Diferença entre Kevlar e fibra de carbono

o diferença chave entre Kevlar e fibra de carbono é que o Kevlar contém essencialmente átomos de nitrogênio em sua estrutura química, enquanto a fibra de carbono não contém átomos de nitrogênio e contém principalmente átomos de carbono em sua estrutura química..

Kevlar e fibra de carbono são duas formas de fibras sintéticas. Ambos os materiais possuem alta resistência. Portanto, eles têm muitas aplicações em indústrias têxteis e outras. Vamos discutir mais detalhes sobre esses materiais.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é Kevlar
3. O que é fibra de carbono
4. Comparação lado a lado - Kevlar vs fibra de carbono em forma de tabela
5. Resumo

O que é Kevlar?

Kevlar é uma forte fibra sintética que possui a fórmula química [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. É bem conhecido por sua resistência ao calor. Este material está relacionado a vários outros compostos poliméricos, como Nomex e Technora. Nos primeiros tempos de sua produção, as pessoas usavam esse material como substituto do aço em pneus de corrida. Os fabricantes definem esse material como "cinco vezes mais forte que o aço" quando consideramos duas porções iguais de Kevlar e aço. Este material é um plástico super forte. Utilizamos duas formas de monômeros para a síntese desse material polimérico. Os monômeros são 1,4-fenilenodiamina e cloreto de tereftaloil. Esses monômeros sofrem reações de condensação. Produz um subproduto: moléculas de ácido HCl.

Figura 01: Estrutura química de Kevlar

O polímero resultante tem uma natureza cristalina líquida. O solvente que o fabricante usou para esta produção é uma mistura de N-metilpirrolidona e cloreto de cálcio. Esse processo de produção utiliza ácido sulfúrico concentrado para manter o produto insolúvel em água (Kevlar) na solução até o término da produção. Portanto, este material é muito caro (porque usamos sulfúrico concentrado para esta produção). Este material possui uma alta resistência à tração, densidade relativa, devido às ligações intermoleculares de hidrogênio. Os grupos NH neste material formam essas ligações de hidrogênio. Existem muitos usos deste material. Por exemplo, é útil na produção de pneus de bicicleta, velas de corrida e coletes à prova de balas.

O que é fibra de carbono?

A fibra de carbono é um material de fibra sintética. Essas fibras têm cerca de 5 a 10 micrômetros de diâmetro. Este material contém principalmente átomos de carbono. Este material contém polímeros orgânicos que consistem em longas cadeias de moléculas. Essas cadeias são mantidas juntas por átomos de carbono. Os fabricantes produzem principalmente essas fibras a partir do processo de poliacrilonitrila (PAN). Nesse processo de fabricação, eles desenham as matérias-primas em fios ou fibras longas. Em seguida, eles combinam esses fios com outros materiais para obter os tamanhos e formas desejados. No processo do PAN, há cinco etapas principais:

1. Fiação - Aqui, a mistura de PAN e outros ingredientes são transformados em fibras. Então essas fibras são lavadas e esticadas.
2. Estabilização - Aqui, fazemos alterações químicas para a estabilização da fibra.
3. Carbonização - Aqui, aquecemos a fibra estabilizada em temperaturas muito altas. Isso forma cristais de carbono firmemente ligados.
4. Tratar a superfície - Oxidamos a superfície das fibras para melhorar as propriedades.
5. Dimensionamento - Usamos máquinas de fiar para torcer as fibras em fios de tamanhos diferentes.

As aplicações deste material são nos setores aeroespacial, engenharia civil, militar e automobilismo, etc. No entanto, essas fibras são relativamente caras que outras formas de fibras.

Qual é a diferença entre Kevlar e fibra de carbono?

Kevlar é uma fibra sintética forte que possui a fórmula química [-CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-NH-]_n. Essencialmente contém átomos de nitrogênio em sua estrutura química. Além disso, possui ligações de hidrogênio. A fibra de carbono é um material de fibra sintética e as fibras têm cerca de 5 a 10 micrometros de diâmetro. Não contém nitrogênio e contém principalmente átomos de carbono em sua estrutura química. Essas fibras são ligadas umas às outras por átomos de carbono. Esta é a principal diferença entre Kevlar e fibra de carbono.

Resumo - Kevlar vs Carbon Fiber

Kevlar e fibra de carbono são fibras sintéticas muito importantes. A diferença entre Kevlar e fibra de carbono é que o Kevlar contém essencialmente átomos de nitrogênio em sua estrutura química, enquanto a fibra de carbono não contém átomos de nitrogênio e contém principalmente átomos de carbono em sua estrutura química..

Referência:

1. "Kevlar". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 de julho de 2018. Disponível aqui  
2. Johnson, Todd. "Como é feita a fibra de carbono?" ThoughtCo, ThoughtCo. Disponivel aqui  

Cortesia da imagem:

1. 'Kevlar-3D-balls' Por Ben Mills e Jynto (domínio público) via Commons Wikimedia