Differenza tra Kevlar e fibra di carbonio

Il differenza fondamentale tra Kevlar e fibra di carbonio è quello Il Kevlar contiene essenzialmente atomi di azoto nella sua struttura chimica mentre la fibra di carbonio non contiene atomi di azoto e contiene principalmente atomi di carbonio nella sua struttura chimica.

Kevlar e fibra di carbonio sono due forme di fibre sintetiche. Entrambi questi materiali hanno un'alta resistenza. Pertanto, hanno molte applicazioni nel settore tessile e in altri settori. Cerchiamo di discutere più dettagli su questi materiali.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è il Kevlar
3. Cos'è la fibra di carbonio
4. Confronto affiancato - Kevlar contro fibra di carbonio in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è il Kevlar?

Il Kevlar è una fibra sintetica forte che ha la formula chimica [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. È noto per la sua resistenza al calore. Questo materiale è correlato a molti altri composti polimerici come Nomex e Technora. Nei primi tempi della sua produzione, la gente usava questo materiale come sostituto dell'acciaio nei pneumatici da competizione. I produttori definiscono questo materiale come "cinque volte più forte dell'acciaio" quando consideriamo due parti uguali di Kevlar e acciaio. Questo materiale è una plastica super resistente. Utilizziamo due forme di monomeri per la sintesi di questo materiale polimerico. I monomeri sono 1,4-fenilendiammina e tereftaloil cloruro. Questi monomeri subiscono reazioni di condensazione. Produce un sottoprodotto: molecole di acido cloridrico.

Figura 01: struttura chimica del Kevlar

Il polimero risultante ha una natura liquido-cristallina. Il solvente utilizzato dal produttore per questa produzione è una miscela di N-metil-pirrolidone e cloruro di calcio. Questo processo di produzione utilizza acido solforico concentrato per mantenere il prodotto insolubile in acqua (Kevlar) nella soluzione fino alla fine della produzione. Pertanto, questo materiale è molto costoso (perché usiamo solforico concentrato per questa produzione). Questo materiale ha un'elevata resistenza alla trazione, densità relativa, dovuta ai legami idrogeno intermolecolari. I gruppi NH in questo materiale formano questi legami a idrogeno. Ci sono molti usi di questo materiale. Ad esempio, è utile nella produzione di pneumatici per biciclette, vele da regata e giubbotti antiproiettile.

Cos'è la fibra di carbonio?

La fibra di carbonio è un materiale in fibra sintetica che ha un diametro di circa 5-10 micrometri. Questo materiale contiene principalmente atomi di carbonio. Questo materiale contiene polimeri organici costituiti da lunghe stringhe di molecole. Queste corde sono tenute insieme da atomi di carbonio. I produttori producono principalmente queste fibre dal processo di poliacrilonitrile (PAN). In questo processo di fabbricazione, disegnano le materie prime in lunghi filamenti o fibre. Quindi combinano questi fili con altri materiali per ottenere forme e dimensioni desiderate. Nel processo PAN, ci sono cinque passaggi principali:

1. Spinning - Qui, la miscela di PAN e altri ingredienti sono filati in fibre. Quindi queste fibre vengono lavate e stirate.
2. Stabilizzazione - Qui, facciamo l'alterazione chimica per la stabilizzazione della fibra.
3. Carbonizzazione: qui riscaldiamo la fibra stabilizzata a temperature molto elevate. Questo forma i cristalli di carbonio strettamente legati.
4. Trattare la superficie - Quindi ossidiamo la superficie delle fibre per migliorare le proprietà.
5. Dimensionamento: utilizziamo le macchine per la filatura per trasformare le fibre in filati di diverse dimensioni.

Le applicazioni di questo materiale sono in aerospaziale, ingegneria civile, militare e sport motoristici, ecc. Tuttavia, queste fibre sono relativamente costose rispetto ad altre forme di fibra.

Qual è la differenza tra Kevlar e fibra di carbonio?

Il Kevlar è una fibra sintetica forte che ha la formula chimica [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Esso contiene essenzialmente atomi di azoto nella sua struttura chimica. Inoltre, ha legami a idrogeno. La fibra di carbonio è un materiale in fibra sintetica e le fibre hanno un diametro di circa 5-10 micrometri. Non contiene azoto e contiene principalmente atomi di carbonio nella sua struttura chimica. Queste fibre sono legate l'una all'altra tramite atomi di carbonio. Questa è la principale differenza tra Kevlar e fibra di carbonio.

Sommario - Kevlar vs fibra di carbonio

Kevlar e fibra di carbonio sono fibre sintetiche molto importanti. La differenza tra Kevlar e fibra di carbonio è che il Kevlar contiene essenzialmente atomi di azoto nella sua struttura chimica mentre la fibra di carbonio non contiene atomi di azoto e contiene principalmente atomi di carbonio nella sua struttura chimica.

Riferimento:

1. "Kevlar." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 luglio 2018. Disponibile qui  
2. Johnson, Todd. "Come è fatta la fibra di carbonio?" ThoughtCo, ThoughtCo. Disponibile qui  

Cortesia dell'immagine:

1.'Kevlar-3D-balls'By Ben Mills e Jynto (Public Domain) via Commons Wikimedia