Кой материал е по-добър, въглеродни влакна, стъклени влакна или арамид?
Значителни разлики в трите влакна могат да се видят, когато се сравнят плътностите на трите материала. Ако направите 3 проби с точно същия размер и тегло, бързо става очевидно, че влакното Kevlar® е много по-леко, следвано от въглеродните влакна, а E-стъклените влакна са най-тежките.
Следователно, за същото тегло на композитния материал, въглеродните влакна или Kevlar® могат да постигнат по-висока якост. С други думи, всяка структура, изискваща определена здравина, направена от въглеродни влакна или композити Kevlar®, ще бъде по-малка или по-тънка от структура, направена от фибростъкло.
Когато бяха направени и тествани проби, беше установено, че композитът от фибростъкло е почти два пъти по-тежък от Kevlar® или ламинати от въглеродни влакна. Това означава, че използването на Kevlar® или въглеродни влакна може да спести много тегло.
Модулът на Йънг е мярка за твърдостта на еластичен материал и е начин за описване на материал. Дефинира се като съотношението на едноосно (в една посока) напрежение към едноосно напрежение (деформация в същата посока). Модул на Юнг=напрежение/деформация, което означава, че материал с висок модул на Юнг е по-твърд от материал с по-нисък модул на Янг.
Въглеродните влакна, Kevlar® и фибростъклото се различават значително по твърдост. Въглеродните влакна са около два пъти по-твърди от арамидните влакна и пет пъти по-твърди от стъклените влакна. Недостатъкът на превъзходната твърдост на въглеродните влакна е, че те са по-крехки. Когато се повреди, той няма тенденция да проявява голямо напрежение или деформация.
3. Запалимост и термично разграждане
Както Kevlar®, така и въглеродните влакна са устойчиви на високи температури и нито едно от тях няма точка на топене. И двата материала са използвани в защитно облекло и огнеупорни тъкани. Фибростъклото в крайна сметка ще се стопи, но също така е много устойчиво на високи температури. Разбира се, използването на матирано фибростъкло в сградите също подобрява пожароустойчивостта.
Въглеродните влакна и Kevlar® се използват за направата на защитни одеяла или облекла за пожарогасене или заваряване. Кевларените ръкавици обикновено се използват в месната промишленост за защита на ръцете при използване на ножове. Тъй като влакната рядко се използват самостоятелно, устойчивостта на топлина на матрицата (обикновено епоксидна) също е важна. Епоксидните смоли омекват бързо, когато са изложени на топлина.
4. Проводимост
Въглеродните влакна провеждат електричество, но Kevlar® и фибростъклото не. Kevlar® се използва за опънати проводници в преносни кули. Въпреки че не провежда електричество, той абсорбира вода, а водата провежда електричество. Следователно при такива приложения трябва да се нанесе водоустойчиво покритие върху кевлар.
Тъй като въглеродните влакна провеждат електричество, галваничната корозия се превръща в проблем, когато влезе в контакт с други метални части.
5. UV разграждане
Арамидните влакна ще се разградят на слънчева светлина и среда с висока UV среда. Въглеродните или стъклените влакна не са много чувствителни към UV радиация. Въпреки това, някои често използвани субстрати като епоксидна смола ще побелеят и ще загубят здравина, ако бъдат оставени на слънчева светлина. Полиестерните и винилестерните смоли са по-устойчиви на UV лъчи, но по-слаби от епоксидната смола.
6. Против умора
Ако една част многократно се огъва и изправя, тя в крайна сметка ще се провали поради умора. Въглеродните влакна са донякъде чувствителни към умора и са склонни да се повреждат катастрофално, докато Kevlar® е по-устойчив на умора. Фибростъклото е някъде по средата.
7. Устойчивост на износване
Kevlar® е много устойчив на абразия, което го прави труден за рязане. Едно от често срещаните приложения на Kevlar® е като защитни ръкавици в зони, където ръцете могат да бъдат поранени от стъкло или където се използват остри остриета. Въглеродните влакна и фибростъклото са по-малко устойчиви.
8. Химическа устойчивост
Арамидните влакна са чувствителни към силни киселини, силни основи и определени окислители като натриев хипохлорит, които могат да причинят разграждане на влакната. Обичайни хлорни избелители (като Clorox®) и водороден прекис не могат да се използват с Kevlar®, кислородни избелители (като натриев перборат) могат да се използват без да се повредят арамидните влакна.
Въглеродните влакна са много стабилни и нечувствителни към химическо разграждане. Епоксидната матрица обаче ще се разгради.
9. Ефективност на свързване на матрицата
За да работят оптимално въглеродните влакна, Kevlar® и стъклото, те трябва да се държат на място в матрица, обикновено епоксидна. Следователно способността на епоксидните смоли да се свързват заедно с различни влакна е критична.
Както въглеродните, така и стъклените влакна лесно се залепват към епоксидната смола, но връзката арамидно влакно-епоксидна смола не е толкова силна, колкото се желае, и тази намалена адхезия позволява проникването на вода. В резултат на това арамидните влакна са склонни да абсорбират вода, което, комбинирано с по-малко от идеалната адхезия към епоксидната смола, означава, че ако повърхността на композита Kevlar® е повредена и водата може да навлезе, тогава Kevlar® може да абсорбира влагата по протежение на влакната, и отслабват композитния материал.
