Verschil tussen Kevlar en koolstofvezel

De belangrijk verschil tussen Kevlar en koolstofvezel is dat het Kevlar bevat hoofdzakelijk stikstofatomen in zijn chemische structuur, terwijl de koolstofvezel geen stikstofatomen bevat en voornamelijk koolstofatomen in zijn chemische structuur bevat.

Kevlar en koolstofvezel zijn twee vormen van synthetische vezels. Beide materialen hebben een hoge sterkte. Daarom hebben ze veel toepassingen in textiel en andere industrieën. Laten we meer details over deze materialen bespreken.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is Kevlar
3. Wat is koolstofvezel
4. Vergelijking zij aan zij - Kevlar vs koolstofvezel in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is Kevlar?

Kevlar is een sterke synthetische vezel met de chemische formule [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Het staat bekend om zijn hittebestendigheid. Dit materiaal is gerelateerd aan verschillende andere polymeerverbindingen zoals Nomex en Technora. In vroege tijden van zijn productie, gebruikten mensen dit materiaal als een vervanging voor staal in racebanden. Fabrikanten definiëren dit materiaal als "vijf keer sterker dan staal" wanneer we twee gelijke delen Kevlar en staal beschouwen. Dit materiaal is een supersterk plastic. We gebruiken twee vormen van monomeren voor de synthese van dit polymeermateriaal. De monomeren zijn 1,4-fenyleendiamine en tereftaloylchloride. Deze monomeren ondergaan condensatiereacties. Het levert een bijproduct op: HCl-zuurmoleculen.

Figuur 01: Chemische structuur van Kevlar

Het resulterende polymeer heeft een vloeibaar-kristallijne aard. Het oplosmiddel dat de fabrikant voor deze productie heeft gebruikt, is een mengsel van N-methylpyrrolidon en calciumchloride. Dit productieproces maakt gebruik van geconcentreerd zwavelzuur om het wateronoplosbare product (Kevlar) in de oplossing te houden totdat de productie eindigt. Daarom is dit materiaal erg duur (omdat we voor deze productie geconcentreerd zwavelzuur gebruiken). Dit materiaal heeft een hoge treksterkte, relatieve dichtheid, vanwege de intermoleculaire waterstofbruggen. De NH-groepen in dit materiaal vormen deze waterstofbruggen. Er zijn veel toepassingen van dit materiaal. Het is bijvoorbeeld handig bij het produceren van fietsbanden, racezeilen en kogelwerende vesten.

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezel is een synthetisch vezelmateriaal, deze vezels hebben een diameter van ongeveer 5-10 micrometer. Dit materiaal bevat voornamelijk koolstofatomen. Dit materiaal bevat organische polymeren die bestaan ​​uit lange rijen moleculen. Deze snaren worden bij elkaar gehouden door koolstofatomen. Fabrikanten produceren deze vezels hoofdzakelijk uit een polyacrylonitril (PAN) -proces. In dit productieproces tekenen ze de grondstoffen in lange strengen of vezels. Vervolgens combineren ze deze strengen met andere materialen om de gewenste vormen en maten te krijgen. In het PAN-proces zijn er vijf hoofdstappen:

1. Spinnen - Hier wordt het mengsel van PAN en andere ingrediënten in vezels gesponnen. Vervolgens worden deze vezels gewassen en uitgerekt.
2. Stabiliseren - Hier doen we chemische aanpassingen voor de stabilisatie van vezels.
3. Carboniseren - Hier verwarmen we de gestabiliseerde vezel tot zeer hoge temperaturen. Dit vormt sterk gebonden koolstofkristallen.
4. Behandelen van het oppervlak - Vervolgens oxideren we het oppervlak van vezels om de eigenschappen te verbeteren.
5. Dimensionering - We gebruiken spinmachines om de vezels in verschillende garens te verdraaien.

De toepassingen van dit materiaal zijn in lucht- en ruimtevaart, civiele techniek, militaire en autosporten, enz. Deze vezels zijn echter relatief duurder dan andere vezelvormen.

Wat is het verschil tussen Kevlar en koolstofvezel?

Kevlar is een sterke synthetische vezel met de chemische formule [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Het bevat hoofdzakelijk stikstofatomen in zijn chemische structuur. Bovendien heeft het waterstofbruggen. Koolstofvezel is een synthetisch vezelmateriaal en de vezels hebben een diameter van ongeveer 5-10 micrometer. Het bevat geen stikstof en bevat voornamelijk koolstofatomen in zijn chemische structuur. Deze vezels zijn via koolstofatomen aan elkaar gebonden. Dit is het belangrijkste verschil tussen Kevlar en koolstofvezel.

Samenvatting - Kevlar vs koolstofvezel

Kevlar en koolstofvezel zijn zeer belangrijke synthetische vezels. Het verschil tussen Kevlar en koolstofvezel is dat Kevlar hoofdzakelijk stikstofatomen in zijn chemische structuur bevat terwijl de koolstofvezel geen stikstofatomen bevat en hoofdzakelijk koolstofatomen in zijn chemische structuur bevat.

Referentie:

1. "Kevlar." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 juli 2018. Beschikbaar Hier  
2. Johnson, Todd. "Hoe wordt koolstofvezel gemaakt?" ThoughtCo, ThoughtCo. Beschikbaar Hier  

Afbeelding met dank aan:

1.'Kevlar-3D-ballen'door Ben Mills en Jynto (Public Domain) via Commons Wikimedia