凯夫拉(kevlar)和碳纤维(carbon fibre)的区别

Kevlar和碳纤维的关键区别在于，Kevlar的化学结构基本上包含氮原子，而碳纤维不包含氮原子，其化学结构中主要包含碳原子。

芳纶和碳纤维是合成纤维的两种形式。这两种材料都有很高的强度。因此，它们在纺织等行业有着广泛的应用。让我们讨论一下这些材料的更多细节。

什么是凯夫拉(kevlar)？

Kevlar是一种强力合成纤维，化学式为[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n，以其耐热性而闻名。这种材料与其他几种聚合物化合物有关，如Nomex和Technora。在其生产的早期，人们用这种材料来代替赛车轮胎中的钢。**商将这种材料定义为“比钢强度五倍”，当我们考虑两个等量的Kevlar和钢时。这种材料是一种超强塑料。我们用两种形式的单体来合成这种聚合物材料。单体为1,4-苯二胺和对苯二甲酰氯。这些单体发生缩合反应。它产生一个副产品：盐酸分子。

图01:Kevlar的化学结构

所得聚合物具有液晶性质。**商用于此生产的溶剂是N-甲基吡咯烷酮和氯化钙的混合物。该生产过程使用浓硫酸将水不溶性产品（Kevlar）保持在溶液中，直到生产结束。因此，这种材料非常昂贵（因为我们使用浓硫酸进行生产）。由于分子间存在氢键，这种材料具有较高的抗拉强度和相对密度。这种材料中的NH基团形成这些氢键。这种材料有很多用途。例如，它是有用的生产自行车轮胎，赛车帆和防弹背心。

什么是碳纤维(carbon fibre)？

碳纤维是一种合成纤维材料，这些纤维的直径约为5-10微米。这种材料主要含有碳原子。这种材料含有由长串分子组成的有机聚合物。这些弦是由碳原子连接在一起的。**商主要用聚丙烯腈（PAN）工艺生产这些纤维。在这个**过程中，他们把原材料拉成长股或长纤维。然后他们把这些线和其他材料结合起来，得到想要的形状和尺寸。在PAN过程中，主要有五个步骤：

Spinning – Here, the mixture of PAN and other ingredients are spun into fibres. Then these fibres are washed and stretched.
Stabilizing – Here, we do chemical alteration for the stabilization of fibre.
Carbonizing – Here, we heat the stabilized fibre into very high temperatures. This forms tightly bound carbon crystals.
Treating the surface – Then we oxidize the surface of fibres to improve the properties.
Sizing – We use spinning machines to twist the fibres into different size yarns.

这种材料在航空航天、土木工程、军事和汽车运动等领域都有应用，但是这些纤维比其他纤维形式相对昂贵。