Unterschied zwischen Kevlar und Kohlefaser

Das Hauptunterschied Zwischen Kevlar und Kohlefaser liegt das Kevlar enthält im Wesentlichen Stickstoffatome in seiner chemischen Struktur, wohingegen die Kohlenstofffaser keine Stickstoffatome und hauptsächlich Kohlenstoffatome in ihrer chemischen Struktur enthält.

Kevlar und Kohlefaser sind zwei Formen von Synthesefasern. Beide Materialien haben eine hohe Festigkeit. Daher finden sie viele Anwendungen in der Textilindustrie und in anderen Industrien. Lassen Sie uns mehr Details zu diesen Materialien besprechen.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Kevlar?
3. Was ist Kohlefaser?
4. Side-by-Side-Vergleich - Kevlar und Kohlefaser in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was ist Kevlar??

Kevlar ist eine starke Synthesefaser mit der chemischen Formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Es ist bekannt für seine Hitzebeständigkeit. Dieses Material ist mit mehreren anderen Polymerverbindungen wie Nomex und Technora verwandt. In seiner frühen Produktion wurde dieses Material als Ersatz für Stahl in Rennreifen verwendet. Die Hersteller definieren dieses Material als "fünfmal stärker als Stahl", wenn wir zwei gleiche Anteile an Kevlar und Stahl betrachten. Dieses Material ist ein superstarker Kunststoff. Wir verwenden zwei Formen von Monomeren für die Synthese dieses Polymermaterials. Die Monomere sind 1,4-Phenylendiamin und Terephthaloylchlorid. Diese Monomere durchlaufen Kondensationsreaktionen. Es entsteht ein Nebenprodukt: HCl-Säuremoleküle.

Abbildung 01: Chemische Struktur von Kevlar

Das resultierende Polymer hat eine flüssigkristalline Natur. Das Lösungsmittel, das der Hersteller für diese Produktion verwendet hat, ist eine Mischung aus N-Methylpyrrolidon und Calciumchlorid. Dieses Herstellungsverfahren verwendet konzentrierte Schwefelsäure, um das wasserunlösliche Produkt (Kevlar) bis zum Ende der Produktion in der Lösung zu halten. Daher ist dieses Material sehr teuer (weil wir konzentrierte Schwefelsäure für diese Produktion verwenden). Dieses Material hat aufgrund der intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen eine hohe Zugfestigkeit und relative Dichte. Die NH-Gruppen in diesem Material bilden diese Wasserstoffbrückenbindungen. Es gibt viele Verwendungen dieses Materials. Zum Beispiel ist es nützlich bei der Herstellung von Fahrradreifen, Rennsegeln und kugelsicheren Westen.

Was ist Kohlefaser??

Kohlefaser ist ein synthetisches Fasermaterial, das etwa 5-10 Mikrometer Durchmesser hat. Dieses Material enthält hauptsächlich Kohlenstoffatome. Dieses Material enthält organische Polymere, die aus langen Molekülketten bestehen. Diese Saiten werden durch Kohlenstoffatome zusammengehalten. Hersteller produzieren diese Fasern hauptsächlich im Polyacrylnitril (PAN) -Verfahren. In diesem Herstellungsprozess ziehen sie die Rohstoffe in lange Stränge oder Fasern. Dann kombinieren sie diese Stränge mit anderen Materialien, um die gewünschten Formen und Größen zu erhalten. Im PAN-Prozess gibt es fünf Hauptschritte:

1. Spinnen - Hier wird die Mischung aus PAN und anderen Bestandteilen zu Fasern versponnen. Dann werden diese Fasern gewaschen und gedehnt.
2. Stabilisieren - Hier führen wir chemische Änderungen zur Stabilisierung von Fasern durch.
3. Karbonisieren - Hier erwärmen wir die stabilisierte Faser auf sehr hohe Temperaturen. Dies bildet fest gebundene Kohlenstoffkristalle.
4. Behandlung der Oberfläche - Anschließend oxidieren wir die Oberfläche der Fasern, um die Eigenschaften zu verbessern.
5. Schlichten - Wir verwenden Spinnmaschinen, um die Fasern zu Garnen unterschiedlicher Größe zu verwinden.

Die Anwendungen dieses Materials liegen in der Luft- und Raumfahrt, im Tiefbau, im Militär und im Motorsport usw. Diese Fasern sind jedoch relativ teuer als andere Faserformen.

Was ist der Unterschied zwischen Kevlar und Kohlefaser??

Kevlar ist eine starke Synthesefaser mit der chemischen Formel [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Es enthält im Wesentlichen Stickstoffatome in seiner chemischen Struktur. Darüber hinaus hat es Wasserstoffbrückenbindungen. Kohlenstofffaser ist ein synthetisches Fasermaterial und die Fasern haben einen Durchmesser von etwa 5-10 Mikrometer. Es enthält keinen Stickstoff und enthält in seiner chemischen Struktur hauptsächlich Kohlenstoffatome. Diese Fasern sind über Kohlenstoffatome miteinander verbunden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Kevlar und Kohlefaser.

Zusammenfassung - Kevlar vs Carbon Fiber

Kevlar und Kohlefaser sind sehr wichtige Synthesefasern. Der Unterschied zwischen Kevlar und Kohlenstofffasern besteht darin, dass Kevlar im Wesentlichen Stickstoffatome in seiner chemischen Struktur enthält, während die Kohlenstofffasern keine Stickstoffatome und hauptsächlich Kohlenstoffatome in ihrer chemischen Struktur enthalten.

Referenz:

1. „Kevlar“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. Juli 2018. Hier verfügbar  
2. Johnson, Todd. „Wie wird Kohlefaser hergestellt?“ ThoughtCo, ThoughtCo. Hier verfügbar  

Bildhöflichkeit:

1.'Kevlar-3D-Bälle'von Ben Mills und Jynto (Public Domain) über Commons Wikimedia