Ključna razlika između kevlara i ugljičnih vlakana je ta što kevlar u svojoj kemijskoj strukturi u biti sadrži atome dušika, dok ugljična vlakna ne sadrže atome dušika i uglavnom sadrže atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.
Kevlar i karbonska vlakna dva su oblika sintetičkih vlakana. Oba ova materijala imaju visoku čvrstoću. Stoga imaju brojne primjene u tekstilnoj i drugim industrijama. Razmotrimo više detalja o ovim materijalima.
Što je Kevlar?
Kevlar je jako sintetičko vlakno koje ima kemijsku formulu [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nPoznat je po svojoj otpornosti na toplinu. Ovaj materijal je povezan s nekoliko drugih polimernih spojeva kao što su Nomex i Technora. U ranim vremenima njegove proizvodnje ljudi su ovaj materijal koristili kao zamjenu za čelik u trkaćim 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 čvrsta plastika. Za sintezu ovog polimernog materijala koristimo dva oblika monomera. Monomeri su 1,4-fenilendiamin i tereftaloil klorid. Ovi monomeri podliježu reakcijama kondenzacije. Daje nusprodukt: molekule HCl kiseline.
Slika 01: Kemijska struktura kevlara
Rezultirajući polimer ima tekuću kristalnu prirodu. Otapalo koje je proizvođač koristio za ovu proizvodnju je mješavina N-metil-pirolidona i kalcijevog klorida. Ovaj proizvodni proces koristi koncentriranu sumpornu kiselinu da zadrži proizvod netopiv u vodi (Kevlar) u otopini do završetka proizvodnje. Stoga je ovaj materijal vrlo skup (jer za ovu proizvodnju koristimo koncentrirani sumpor). Ovaj materijal ima visoku vlačnu čvrstoću, relativnu gustoću, zbog međumolekularnih vodikovih veza. NH skupine u ovom materijalu tvore te vodikove veze. Postoje mnoge upotrebe ovog materijala. Na primjer, koristan je u proizvodnji guma za bicikle, trkaćih jedara i pancirnih prsluka.
Što su karbonska vlakna?
Ugljična vlakna su materijal od sintetičkih vlakana čija vlakna imaju promjer od oko 5-10 mikrometara. Ovaj materijal uglavnom sadrži atome ugljika. Ovaj materijal sadrži organske polimere koji se sastoje od dugih nizova molekula. Te žice na okupu drže ugljikovi atomi. Proizvođači uglavnom proizvode ova vlakna iz procesa poliakrilonitrila (PAN). U ovom proizvodnom procesu oni izvlače sirovine u dugačke niti ili vlakna. Zatim te niti kombiniraju s drugim materijalima kako bi dobili željene oblike i veličine. U procesu PAN-a postoji pet glavnih koraka:
- Predenje – Ovdje se mješavina PAN-a i drugih sastojaka prede u vlakna. Zatim se ta vlakna peru i razvlače.
- Stabilizacija – Ovdje radimo kemijske izmjene za stabilizaciju vlakana.
- Ugljičenje – Ovdje zagrijavamo stabilizirana vlakna na vrlo visoke temperature. Ovo stvara čvrsto vezane kristale ugljika.
- Tretiranje površine – Zatim oksidiramo površinu vlakana kako bismo poboljšali svojstva.
- Određivanje veličine – Koristimo strojeve za predenje za upredanje vlakana u pređe različitih veličina.
Primjene ovog materijala su 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 kemijsku formulu [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n U osnovi sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi. Štoviše, ima vodikove veze. Karbonska vlakna su materijal od sintetičkih vlakana, a vlakna imaju promjer od oko 5-10 mikrometara. Ne sadrži dušik i uglavnom sadrži atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi. Ta su vlakna međusobno povezana preko ugljikovih atoma. Ovo je glavna razlika između kevlara i karbonskih vlakana.
Sažetak – Kevlar protiv karbonskih vlakana
Kevlar i karbonska vlakna vrlo su važna sintetička vlakna. Razlika između kevlara i karbonskih vlakana je u tome što kevlar u biti sadrži atome dušika u svojoj kemijskoj strukturi, dok karbonska vlakna ne sadrže atome dušika i uglavnom sadrže atome ugljika u svojoj kemijskoj strukturi.
