Zijn Kevlar en koolstofvezel hetzelfde? Wat onderscheidt Kevlar van koolstofvezel?

Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezel is een vezelig koolstofmateriaal dat bekend staat om zijn zwarte kleur. Het beschikt over een combinatie van eigenschappen, waaronder hoge sterkte, lage dichtheid, uitstekende corrosieweerstand, superieure hittetolerantie en elektrische geleidbaarheid vergelijkbaar met koper. Dit materiaal wordt geroemd om zijn uitzonderlijke elektrische, thermische en mechanische eigenschappen. Koolstofvezels worden geproduceerd door de carbonisatie van verschillende precursorvezels zoals polyacrylonitril (PAN), pek-, rayon- of fenolvezels. Ze kunnen op basis van hun vorm worden onderverdeeld in filamenten, korte vezels en gehakte vezels, of op basis van hun mechanische eigenschappen in typen voor algemeen gebruik en hoogwaardige typen. Koolstofvezels voor algemeen gebruik hebben een treksterkte van ongeveer 1000 MPa en een modulus van ongeveer 100 GPa. Hoogwaardige koolstofvezels omvatten vezels met hoge sterkte (sterkte 2000 MPa, modulus 250 GPa) en vezels met hoge modulus (modulus meer dan 300 GPa). Vezels met een sterkte van meer dan 4000 MPa worden ultrahoge sterkte genoemd, terwijl vezels met een moduli boven 450 GPa een ultrahoge modulus zijn.

Wat is kevlar?

Kevlar, een merknaam van DuPont, is een soort aramidevezelmateriaal dat bekend staat om zijn gele kleur en robuuste eigenschappen. De chemische naam voor Kevlar is poly-para-fenyleentereftalamide en de chemische formule bestaat uit zich herhalende eenheden van -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Kevlar staat bekend om zijn lage dichtheid, hoge sterkte, uitstekende taaiheid, hoge temperatuurbestendigheid en niet-geleidingsvermogen, waardoor het gemakkelijk te verwerken en te vormen is. De sterkte is vijf keer zo groot als die van staal met hetzelfde gewicht, maar de dichtheid is slechts een vijfde van die van staal (de dichtheid van Kevlar is 1,44 g/cm³ vergeleken met die van staal 7,859 g/cm³). Deze unieke combinatie van eigenschappen heeft ervoor gezorgd dat Kevlar zeer gewaardeerd wordt, vooral in militaire toepassingen waar het wordt genoemd"pantserbewaker."

Vergelijking van mechanische eigenschappen

• Koolstofvezel: Treksterkte varieert van 2 tot 7 GPa, met een trekmodulus tussen 200 en 700 GPa. De dichtheid varieert van 1,5 tot 2,0 g/cm³, grotendeels beïnvloed door de structuur van de precursor en de carbonisatietemperatuur. Grafitisering bij 3000℃ kan de dichtheid verhogen tot 2,0 g/cm³.

• Kevlar: De sterkte is ongeveer 3,6 GPa, met een trekmodulus van 131 GPa en een breukrek van 2,8%. Het is bestand tegen langdurige temperaturen tot 180℃, heeft een axiale thermische uitzettingscoëfficiënt van -2 × 10^(-6) /K en een thermische geleidbaarheid van 0,048 W/(m·K).

  
  

Belangrijkste kenmerken van Kevlar-vezel:

• Permanente hittebestendigheid en vlamvertraging, met een beperkende zuurstofindex (LOI) groter dan 28.

• Permanente antistatische eigenschappen.

• Bestand tegen zuren, logen en organische oplosmiddelen.

• Hoge sterkte, slijtvastheid en scheurweerstand.

• Produceert bij verbranding geen gesmolten druppels of giftige gassen.

• De stof wordt dikker wanneer deze wordt blootgesteld aan vuur, waardoor de afdichtingseigenschappen worden verbeterd zonder te breken.

Het is vermeldenswaard dat gekleurde koolstofvezels, inclusief rode of veelkleurige varianten, doorgaans worden geproduceerd door kleurpigmenten toe te voegen tijdens het productieproces. Deze transformatie van zwarte naar gekleurde koolstofvezel is haalbaar door bedrijven die gespecialiseerd zijn in koolstofvezelstoffen en prepregs.

Door deze verschillen te begrijpen, kunt u de unieke voordelen en toepassingen van elk materiaal beter waarderen.