Voor- en nadele van Kevlar, koolstofvesel en glasvesel

Versterking veselmateriaal eienskappe pk

1 treksterkte

Treksterkte is die maksimum spanning wat 'n materiaal kan weerstaan ​​voordat dit strek. Sommige nie-bros materiale vervorm voordat dit breek, maar Kevlar ® (Aramid) vesels, koolstofvesels en E-glasvesels is broos en breek met min vervorming. Treksterkte word gemeet as krag per eenheidsarea (PA of Pascals).

Stres is die krag en spanning is die buiging as gevolg van spanning. Die onderstaande tabel toon 'n vergelyking van die treksterkte van drie algemeen gebruikte versterkingsvesels: koolstofvesel, aramiede vesel, glasvesel en epoksiehars. Dit is opmerklik dat hierdie syfers slegs vir vergelyking is en dat dit kan wissel met die vervaardigingsproses, die samestelling van die epoxyhars, die formulering van die aramid, die voorlopervesel van die koolstofvesel, ens., En word in MPA uitgedruk.

2. Digtheid en sterkte-tot-gewig-verhouding

As u die digtheid van die drie materiale vergelyk, kan daar tussen die drie vesels beduidende verskille gesien word. As drie monsters van presies dieselfde grootte en gewig gemaak word, word dit vinnig duidelik dat Kevlar®-vesels baie ligter is, met koolstofvesels 'n noue tweede en e-glasvesels die swaarste. Daarom, vir dieselfde gewig van saamgestelde, kan hoër sterkte met koolstofvesel of Kevlar® verkry word. Met ander woorde, enige struktuur wat van koolstofvesel of Kevlar® -komposiete vervaardig word, wat 'n gegewe sterkte benodig, is kleiner of dunner as een van glasvesel. Nadat monsters gemaak en getoets is, sal daar gevind word dat samestellings van glasvesel byna twee keer soveel weeg as Kevlar® of koolstofvesellaminate. Dit beteken dat baie gewig gestoor kan word deur Kevlar® of koolstofvesel te gebruik. Hierdie eienskap word sterkte-tot-gewig-verhouding genoem.

3. Young se modulus Young se modulus

Young se modulus is 'n maatstaf van die styfheid van 'n elastiese materiaal en is 'n manier om 'n materiaal te beskryf. Dit word gedefinieer as die verhouding van uniaksiale (in een rigting) spanning tot uniaxiale spanning (vervorming in dieselfde rigting). Young se modulus = spanning/spanning, wat beteken dat materiale met 'n hoë jong se modulus stywer is as dié met 'n lae jong se modulus.

Die styfheid van koolstofvesel, Kevlar® en glasvesel wissel aansienlik. Koolstofvesel is ongeveer twee keer so styf as aramiede vesel en vyf keer stywer as glasvesel. Die nadeel van die uitstekende styfheid van koolstofvesel is dat dit meer bros is. As dit misluk, is dit geneig om nie veel spanning of vervorming te toon nie.

4. Vlambaarheid en termiese verduideliking

Beide Kevlar® en koolstofvesel is bestand teen hoë temperature en het ook nie 'n smeltpunt nie. Albei materiale is gebruik in beskermende klere en brandbestande stowwe. Glasvesel sal uiteindelik smelt, maar is ook baie bestand teen hoë temperature. Natuurlik kan ryp glasvesels wat in geboue gebruik word, ook brandweerstand verhoog.

Koolstofvesel en Kevlar® word gebruik om beskermende brandbestryding of sweiskomberse of klere te maak. Kevlar -handskoene word gereeld in die vleisbedryf gebruik om die hande te beskerm as hulle messe gebruik. Die hitteweerstand van die matriks (gewoonlik epoksie) is ook belangrik, aangesien die vesels selde op hul eie gebruik word. As dit aan hitte blootgestel word, word epoksiehars vinnig versag.

5. Elektriese geleidingsvermoë, geleidingsvermoë

Koolstofvesel lei elektrisiteit, maar Kevlar® en glasvesel doen nie. Kevlar® word gebruik om drade in transmissietorings te trek. Alhoewel dit nie elektrisiteit lei nie, absorbeer dit water en water lei dit wel elektrisiteit. Daarom moet 'n waterdigte deklaag in sulke toepassings op Kevlar aangebring word.

Aangesien koolstofvesel elektrisiteit kan lei, word die korrosie van die galvaniese koppeling 'n probleem as dit met ander metaalonderdele in aanraking kom.

6. UV -agteruitgang

Aramidvesels sal in sonlig en hoë UV -omgewings afbreek. Koolstof- of glasvesels is nie baie sensitief vir UV -bestraling nie. Sommige algemeen gebruikte matrikse soos epoxyhars word egter in sonlig behou, waar dit sal wankel en sy krag verloor. Polyester- en vinielesterharsen is meer bestand teen UV, maar swakker as epoksieharsen.

7. moegheidsweerstand

As 'n deel herhaaldelik gebuig en reggemaak word, sal dit uiteindelik misluk as gevolg van moegheid. Koolstofvesel is ietwat sensitief vir moegheid en is geneig om katastrofies te misluk, terwyl Kevlar® meer bestand is teen moegheid. Glasvesel is êrens tussenin.

8. Skuurweerstand

Kevlar® is baie bestand teen skuur, wat dit moeilik maak om te sny. Een van die algemene gebruike van Kevlar® is as beskermende handskoene vir gebiede waar hande deur glas gesny kan word of waar skerp lemme gebruik word. Koolstof- en glasvesels is minder bestand.

9. Chemiese weerstand 

Aramidvesels is sensitief vir sterk sure, alkalies en sekere oksiderende middels (bv. Natriumhipochloriet), wat veselafbraak kan veroorsaak. Algemene chloorbleikmiddels (bv. Clorox®) en waterstofperoksied kan nie saam met Kevlar® gebruik word nie. Suurstofbleikmiddels (bv. Natriumperboraat) kan gebruik word sonder om aramiede vesels te beskadig.

Koolstofvesels is baie stabiel en ongevoelig vir chemiese afbraak. Die epoxy -matriks sal egter afbreek.

10. liggaamsbindingseienskappe 

Om koolstofvesels, Kevlar® en Glass optimaal te doen, moet hulle op hul plek in die matriks (gewoonlik epoxy hars) gehou word. Die vermoë van die epoksiehars om aan die verskillende vesels te bind, is dus van kritieke belang.

Beide koolstof- en glasvesels kan maklik by epoxy hou, maar die aramiede vesel-epoxy-binding is nie so sterk soos wens nie, en hierdie verminderde hegting laat waterpenetrasie plaas. As gevolg hiervan, beteken die gemak waarmee aramiede vesels water kan absorbeer, tesame met die ongewenste hegting aan epoxy, dat as die oppervlak van die Kevlar® -samestelling beskadig is en water kan binnekom, Kevlar® water langs die vesels kan absorbeer en die samestelling kan verswak.

11. kleur en weef

Aramid is liggoud in sy natuurlike toestand, dit kan gekleur word en kom nou in baie mooi skakerings. Glasvesel is ook beskikbaar in gekleurde weergawes. Koolstofvesel is altyd swart en kan met gekleurde aramid gemeng word, maar dit kan nie self gekleur word nie.