Ключевое различие между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что кевлар по существу содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре.
Кевлар и углеродное волокно - это две формы синтетических волокон. Оба эти материала обладают высокой прочностью. Поэтому они имеют множество применений в текстильной и других отраслях промышленности. Остановимся подробнее на этих материалах.
Что такое кевлар?
Кевлар - прочное синтетическое волокно, имеющее химическую формулу [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nОн известен своей термостойкостью. Этот материал связан с несколькими другими полимерными соединениями, такими как Nomex и Technora. На заре его производства люди использовали этот материал в качестве замены стали в гоночных шинах. Производители определяют этот материал как «в пять раз прочнее стали», если учесть две равные части кевлара и стали. Этот материал представляет собой сверхпрочный пластик. Мы используем две формы мономеров для синтеза этого полимерного материала. Мономеры представляют собой 1,4-фенилендиамин и терефталоилхлорид. Эти мономеры вступают в реакции конденсации. В результате образуется побочный продукт: молекулы кислоты HCl.
Рисунок 01: Химическая структура кевлара
Полученный полимер имеет жидкокристаллическую природу. Растворитель, который использовал производитель для этого производства, представляет собой смесь N-метилпирролидона и хлорида кальция. В этом производственном процессе используется концентрированная серная кислота, чтобы сохранить нерастворимый в воде продукт (кевлар) в растворе до окончания производства. Поэтому этот материал очень дорогой (потому что для этого производства мы используем концентрированную серную кислоту). Этот материал имеет высокую прочность на растяжение, относительную плотность, за счет межмолекулярных водородных связей. Группы NH в этом материале образуют эти водородные связи. Вариантов использования этого материала множество. Например, он используется при производстве велосипедных шин, гоночных парусов и пуленепробиваемых жилетов.
Что такое углеродное волокно?
Углеродное волокно представляет собой синтетический волокнистый материал, диаметр которого составляет около 5-10 микрометров. Этот материал в основном содержит атомы углерода. Этот материал содержит органические полимеры, состоящие из длинных цепочек молекул. Эти струны удерживаются вместе атомами углерода. Производители в основном производят эти волокна из полиакрилонитрила (ПАН). В этом производственном процессе они вытягивают сырье в длинные нити или волокна. Затем они комбинируют эти нити с другими материалами, чтобы получить желаемые формы и размеры. Процесс PAN состоит из пяти основных этапов:
- Прядение – Здесь смесь ПАН и других ингредиентов скручивается в волокна. Затем эти волокна промывают и растягивают.
- Стабилизация – Здесь мы проводим химическую модификацию для стабилизации волокна.
- Карбонизация – здесь мы нагреваем стабилизированное волокно до очень высоких температур. При этом образуются прочно связанные кристаллы углерода.
- Обработка поверхности – Затем мы окисляем поверхность волокон для улучшения свойств.
- Размер – Мы используем прядильные машины для скручивания волокон в пряжу разного размера.
Применения этого материала в аэрокосмической, гражданской и военной промышленности, автоспорте и т.д. Однако эти волокна относительно дороги, чем волокна других форм.
В чем разница между кевларом и углеродным волокном?
Кевлар - прочное синтетическое волокно, имеющее химическую формулу [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Химическая структура по существу содержит атомы азота. Кроме того, он имеет водородные связи. Углеродное волокно представляет собой синтетический волокнистый материал, диаметр волокон которого составляет около 5-10 микрометров. Он не содержит азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре. Эти волокна связаны друг с другом через атомы углерода. В этом главное отличие кевлара от углеродного волокна.
Резюме – Кевлар против углеродного волокна
Кевлар и углеродное волокно являются очень важными синтетическими волокнами. Разница между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что кевлар в основном содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре.
