ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเคฟลาร์และเส้นใยคาร์บอนคือเคฟลาร์มีอะตอมของไนโตรเจนในโครงสร้างทางเคมีเป็นหลัก ในขณะที่เส้นใยคาร์บอนไม่มีอะตอมของไนโตรเจนและส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนในโครงสร้างทางเคมี
เคฟลาร์และคาร์บอนไฟเบอร์เป็นเส้นใยสังเคราะห์สองรูปแบบ วัสดุทั้งสองนี้มีความแข็งแรงสูง ดังนั้นจึงมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมสิ่งทอและอุตสาหกรรมอื่นๆ ให้เราพูดคุยรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอกสารเหล่านี้
เคฟลาร์คืออะไร
เคฟลาร์เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่แข็งแรงซึ่งมีสูตรทางเคมี [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]nเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความทนทานต่อความร้อน วัสดุนี้เกี่ยวข้องกับสารประกอบโพลีเมอร์อื่นๆ เช่น Nomex และ Technora ในช่วงเริ่มต้นของการผลิต ผู้คนใช้วัสดุนี้แทนเหล็กกล้าในยางสำหรับรถแข่ง ผู้ผลิตกำหนดวัสดุนี้ว่า "แข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้าห้าเท่า" เมื่อเราพิจารณาเคฟลาร์และเหล็กกล้าสองส่วนที่เท่ากัน วัสดุนี้เป็นพลาสติกที่แข็งแรงมาก เราใช้โมโนเมอร์สองรูปแบบในการสังเคราะห์วัสดุพอลิเมอร์นี้ มอนอเมอร์คือ 1, 4-phenylenediamine และ terephthaloyl chloride โมโนเมอร์เหล่านี้เกิดปฏิกิริยาควบแน่น เป็นผลพลอยได้: โมเลกุลของกรด HCl
รูปที่ 01: โครงสร้างทางเคมีของเคฟลาร์
ผลโพลีเมอร์มีลักษณะเป็นผลึกเหลว ตัวทำละลายที่ผู้ผลิตใช้สำหรับการผลิตนี้คือส่วนผสมของ N -methyl-pyrrolidone และแคลเซียมคลอไรด์กระบวนการผลิตนี้ใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเพื่อเก็บผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลายน้ำ (เคฟลาร์) ไว้ในสารละลายจนกว่าการผลิตจะสิ้นสุดลง ดังนั้นวัสดุนี้จึงมีราคาแพงมาก (เพราะเราใช้กำมะถันเข้มข้นในการผลิต) วัสดุนี้มีความต้านทานแรงดึงสูง ความหนาแน่นสัมพัทธ์ เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล หมู่ NH ในสารนี้ก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนเหล่านี้ มีประโยชน์หลายอย่างของวัสดุนี้ ตัวอย่างเช่น มันมีประโยชน์ในการผลิตยางรถจักรยาน ใบเรือแข่ง และเสื้อเกราะกันกระสุน
คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร
คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุใยสังเคราะห์ เส้นใยเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5-10 ไมโครเมตร วัสดุนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน สารนี้มีพอลิเมอร์อินทรีย์ซึ่งประกอบด้วยสายโมเลกุลยาว อะตอมของคาร์บอนยึดสายเหล่านี้ไว้ด้วยกัน ผู้ผลิตส่วนใหญ่ผลิตเส้นใยเหล่านี้จากกระบวนการโพลีอะคริโลไนไตรล์ (PAN) ในกระบวนการผลิตนี้ พวกเขาดึงวัตถุดิบเป็นเส้นยาวหรือเส้นใยจากนั้นจึงรวมเส้นใยเหล่านี้กับวัสดุอื่นๆ เพื่อให้ได้รูปทรงและขนาดที่ต้องการ ในกระบวนการ PAN มีห้าขั้นตอนหลัก:
- ปั่น – ที่นี่ส่วนผสมของ PAN และส่วนผสมอื่นๆ จะถูกปั่นเป็นเส้นใย จากนั้นนำเส้นใยเหล่านี้ไปล้างและยืดออก
- Stabilizing – ที่นี่ เราทำการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเพื่อให้เส้นใยคงตัว
- Carbonizing – ที่นี่ เราให้ความร้อนแก่เส้นใยที่เสถียรในอุณหภูมิที่สูงมาก ทำให้เกิดผลึกคาร์บอนที่เกาะติดกันอย่างแน่นหนา
- การรักษาพื้นผิว – จากนั้นเราจะออกซิไดซ์พื้นผิวของเส้นใยเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ
- Sizing – เราใช้เครื่องปั่นเพื่อบิดเส้นใยให้เป็นเส้นด้ายขนาดต่างๆ
การใช้งานของวัสดุนี้ในการบินและอวกาศ วิศวกรรมโยธา การทหาร และมอเตอร์สปอร์ต ฯลฯ อย่างไรก็ตาม เส้นใยเหล่านี้ค่อนข้างแพงกว่าเส้นใยรูปแบบอื่นๆ
เคฟลาร์และคาร์บอนไฟเบอร์แตกต่างกันอย่างไร
เคฟลาร์เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่แข็งแรงซึ่งมีสูตรทางเคมี [-CO-C6H4-CO-NH-C 6H4-NH-]n โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยอะตอมไนโตรเจนในโครงสร้างทางเคมี นอกจากนี้ยังมีพันธะไฮโดรเจน คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุเส้นใยสังเคราะห์และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5-10 ไมโครเมตร ไม่มีไนโตรเจนและส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนในโครงสร้างทางเคมี เส้นใยเหล่านี้เชื่อมต่อกันผ่านอะตอมของคาร์บอน นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างเคฟลาร์และคาร์บอนไฟเบอร์
สรุป – เคฟลาร์ vs คาร์บอนไฟเบอร์
เคฟลาร์และคาร์บอนไฟเบอร์เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่สำคัญมาก ความแตกต่างระหว่างเคฟลาร์และเส้นใยคาร์บอนคือ เคฟลาร์มีอะตอมของไนโตรเจนในโครงสร้างทางเคมีเป็นหลัก ในขณะที่เส้นใยคาร์บอนไม่มีอะตอมของไนโตรเจนและส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนในโครงสร้างทางเคมี
