คาร์บอนเคฟลาร์ เป็นอย่างไร ?

คาร์บอนเคฟลาร์ เป็นอย่างไร ?

เคฟลาร์เป็นเส้นใยสังเคราะห์ในกลุ่มอารามิด เคฟลาร์เป็นชื่อทางการค้าของดูปองท์ ขณะที่ชื่อทางเคมีคือ พอลิพาราฟีนิลลีน เทเรฟทาลาไมด์ (polyparaphenylene terephthalamide)ทนความร้อนและแข็งแรงสังเคราะห์เส้นใยที่เกี่ยวข้องกับอื่น ๆaramids เช่น Nomex และTechnora วัสดุที่มีความแข็งแรงสูงถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เพื่อใช้แทนเหล็กกล้าในยางรถแข่ง มันเป็นเรื่องปกติปั่นเป็นเชือกหรือผ้าแผ่นที่สามารถใช้เป็นเช่นนี้หรือเป็นส่วนผสมในวัสดุผสมส่วนประกอบ

เคฟล่าร์มีการใช้งานมากตั้งแต่จักรยาน และแข่งเรือ เสื้อเกราะกันกระสุนทั้งหมดเนื่องจากการสูงแรงดึงความแข็งแรงต่อน้ำหนักอัตราส่วน

เคฟลาร์เป็นหนึ่งในอารามิด หรือพอลิเมอร์ที่มีวงแหวนอะโรมาติกเชื่อมกันด้วยพันธะเอไมด์ สาเหตุที่ทำให้เคฟลาร์มีความแข็งแรงคงทนมาจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล เสริมด้วยอันตรกิริยาแบบดึงดูดระหว่างวงแหวนอะโรมาติก เคฟลาร์สังเคราะห์ได้จากสารละลายที่ได้จากมอนอเมอร์พี-ฟีนิลลีนไดเอไมด์กับเทเรฟทาลอยล์คลอไรด์ผ่านปฏิกิริยาการควบแน่น เดิมดูปองท์ใช้เฮกซะเมทิลฟอสโฟเรไมด์เป็นตัวทำปฏิกิริยา แต่ภายหลังเปลี่ยนไปใช้สารละลายเอ็น-เมทิล-ไพร์โรลิโดนกับแคลเซียมคลอไรด์ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย เคฟลาร์มีหลายระดับ เช่น เคฟลาร์-149 ที่มีความเหนียวสูงสุด ใช้สำหรับการบินและอวกาศ, เคฟลาร์-129 ที่มีความเหนียวรองลงมา ใช้ในทางทหาร หรือเคฟลาร์-29 ที่ใช้ในทางอุตสาหกรรม เป็นต้น

เคฟลาร์ในรูปเส้นใยจะมีความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดราว 3,620 เมกะปาสกาล (MPa) ค่ามอดุลัสของยังประมาณ 70.5–112.4 จิกะปาสกาล (GPa) และความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ 1.44 เคฟลาร์ทนความร้อนได้ถึงราว 450 °C ทนอุณหภูมิต่ำได้ถึง −196 °C และมีสภาพนำไฟฟ้าต่ำ

โครงสร้างและคุณสมบัติ เมื่อเคฟลาร์ถูกปั่นเส้นใยที่ได้จะมีความต้านทานแรงดึงประมาณ 3,620 MPa, และความหนาแน่นสัมพัทธ์เท่ากับ 1.44 โพลีเมอร์มีความแข็งแรงสูงต่อพันธะระหว่างโซ่จำนวนมากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวขึ้นระหว่างหมู่คาร์บอนิลและศูนย์N Hความแข็งแรงเพิ่มเติมมาจากปฏิสัมพันธ์การเรียงซ้อนของอะโรมาติกระหว่างเส้นที่อยู่ติดกัน ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีอิทธิพลมากขึ้นในเคฟล่าร์กว่าแวนเดอร์ Waalsปฏิสัมพันธ์และระยะเวลาในห่วงโซ่ที่มักจะมีผลต่อคุณสมบัติของโพลิเมอร์สังเคราะห์อื่น ๆ และเส้นใยเช่นDyneemaการปรากฏตัวของเกลือและสิ่งสกปรกอื่น ๆ โดยเฉพาะแคลเซียมอาจรบกวนการปฏิสัมพันธ์ของเส้นใยและได้รับการดูแลเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้รวมอยู่ในการผลิต โครงสร้างของเคฟลาร์ประกอบด้วยโมเลกุลที่ค่อนข้างแข็งซึ่งส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างคล้ายแผ่นระนาบ

เคฟล่าก็คือผ้าชนิดหนึ่งที่ถักทอด้วยเส้นใยสังเคราะห์ชนิดหนึ่งที่เป็นผล มาจากโพลีเมอร์หรือเรียกง่ายๆว่าพลาสติกนี่ละครับแต่ได้ผ่านกระบวนการหลักๆ 3 ขั้นตอน จนได้ใยสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติดังที่ได้กล่าวไปแล้วคือ ทนกว่าเหล็กกล้า 5 เท่าในน้ำหนักที่เท่ากัน ทนแรงเค้นแรงบิด ทนไฟ ไม่ติดไฟ ทำให้วัสดุชนิดนี้ถูกนำมาใช้กับชิ้นส่วนในรถยนต์มากขึ้นในยุคปัจจุบัน