Kevlar e fibra de carbono são iguais? O que diferencia o Kevlar da fibra de carbono?

O que é fibra de carbono?

A fibra de carbono é um material fibroso de carbono conhecido por sua cor preta. Possui uma combinação de propriedades, incluindo alta resistência, baixa densidade, excelente resistência à corrosão, tolerância superior ao calor e condutividade elétrica semelhante ao cobre. Este material é celebrado por suas excepcionais propriedades elétricas, térmicas e mecânicas. As fibras de carbono são produzidas através da carbonização de várias fibras precursoras, como poliacrilonitrila (PAN), piche, rayon ou fibras fenólicas. Eles podem ser categorizados por sua forma em filamentos, fibras curtas e fibras cortadas, ou por suas propriedades mecânicas em tipos de uso geral e de alto desempenho. As fibras de carbono de uso geral têm uma resistência à tração de cerca de 1000 MPa e um módulo de cerca de 100 GPa. As fibras de carbono de alto desempenho incluem fibras de alta resistência (resistência de 2.000 MPa, módulo de 250 GPa) e fibras de alto módulo (módulo superior a 300 GPa). Fibras com resistência superior a 4.000 MPa são denominadas de ultra-alta resistência, enquanto aquelas com módulos acima de 450 GPa são de módulo ultra-alto.

O que é Kevlar?

Kevlar, marca da DuPont, é um tipo de material de fibra de aramida conhecido por sua cor amarela e propriedades robustas. O nome químico do Kevlar é poli-para-fenileno tereftalamida, e sua fórmula química consiste em unidades repetidas de -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Kevlar é conhecido por sua baixa densidade, alta resistência, excelente tenacidade, resistência a altas temperaturas e não condutividade, tornando-o fácil de processar e moldar. Sua resistência é cinco vezes maior que a do aço de mesmo peso, mas sua densidade é apenas um quinto da do aço (a densidade do Kevlar é de 1,44 g/cm³ em comparação com 7,859 g/cm³ do aço). Esta combinação única de propriedades tornou o Kevlar altamente valorizado, especialmente em aplicações militares, onde é conhecido como"guardião da armadura."

Comparação de propriedades mecânicas

• Fibra de carbono: A resistência à tração varia de 2 a 7 GPa, com módulo de tração entre 200 e 700 GPa. Sua densidade varia de 1,5 a 2,0 g/cm³, muito influenciada pela estrutura do precursor e pela temperatura de carbonização. A grafitização a 3000°C pode aumentar a densidade para 2,0 g/cm³.

• Kevlar: A resistência é de aproximadamente 3,6 GPa, com módulo de tração de 131 GPa e alongamento de fratura de 2,8%. Ele pode suportar temperaturas de longo prazo de até 180 ℃, tem um coeficiente de expansão térmica axial de -2 × 10^(-6) /K e uma condutividade térmica de 0,048 W/(m·K).

  
  

Principais características da fibra Kevlar:

• Resistência permanente ao calor e retardamento de chama, com índice limite de oxigênio (LOI) superior a 28.

• Propriedades antiestáticas permanentes.

• Resistência a ácidos, álcalis e solventes orgânicos.

• Alta resistência, resistência à abrasão e resistência ao rasgo.

• Não produz gotículas fundidas ou gases tóxicos quando queimado.

• O tecido engrossa quando exposto ao fogo, melhorando suas propriedades de vedação sem quebrar.

É importante notar que as fibras de carbono coloridas, incluindo variantes vermelhas ou multicoloridas, são normalmente produzidas pela adição de pigmentos coloridos durante o processo de fabricação. Essa transformação de fibra de carbono preta em fibra de carbono colorida pode ser alcançada por empresas especializadas em tecidos e pré-impregnados de fibra de carbono.

Ao compreender essas diferenças, você poderá apreciar melhor as vantagens e aplicações exclusivas de cada material.