O prednostih aramidnih vlaken v primerjavi z ogljikovimi

Trenutno so na področju novih kompozitnih materialov aramidna vlakna in ogljikova vlakna široko uporabljene surovine. Čeprav imata oba izjemno visoko natezno trdnost in modul, obstaja veliko razlik v zmogljivosti in uporabi. V čem se torej odražajo razlike?
Ogljikova vlakna so vlakna visoke trdnosti in modula z vsebnostjo ogljika nad 90 %. Ima lastnosti, kot so odpornost na visoke temperature, odpornost proti trenju, prevodnost, toplotna prevodnost in odpornost proti koroziji. Njegov videz je vlaknat, mehak in ga je mogoče predelati v različne tkanine. Kar zadeva uporabo, se v glavnem izdeluje v ojačane kompozitne materiale za konstrukcijske materiale letal, elektromagnetno zaščito in materiale za deelektrifikacijo, umetne vezi in druge nadomestne materiale za telo ter visokotehnološke proizvodne materiale za izdelavo ohišij raket, motornih ladij, industrijskih roboti, avtomobilske plošče in tako naprej.
Aramid je nova vrsta visokotehnoloških sintetičnih vlaken, ki ima tudi odlične lastnosti, kot so ultra visoka trdnost, visok modul, odpornost na visoke temperature, odpornost na kisline in alkalije ter majhna teža. Pri 560 stopinjah se ne razgradi ali stopi, ima dobro izolacijo in odpornost proti staranju ter ima dolgo življenjsko dobo. Aramidno vlakno je zelo pomemben material za nacionalno obrambo in vojaško industrijo, ki je zelo primeren za potrebe sodobnega vojskovanja. Široko se uporablja tudi v različnih vidikih nacionalnega gospodarstva, kot so vesoljska, elektromehanska, gradbena, avtomobilska, športna oprema itd. Trenutno se približno 7-8 % izdelkov iz aramida uporablja za neprebojne jopiče, čelade itd. ., vesoljski materiali in športni materiali pa predstavljajo približno 40 %; Materiali, kot so okvir pnevmatik in tekoči trak, predstavljajo približno 20 %, vrvi visoke trdnosti pa približno 13 %.
Čeprav sta trenutno najbolj priljubljena ojačitvena materiala, še vedno obstajajo nekatere razlike v njunem delovanju, ki se kažejo predvsem v
1. Kar zadeva mehanske lastnosti, lahko natezna trdnost aramida doseže 2815Mpa, modul elastičnosti je 126Gpa, raztezek pri prelomu je 2,5%, gostota pa 1,44g/cm ^ 3, kar je nekoliko slabše od trdnosti karbonska vlakna. Vendar pa je pomembna lastnost aramida njegova odpornost na udarce, večji raztezek in manjša teža.
2. Kar zadeva stabilnost, ima aramid zelo dobro toplotno stabilnost, ki se lahko razgradi brez deformacije pri visoki temperaturi. Uporablja se lahko dolgo časa pri 180 stopinjah, njegova trdnost in modul pa se ne spremenita po enem tednu pri 150 stopinjah. Koeficient toplotnega raztezanja je -2x10 ^ -6. V primerjavi z aramidom imajo ogljikova vlakna tudi večjo toplotno stabilnost.
3. Kar zadeva termokemične lastnosti, ima aramid dobro odpornost na medije in močno odpornost na nevtralne kemikalije. Vendar pa ga zlahka razjedajo močne alkalije in kisline, kar je nekoliko slabše od termokemičnih lastnosti ogljikovih vlaken.
V primerjavi z ogljikovimi vlakni pa imajo aramidna vlakna tudi druge prednosti:
1. Aramidna vlakna so neprevodna in pri uporabi za ojačitev, podobno kot pri betonskih konstrukcijah, ni treba upoštevati omejitev, kot je potreba po izolaciji od jeklenih palic.
2. Ogljikova vlakna imajo nizko strižno odpornost in so nagnjena k zlomu. Polmer posnemanja konstrukcije ne sme biti manjši od 20 mm, potrebna pa je le polovica (10 mm) aramida.
3. Elastična prednost aramida je v njegovi sposobnosti, da prenese dinamične obremenitve in lokalne udarne sile. Z vidika uporabnosti med gradnjo je aramid nedvomno najprimernejši material.
Način okvare po ojačitvi iz ogljikovih vlaken je krhek brez očitnih znakov, zato je treba kot konstrukcijsko zasnovo sprejeti večji varnostni faktor. Vendar pa je elastični modul tkanine iz aramidnih vlaken nizek, raztezek pa velik. S poskusi je bilo dokazano, da je proces porušitve poškodovanih elementov iz navadnega betona, ojačenih s tkanino iz aramidnih vlaken, še vedno plastičen, ko jih ponovno obremenimo.
Če povzamemo, ima aramid nekoliko nižjo trdnost in kemijske lastnosti v primerjavi z ogljikovimi vlakni, vendar so njegove druge lastnosti razširile področja njegove uporabe. Na primer, aramidna vlakna so neprevodna, zato očitno ni primerno uporabljati blaga iz ogljikovih vlaken v strukturah z več električne opreme, kot so podzemne železnice in industrijski obrati. Poleg tega je treba pri uporabi ogljikovih vlaken za ojačitev betonskih konstrukcij zagotoviti, da so izolirana od jeklenih palic, da se prepreči elektrokemična korozija, uporaba aramidnih vlaken pa s tem pogojem ni omejena. Poleg tega se lahko ogljikova vlakna uporabljajo za ojačitev hiš z relativno stabilnimi obremenitvami. Za duktilno ojačitev pri dinamičnih obremenitvah in lokalnih udarcih so materiali iz aramidnih vlaken nedvomno najboljša izbira za pogoste vibracije na cestah in mostovih.