Mga Bentahe at Kakulangan ng Kevlar, Carbon Fiber at Glass Fiber

Ang mga katangian ng materyal na pampalakas ng hibla pk

1 lakas ng makunat

Ang lakas ng makunat ay ang maximum na stress ng isang materyal na maaaring makatiis bago lumawak. Ang ilang mga di-malutong na materyales ay deform bago masira, ngunit Kevlar ® (Aramid) Fibre, mga hibla ng carbon at Ang mga e-glass fibers ay marupok at masira na may kaunting pagpapapangit. Ang lakas ng makunat ay sinusukat bilang lakas sa bawat unit area (PA o Pascals).

Ang stress ay ang puwersa at pilay ay ang pagpapalihis dahil sa stress. Ang talahanayan sa ibaba ay nagpapakita ng isang paghahambing ng makunat na lakas ng tatlong karaniwang ginagamit na nagpapatibay na mga hibla: carbon fiber, aramid fiber, glass fiber at epoxy resin. Kapansin -pansin na ang mga figure na ito ay para sa paghahambing lamang at maaari silang mag -iba sa proseso ng pagmamanupaktura, ang komposisyon ng epoxy resin, ang pagbabalangkas ng aramid, ang precursor fiber ng carbon fiber, atbp, at ipinahayag sa MPA.

2. Density at lakas-to-weight ratio

Kapag inihahambing ang mga density ng tatlong mga materyales, ang mga makabuluhang pagkakaiba ay makikita sa pagitan ng tatlong mga hibla. Kung ang tatlong mga halimbawa ng eksaktong parehong sukat at timbang ay ginawa, mabilis itong nagiging maliwanag na ang mga hibla ng Kevlar® ay mas magaan, na may mga hibla ng carbon na darating sa isang malapit na pangalawa at ang mga e-glass fibers ang pinakamabigat. Samakatuwid, para sa parehong bigat ng composite, ang mas mataas na lakas ay maaaring makuha gamit ang carbon fiber o Kevlar®. Sa madaling salita, ang anumang istraktura na ginawa mula sa carbon fiber o Kevlar® composite na nangangailangan ng isang naibigay na lakas ay mas maliit o mas payat kaysa sa isang gawa sa salamin na hibla. Matapos ang mga sample ay ginawa at nasubok, malalaman na ang mga composite ng hibla ng salamin ay timbangin halos dalawang beses hangga't ang Kevlar® o carbon fiber laminates. Nangangahulugan ito na ang maraming timbang ay maaaring mai -save sa pamamagitan ng paggamit ng Kevlar® o carbon fiber. Ang pag-aari na ito ay tinatawag na lakas-to-weight ratio.

3. Modulus Modulus ng Young

Ang modulus ng Young ay isang sukatan ng higpit ng isang nababanat na materyal at isang paraan ng paglalarawan ng isang materyal. Ito ay tinukoy bilang ang ratio ng uniaxial (sa isang direksyon) stress sa uniaxial strain (pagpapapangit sa parehong direksyon). Ang modulus ng Young = stress/strain, na nangangahulugang ang mga materyales na may modulus na Mataas na Bata ay mas stiffer kaysa sa mga may modulus na Mababang Bata.

Ang higpit ng carbon fiber, Kevlar® at glass fiber ay nag -iiba nang malaki. Ang carbon fiber ay halos dalawang beses kasing higpit ng hibla ng aramid at limang beses na mas matindi kaysa sa hibla ng salamin. Ang downside ng mahusay na higpit ng carbon fiber ay na ito ay may posibilidad na maging mas malutong. Kapag nabigo ito, may posibilidad na hindi ipakita ang maraming pilay o pagpapapangit.

4. Flammability at Thermal Paliwanag

Parehong Kevlar® at carbon fiber ay lumalaban sa mataas na temperatura at wala ring natutunaw na punto. Ang parehong mga materyales ay ginamit sa proteksiyon na damit at mga tela na lumalaban sa sunog. Ang glass fiber ay kalaunan ay matunaw, ngunit lubos din na lumalaban sa mataas na temperatura. Siyempre, ang mga hamog na baso na hibla na ginamit sa mga gusali ay maaari ring dagdagan ang paglaban sa sunog.

Ang carbon fiber at Kevlar® ay ginagamit upang gumawa ng proteksiyon na mga firefighting o welding na kumot o damit. Ang mga guwantes na Kevlar ay madalas na ginagamit sa industriya ng karne upang maprotektahan ang mga kamay kapag gumagamit ng mga kutsilyo. Ang paglaban ng init ng matrix (karaniwang epoxy) ay mahalaga din dahil ang mga hibla ay bihirang ginagamit sa kanilang sarili. Kapag nakalantad sa init, mabilis na lumambot ang epoxy resin.

5. Electrical conductivity, conductivity

Ang carbon fiber ay nagsasagawa ng koryente, ngunit ang Kevlar® at glass fiber ay hindi.Kevlar® ay ginagamit para sa paghila ng mga wire sa mga tower ng paghahatid. Bagaman hindi ito nagsasagawa ng koryente, sumisipsip ito ng tubig at tubig ay nagsasagawa ng koryente. Samakatuwid, ang isang hindi tinatagusan ng tubig na patong ay dapat mailapat sa Kevlar sa naturang mga aplikasyon.

Dahil ang carbon fiber ay maaaring magsagawa ng koryente, ang galvanic pagkabit na kaagnasan ay nagiging isang problema kapag nakikipag -ugnay sa iba pang mga bahagi ng metal.

6. UV pagkasira

Ang mga hibla ng Aramid ay magpapabagal sa sikat ng araw at mataas na kapaligiran ng UV. Ang mga hibla ng carbon o salamin ay hindi masyadong sensitibo sa radiation ng UV. Gayunpaman, ang ilang mga karaniwang ginagamit na matrice tulad ng epoxy resins ay mananatili sa sikat ng araw kung saan mapaputi at mawawala ang lakas nito. Ang polyester at vinyl ester resins ay mas lumalaban sa UV, ngunit mahina kaysa sa mga resins ng epoxy.

7. Pagod na Pagod

Kung ang isang bahagi ay paulit -ulit na baluktot at ituwid, sa kalaunan ay mabibigo ito dahil sa pagkapagod. Ang carbon fiber ay medyo sensitibo sa pagkapagod at may posibilidad na mabigo sa sakuna, samantalang ang Kevlar® ay mas lumalaban sa pagkapagod. Ang glass fiber ay nasa isang lugar sa pagitan.

8. Paglaban sa Abrasion

Ang Kevlar® ay lubos na lumalaban sa pag -abrasion, na nagpapahirap sa pagputol. Ang isa sa mga karaniwang paggamit ng Kevlar® ay bilang mga proteksiyon na guwantes para sa mga lugar kung saan ang mga kamay ay maaaring i -cut ng baso o kung saan ginagamit ang mga matalim na blades. Ang mga hibla ng carbon at salamin ay hindi gaanong lumalaban.

9. Paglaban sa Chemical 

Ang mga fibers ng Aramid ay sensitibo sa mga malakas na acid, alkalis at ilang mga ahente ng oxidising (EG sodium hypochlorite), na maaaring maging sanhi ng pagkasira ng hibla. Ang mga karaniwang pagpapaputi ng klorin (hal. Clorox®) at hydrogen peroxide ay hindi maaaring magamit sa Kevlar®. Ang mga pagpapaputi ng Oxygen (hal. Sodium Perborate) ay maaaring magamit nang hindi nakakasira ng mga hibla ng aramid.

Ang mga fibers ng carbon ay napaka -matatag at hindi mapaniniwalaan sa pagkasira ng kemikal. Gayunpaman, ang epoxy matrix ay magpapabagal.

10. Mga katangian ng bonding ng katawan 

Upang ang mga hibla ng carbon, ang Kevlar® at Glass ay gumanap nang mahusay, dapat silang gaganapin sa lugar sa matrix (karaniwang epoxy resin). Ang kakayahan ng epoxy resin na mag -bonding sa iba't ibang mga hibla ay samakatuwid ay kritikal.

Ang parehong mga hibla ng carbon at glass ay madaling dumikit sa epoxy, ngunit ang aramid fibre-epoxy bond ay hindi kasing lakas ng ninanais, at ang nabawasan na pagdirikit na ito ay nagbibigay-daan sa pagtagos ng tubig. Bilang isang resulta, ang kadalian na kung saan ang mga hibla ng aramid ay maaaring sumipsip ng tubig, kasabay ng hindi kanais -nais na pagdirikit sa epoxy, ay nangangahulugan na kung ang ibabaw ng Kevlar® composite ay nasira at ang tubig ay maaaring pumasok, kung gayon ang Kevlar® ay maaaring sumipsip ng tubig sa kahabaan ng mga hibla at nagpapahina sa composite.

11. Kulay at habi

Ang Aramid ay magaan na ginto sa natural na estado nito, maaari itong kulay at ngayon ay dumating sa maraming magagandang lilim. Magagamit din ang glass fiber sa mga kulay na bersyon. Ang carbon fiber ay palaging itim at maaaring pinaghalo ng may kulay na aramid, ngunit hindi ito maaaring kulay mismo.