Atšķirība starp Kevlaru un oglekļa šķiedru

galvenā atšķirība starp Kevlaru un oglekļa šķiedru ir tas, ka Kevlārs ķīmiskajā struktūrā galvenokārt satur slāpekļa atomus, turpretī oglekļa šķiedra nesatur slāpekļa atomus un ķīmiskajā struktūrā galvenokārt satur oglekļa atomus.

Kevlārs un oglekļa šķiedra ir divas sintētisko šķiedru formas. Abiem šiem materiāliem ir augsta izturība. Tāpēc viņiem ir daudz lietojumu tekstilrūpniecībā un citās nozarēs. Apspriedīsim sīkāku informāciju par šiem materiāliem.

SATURS

1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir Kevlars
3. Kas ir oglekļa šķiedra?
4. Blakus salīdzinājums - Kevlar vs oglekļa šķiedra tabulas formā
5. Kopsavilkums

Kas ir Kevlars?

Kevlars ir spēcīga sintētiskā šķiedra, kuras ķīmiskā formula ir [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Tas ir labi pazīstams ar savu siltuma pretestību. Šis materiāls ir saistīts ar vairākiem citiem polimēru savienojumiem, piemēram, Nomex un Technora. Sākotnējos ražošanas periodos cilvēki izmantoja šo materiālu kā tērauda aizstājēju sacīkšu riepās. Ražotāji definē šo materiālu kā “piecas reizes stiprāku par tēraudu”, ja ņemam vērā divas vienādas Kevlara un tērauda porcijas. Šis materiāls ir īpaši izturīga plastmasa. Šī polimēra materiāla sintēzei mēs izmantojam divu veidu monomērus. Monomēri ir 1,4-fenilēndiamīns un tereftaoilhlorīds. Šie monomēri iziet kondensācijas reakcijās. Tas rada blakusproduktu: HCl skābes molekulas.

01. attēls. Kevlara ķīmiskā struktūra

Iegūtajam polimēram ir šķidro-kristālisks raksturs. Šķīdinātājs, kuru ražotājs izmantojis šai ražošanai, ir maisījums N-metilpirolidons un kalcija hlorīds. Šajā ražošanas procesā tiek izmantota koncentrēta sērskābe, lai ūdenī nešķīstošu produktu (Kevlar) noturētu šķīdumā līdz ražošanas beigām. Tāpēc šis materiāls ir ļoti dārgs (jo šai ražošanai mēs izmantojam koncentrētu sērskābi). Šim materiālam ir augsta stiepes izturība, relatīvais blīvums, pateicoties starpmolekulārajām ūdeņraža saitēm. NH grupas šajā materiālā veido šīs ūdeņraža saites. Šis materiāls ir daudz izmantojams. Piemēram, tas ir noderīgi, ražojot velosipēdu riepas, sacīkšu buras un ložu necaurlaidīgas vestes.

Kas ir oglekļa šķiedra?

Oglekļa šķiedra ir sintētiskas šķiedras materiāls, šīs šķiedras diametrs ir aptuveni 5-10 mikrometri. Šis materiāls galvenokārt satur oglekļa atomus. Šis materiāls satur organiskos polimērus, kas sastāv no garām molekulu virknēm. Šīs stīgas tur kopā oglekļa atomi. Ražotāji galvenokārt ražo šīs šķiedras no poliakrilnitrila (PAN) procesa. Šajā ražošanas procesā viņi ievelk izejvielas garos šķiedros vai šķiedrās. Tad viņi apvieno šīs šķipsnas ar citiem materiāliem, lai iegūtu vēlamo formu un izmēru. PAN procesā ir pieci galvenie soļi:

1. Vērpšana - šeit PAN un citu sastāvdaļu maisījums tiek savērpts šķiedrās. Tad šīs šķiedras mazgā un izstiepj.
2. Stabilizēšana - šeit mēs veicam ķīmiskas izmaiņas šķiedru stabilizēšanai.
3. Gāzēšana - šeit mēs sildām stabilizēto šķiedru ļoti augstā temperatūrā. Tādējādi veidojas cieši saistīti oglekļa kristāli.
4. Virsmas apstrāde - tad mēs oksidējam šķiedru virsmu, lai uzlabotu īpašības.
5. Izmēra noteikšana - šķiedru savīšanai dažāda lieluma pavedienos izmantojam vērpšanas mašīnas.

Šis materiāls tiek pielietots kosmiskajā aviācijā, inženierbūvē, militārajā jomā un autosportā utt. Tomēr šīs šķiedras ir salīdzinoši dārgas nekā citas šķiedru formas..

Kāda ir atšķirība starp Kevlaru un oglekļa šķiedru?

Kevlars ir stipra sintētiska šķiedra, kuras ķīmiskā formula ir [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Tā ķīmiskajā struktūrā būtībā satur slāpekļa atomus. Turklāt tam ir ūdeņraža saites. Oglekļa šķiedra ir sintētiskas šķiedras materiāls, un šķiedru diametrs ir aptuveni 5-10 mikrometri. Tas nesatur slāpekli un ķīmiskajā struktūrā galvenokārt satur oglekļa atomus. Šīs šķiedras ir savstarpēji saistītas caur oglekļa atomiem. Šī ir galvenā atšķirība starp Kevlaru un oglekļa šķiedru.

Kopsavilkums - Kevlar vs oglekļa šķiedra

Kevlārs un oglekļa šķiedra ir ļoti svarīgas sintētiskās šķiedras. Atšķirība starp Kevlar un oglekļa šķiedru ir tāda, ka Kevlar ķīmiskajā struktūrā būtībā satur slāpekļa atomus, turpretī oglekļa šķiedra nesatur slāpekļa atomus un ķīmiskajā struktūrā galvenokārt satur oglekļa atomus.

Atsauce:

1. “Kevlar”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018. gada 3. jūlijs. Pieejams šeit  
2. Džonsons, Tods. “Kā tiek ražota oglekļa šķiedra?” ThoughtCo, ThoughtCo. Pieejams šeit  

Attēla pieklājība:

1.'Kevlar-3D-balls'By Ben Mills un Jynto (Public Domain), izmantojot Commons Wikimedia