탄소섬유에 비해 아라미드 섬유의 장점

현재 신복합재료 분야에서는 아라미드 섬유와 탄소섬유가 원료로 널리 사용되고 있다. 둘 다 인장 강도와 모듈러스가 매우 높지만 성능과 용도에는 많은 차이가 있습니다. 그렇다면 차이점은 무엇에 반영됩니까?
탄소섬유는 탄소 함량이 90% 이상인 고강도, 고탄성 섬유입니다. 그것은 고온 저항, 마찰 저항, 전도성, 열 전도성 및 내식성과 같은 특성을 가지고 있습니다. 외관은 섬유질이고 부드러우며 다양한 직물로 가공할 수 있습니다. 용도로는 주로 항공기 구조재료용 강화복합재료, 전자파 차폐 및 대전방지 재료, 인공인대 및 기타 신체대체재료로 제조되며, 로켓케이스, 모터선박, 산업용 첨단제품소재 등의 제조에 사용됩니다. 로봇, 자동차 패널 등.
아라미드는 초고강도, 고탄성률, 고온 저항성, 내산성 및 내알칼리성, 경량성 등 우수한 특성을 지닌 신형 첨단 합성섬유입니다. 560도에서 분해되거나 녹지 않으며, 절연성, 내노화성이 우수하고 수명이 길다. 아라미드 섬유는 국방 및 군사 산업에 매우 중요한 재료이며 현대 전쟁의 요구에 매우 적합합니다. 또한 항공우주, 전자기계, 건설, 자동차, 스포츠용품 등 국민경제의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 현재 아라미드 제품의 약 7-8%가 방탄조끼, 헬멧 등에 사용되고 있습니다. ., 항공우주재료와 스포츠재료가 약 40%를 차지하는 반면; 타이어 프레임, 컨베이어벨트 등 소재가 약 20%, 고강도 로프가 약 13%를 차지한다.
두 가지가 현재 가장 널리 사용되는 강화 재료이지만 성능에는 여전히 약간의 차이가 있습니다.
1. 기계적 성질 측면에서 아라미드의 인장 강도는 2815Mpa에 달할 수 있고 탄성 계수는 ​​126Gpa, 파단 연신율은 2.5%, 밀도는 1.44g/cm^3으로 아라미드의 강도보다 약간 열등합니다. 탄소 섬유. 그러나 아라미드의 주목할만한 특징은 충격 저항, 높은 신장률 및 가벼운 무게입니다.
2. 안정성 측면에서 아라미드는 열 안정성이 매우 우수하여 고온에서 변형없이 분해될 수 있습니다. 180도에서 장기간 사용이 가능하며, 150도에서 1주일 후에도 강도와 모듈러스가 변하지 않습니다. 열팽창 계수는 -2x10 ^ -6입니다. 아라미드와 비교하여 탄소 섬유는 열 안정성도 뛰어납니다.
3. 열화학적 특성 측면에서 아라미드는 매체에 대한 저항성이 우수하고 중성 화학 물질에 대한 저항성이 강합니다. 그러나 강알칼리, 산에 쉽게 부식되어 탄소섬유의 열화학적 성질에 비해 약간 뒤떨어진다.
그러나 탄소 섬유와 비교하여 아라미드 섬유에는 다음과 같은 다른 장점도 있습니다.
1. 아라미드 섬유는 비전도성이 있어 콘크리트 구조물과 유사한 보강용으로 사용하는 경우 철근과의 절연 등의 제약을 고려할 필요가 없다.
2. 탄소섬유는 전단저항이 낮고 파손되기 쉽습니다. 시공 모따기 반경은 20mm 이상이어야 하며, 아라미드의 절반(10mm)만 필요합니다.
3. 아라미드의 탄성 장점은 동적 하중과 국부 충격력을 견딜 수 있는 능력에 있습니다. 건설 중 조작성 측면에서 아라미드는 의심할 여지 없이 가장 적합한 재료입니다.
탄소섬유 보강 후 파손형태는 뚜렷한 징후 없이 취성이므로 구조설계로서 더 큰 안전계수를 채택해야 한다. 그러나 아라미드 섬유 천의 탄성률은 낮고 신도는 높습니다. 실험을 통해 아라미드 섬유포로 보강된 손상된 일반 콘크리트 구성요소의 파손 과정은 다시 하중을 가해도 여전히 플라스틱이라는 것이 입증되었습니다.
정리하면, 아라미드는 탄소섬유에 비해 강도와 화학적 성질이 다소 낮지만, 다른 특성으로 인해 응용분야가 확대되고 있다. 예를 들어, 아라미드 섬유는 비전도성이므로 지하철이나 산업 플랜트와 같이 전기 장비가 많은 구조물에 탄소 섬유 천을 사용하는 것은 분명히 적합하지 않습니다. 또한, 콘크리트 구조물의 보강을 위해 탄소섬유를 사용하는 경우에는 전기화학적 부식을 방지하기 위해 철근과 확실히 격리되어야 하며, 이러한 조건에 의해 아라미드 섬유의 사용이 제한되는 것은 아니다. 또한, 탄소섬유는 비교적 안정된 하중을 받는 주택의 보강재로 사용될 수 있습니다. 동적 하중 및 국부 충격에 따른 연성 보강을 위해 아라미드 섬유 소재는 의심할 여지 없이 도로 및 교량 현장에서 빈번한 진동에 가장 적합한 선택입니다.