih vlakana je u tome što kevlar suštinski sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi, dok karbonska vlakna ne sadrže atome dušika i uglavnom sadrže atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.
