Over de voordelen van aramidevezels ten opzichte van koolstofvezels

Momenteel zijn aramidevezels en koolstofvezels op het gebied van nieuwe composietmaterialen veelgebruikte grondstoffen. Hoewel beide een extreem hoge treksterkte en modulus hebben, zijn er veel verschillen in prestaties en gebruik. Waarin worden de verschillen weerspiegeld?
Koolstofvezel is een vezel met hoge sterkte en hoge modulus met een koolstofgehalte van meer dan 90%. Het heeft kenmerken zoals weerstand tegen hoge temperaturen, wrijvingsweerstand, geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en corrosieweerstand. Het uiterlijk is vezelig, zacht en kan tot verschillende stoffen worden verwerkt. In termen van gebruik wordt het voornamelijk verwerkt tot versterkte composietmaterialen voor constructiematerialen van vliegtuigen, elektromagnetische afschermings- en de-elektrificatiematerialen, kunstmatige ligamenten en andere lichaamsvervangende materialen, evenals hightech productmaterialen voor de productie van raketbehuizingen, motorschepen, industriële robots, autopanelen enzovoort.
Aramide is een nieuw type hightech synthetische vezel, die ook uitstekende eigenschappen heeft, zoals ultrahoge sterkte, hoge modulus, hoge temperatuurbestendigheid, zuur- en alkalibestendigheid en een laag gewicht. Bij 560 graden ontbindt of smelt het niet, heeft het een goede isolatie- en verouderingsbestendigheid en heeft het een lange levensduur. Aramidevezel is een zeer belangrijk materiaal voor de nationale defensie- en militaire industrie, dat zeer geschikt is voor de behoeften van moderne oorlogsvoering. Het wordt ook veel gebruikt in verschillende aspecten van de nationale economie, zoals de lucht- en ruimtevaart, de elektromechanica, de bouw, auto's, sportartikelen, enz. Momenteel wordt ongeveer 7-8% van de aramideproducten gebruikt voor kogelvrije vesten, helmen, enz. ., terwijl ruimtevaartmaterialen en sportmaterialen ongeveer 40% voor hun rekening nemen; Materialen zoals het bandenframe en de transportband zijn goed voor ongeveer 20%, en touwen met hoge sterkte zijn goed voor ongeveer 13%.
Hoewel de twee momenteel de meest populaire versterkingsmaterialen zijn, zijn er nog steeds enkele verschillen in hun prestaties, die vooral tot uiting komen in:
1. In termen van mechanische eigenschappen kan de treksterkte van aramide 2815Mpa bereiken, de elastische modulus is 126Gpa, de rek bij breuk is 2,5% en de dichtheid is 1,44 g/cm ^ 3, wat iets lager is dan de sterkte van koolstofvezel. Het opvallende kenmerk van aramide is echter de slagvastheid, hogere rek en lichter gewicht.
2. In termen van stabiliteit heeft aramide een zeer goede thermische stabiliteit, die kan ontleden zonder vervorming bij hoge temperaturen. Het kan lange tijd bij 180 graden worden gebruikt en de sterkte en modulus veranderen niet na een week bij 150 graden. De thermische uitzettingscoëfficiënt is -2x10 ^ -6. Vergeleken met aramide heeft koolstofvezel ook een superieure thermische stabiliteit.
3. In termen van thermochemische eigenschappen heeft aramide een goede weerstand tegen media en een sterke weerstand tegen neutrale chemicaliën. Het wordt echter gemakkelijk aangetast door sterke basen en zuren, wat enigszins inferieur is aan de thermochemische eigenschappen van koolstofvezel.
Vergeleken met koolstofvezel heeft aramidevezel echter ook andere voordelen:
1. Aramidevezels zijn niet-geleidend en wanneer ze worden gebruikt voor versterking vergelijkbaar met betonconstructies, hoeven er geen beperkingen te worden overwogen, zoals de noodzaak om te isoleren van stalen staven.
2. Koolstofvezel heeft een lage schuifweerstand en is gevoelig voor breuk. De afschuiningsradius van de constructie mag niet minder zijn dan 20 mm en er is slechts de helft (10 mm) aramide nodig.
3. Het elastische voordeel van aramide ligt in het vermogen om dynamische belastingen en lokale impactkrachten te weerstaan. Qua bruikbaarheid tijdens de bouw is aramide ongetwijfeld het meest geschikte materiaal.
De faalwijze na koolstofvezelversterking is broos zonder duidelijke tekenen, daarom moet er als structureel ontwerp een grotere veiligheidsfactor worden toegepast. De elastische modulus van aramidevezeldoek is echter laag en de rek is hoog. Door middel van experimenten is bewezen dat het bezwijkproces van beschadigde betonelementen versterkt met aramidevezeldoek bij hernieuwde belasting nog steeds plastisch is.
Samenvattend: vergeleken met koolstofvezel heeft aramide een iets lagere sterkte en chemische eigenschappen, maar de andere kenmerken hebben de toepassingsgebieden ervan uitgebreid. Aramidevezels zijn bijvoorbeeld niet-geleidend, dus het is uiteraard niet geschikt om koolstofvezeldoek te gebruiken in constructies met meer elektrische apparatuur, zoals metro's en industriële installaties. Wanneer koolstofvezel wordt gebruikt voor het versterken van betonconstructies, is het bovendien noodzakelijk ervoor te zorgen dat deze wordt geïsoleerd van stalen staven om elektrochemische corrosie te voorkomen, en het gebruik van aramidevezels wordt niet beperkt door deze voorwaarde. Daarnaast kan koolstofvezel worden gebruikt voor de versteviging van huizen met relatief stabiele belastingen. Voor ductiele versterking onder dynamische belastingen en lokale schokken zijn aramidevezelmaterialen ongetwijfeld de beste keuze voor frequente trillingen in wegen- en brugvelden.