Är Kevlar och kolfiber samma sak? Vad skiljer Kevlar från kolfiber?

Vad är kolfiber?

Kolfiber är ett fibröst kolmaterial känt för sin svarta färg. Den har en kombination av egenskaper inklusive hög hållfasthet, låg densitet, utmärkt korrosionsbeständighet, överlägsen värmetolerans och elektrisk ledningsförmåga som liknar koppar. Detta material är hyllat för sina exceptionella elektriska, termiska och mekaniska egenskaper. Kolfibrer framställs genom förkolning av olika prekursorfibrer såsom polyakrylnitril (PAN), beck, rayon eller fenolfibrer. De kan kategoriseras efter sin form i filament, korta fibrer och hackade fibrer, eller genom sina mekaniska egenskaper i generella och högpresterande typer. Allmänna kolfibrer har en draghållfasthet på cirka 1000 MPa och en modul på cirka 100 GPa. Högpresterande kolfibrer inkluderar höghållfasta fibrer (2000 MPa styrka, 250 GPa modul) och hög modul fibrer (över 300 GPa modul). Fibrer med styrkor över 4000 MPa kallas ultrahöghållfasta, medan de med moduler över 450 GPa är ultrahögmoduler.

Vad är Kevlar?

Kevlar, ett varumärke från DuPont, är en typ av aramidfibermaterial känt för sin gula färg och robusta egenskaper. Det kemiska namnet för Kevlar är poly-para-fenylentereftalamid, och dess kemiska formel består av upprepade enheter av -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Kevlar är känt för sin låga densitet, höga hållfasthet, utmärkta seghet, hög temperaturbeständighet och icke-konduktivitet, vilket gör det lätt att bearbeta och forma. Dess hållfasthet är fem gånger den hos stål med samma vikt, men dess densitet är bara en femtedel av stålet (Kevlars densitet är 1,44 g/cm³ jämfört med stålets 7,859 g/cm³). Denna unika kombination av egenskaper har gjort Kevlar högt värderat, särskilt i militära tillämpningar där det kallas"rustningsväktare."

Jämförelse av mekaniska egenskaper

• Kolfiber: Draghållfastheten varierar från 2 till 7 GPa, med en dragmodul mellan 200 och 700 GPa. Dess densitet varierar från 1,5 till 2,0 g/cm³, till stor del påverkad av prekursorns struktur och förkolningstemperatur. Grafitisering vid 3000 ℃ kan öka densiteten till 2,0 g/cm³.

• Kevlar: Styrkan är ungefär 3,6 GPa, med en dragmodul på 131 GPa och en brottförlängning på 2,8 %. Den tål långtidstemperaturer upp till 180 ℃, har en axiell värmeutvidgningskoefficient på -2 × 10^(-6) /K och en värmeledningsförmåga på 0,048 W/(m·K).

  
  

Nyckelegenskaper hos Kevlar Fiber:

• Permanent värmebeständighet och flamskydd, med ett begränsande syreindex (LOI) större än 28.

• Permanenta antistatiska egenskaper.

• Beständighet mot syror, alkalier och organiska lösningsmedel.

• Hög hållfasthet, nötningsbeständighet och rivhållfasthet.

• Producerar inte smälta droppar eller giftiga gaser vid förbränning.

• Tyget tjocknar när det utsätts för eld, vilket förbättrar dess tätningsegenskaper utan att gå sönder.

Det är värt att notera att färgade kolfibrer, inklusive röda eller flerfärgade varianter, vanligtvis produceras genom att tillsätta färgpigment under tillverkningsprocessen. Denna omvandling från svart till färgad kolfiber kan uppnås av företag som specialiserar sig på kolfibertyger och prepregs.

Genom att förstå dessa skillnader kan du bättre uppskatta de unika fördelarna och tillämpningarna för varje material.