La diferència clau entre el Kevlar i la fibra de carboni és que el Kevlar conté essencialment àtoms de nitrogen a la seva estructura química, mentre que la fibra de carboni no conté àtoms de nitrogen i principalment conté àtoms de carboni a la seva estructura química.
El kevlar i la fibra de carboni són dues formes de fibres sintètiques. Tots dos materials tenen una gran resistència. Per tant, tenen moltes aplicacions en indústries tèxtils i altres. Parlem més detalls sobre aquests materials.
Què és el Kevlar?
Kevlar és una fibra sintètica forta que té la fórmula química [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nÉs conegut per la seva resistència a la calor. Aquest material està relacionat amb diversos altres compostos polimèrics com Nomex i Technora. En els primers temps de la seva producció, la gent utilitzava aquest material com a substitut de l'acer als pneumàtics de carreres. Els fabricants defineixen aquest material com "cinc vegades més fort que l'acer" quan considerem dues parts iguals de Kevlar i acer. Aquest material és un plàstic súper resistent. Utilitzem dues formes de monòmers per a la síntesi d'aquest material polimèric. Els monòmers són 1, 4-fenilendiamina i clorur de tereftaloil. Aquests monòmers pateixen reaccions de condensació. Produeix un subproducte: molècules d'àcid HCl.
Figura 01: estructura química del Kevlar
El polímer resultant té una naturalesa cristal·lina líquida. El dissolvent que el fabricant va utilitzar per a aquesta producció és una barreja de N-metil-pirrolidona i clorur de calci. Aquest procés de producció utilitza àcid sulfúric concentrat per mantenir el producte insoluble en aigua (Kevlar) a la solució fins que finalitza la producció. Per tant, aquest material és molt car (perquè fem servir sulfúric concentrat per a aquesta producció). Aquest material té una alta resistència a la tracció, densitat relativa, a causa dels enllaços d'hidrogen intermoleculars. Els grups NH d'aquest material formen aquests enllaços d'hidrogen. Hi ha molts usos d'aquest material. Per exemple, és útil per produir pneumàtics de bicicletes, veles de competició i armilles antibales.
Què és la fibra de carboni?
La fibra de carboni és un material de fibra sintètica, aquestes fibres tenen uns 5-10 micròmetres de diàmetre. Aquest material conté principalment àtoms de carboni. Aquest material conté polímers orgànics que consisteixen en llargues cadenes de molècules. Aquestes cordes estan unides per àtoms de carboni. Els fabricants produeixen principalment aquestes fibres a partir del procés de poliacrilonitril (PAN). En aquest procés de fabricació, extreuen les matèries primeres en fils llargs o fibres. A continuació, combinen aquests fils amb altres materials per obtenir les formes i mides desitjades. En el procés PAN, hi ha cinc passos principals:
- Spinning: aquí, la barreja de PAN i altres ingredients es fan fibres. A continuació, aquestes fibres es renten i s'estiren.
- Estabilitzant: aquí fem alteració química per a l'estabilització de la fibra.
- Carbonització: aquí escalfem la fibra estabilitzada a temperatures molt altes. Això forma cristalls de carboni estretament lligats.
- Tractament de la superfície: després oxidem la superfície de les fibres per millorar-ne les propietats.
- Talla: fem servir màquines de filar per retorçar les fibres en fils de diferents mides.
Les aplicacions d'aquest material són en aeroespacial, enginyeria civil, militar i esports de motor, etc. No obstant això, aquestes fibres són relativament cares que altres formes de fibra.
Quina diferència hi ha entre Kevlar i fibra de carboni?
Kevlar és una fibra sintètica forta que té la fórmula química [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n Conté bàsicament àtoms de nitrogen a la seva estructura química. A més, té ponts d'hidrogen. La fibra de carboni és un material de fibra sintètica i les fibres tenen un diàmetre d'uns 5-10 micròmetres. No conté nitrogen i conté principalment àtoms de carboni en la seva estructura química. Aquestes fibres estan unides entre si mitjançant àtoms de carboni. Aquesta és la diferència principal entre Kevlar i fibra de carboni.
Resum: Kevlar i fibra de carboni
El kevlar i la fibra de carboni són fibres sintètiques molt importants. La diferència entre el Kevlar i la fibra de carboni és que el Kevlar conté essencialment àtoms de nitrogen en la seva estructura química, mentre que la fibra de carboni no conté àtoms de nitrogen i principalment conté àtoms de carboni en la seva estructura química.
