Download
1 / 20
200 likes | 585 Views
Mentor: dr Franc Zupanič. Izdelala: Luka Klemenčič. Dejstva. KEVLAR je registrirana znamka podjetja DuPont za polimerno vlakno Visoka nateza trdnost: 3,6 – 4,1 GPa Pri enaki masi je 5x močnejši od jekla Nizka električna prevodnost Visoka kemična odpornost Nizka toplotna prevodnost.
E N D
Mentor: dr Franc Zupanič Izdelala: Luka Klemenčič
Dejstva • KEVLAR je registrirana znamka podjetja DuPont za polimerno vlakno • Visoka nateza trdnost: 3,6 – 4,1 GPa • Pri enaki masi je 5x močnejši od jekla • Nizka električna prevodnost • Visoka kemična odpornost • Nizka toplotna prevodnost
Uvod • Polikondenzacija je reakcija , kjer se veliko število istovrstnih nasičenih majhnih molekul (monomerov) medseboj postopoma spaja v velike molekule ali makromolekule (polikondenzate), sočasno pa se še izloča voda ali kakšna druga nizkomolekularna spojina. • Polikondenzacija poteka le s spojinami, ki imajo vsaj dve funkcionalni skupini. • Razvrstitev molekul sledi določenim zakonitostim, s čimer so povezane tudi lastnosti snovi. • Večina polikondenzatov ima smolnate lastnosti, neaktere lahko predelamo v tanke niti – sintetična vlakna.
Konformacija verig • Prvi razlog zakaj ima kevlar tako dobre lastnosti je v njegovi konformaciji verig, ki je linearna. • Velika obroča benzena preprečujeta, da bi se veriga zvila in tako težita k linearni konformaciji. Njuno energetsko stanje preprečuje kakršno koli drugačno postavitev kot linearno, zato zvite konformacije v Kevlarju ne poznamo.
Vodikove vezi • Drugi razlog za neverjetno moč kevlarja je tvorba vodikovih vezi med verigami kevlarja. • Vodikova vez nastane med kisikom in vodikom. V okolici vodikovega atoma nastane močno pozitivno električno polje, ki se kompenzira z elektronskim parom kisika iz sosednje verige.
Sinteza Kevlarja je relativno preprosta polikondenzacija. Vseeno pa je bil Kevlar zaradi tendence po kristalizaciji v togo strukturo dolgo neuporaben produkt. Kevlar se ne topi, ampak se razkroji pri okoli 500°C. • Leta 1965 je Stephanie Kwolek, znanstvenica podjetja DuPont odkrila, da dodajanje litijevega-klorida ali kalcijevega-klorida spojini kevlarja, preprečuje nastanek vodikovih vezi. • Spojina kevlarja ostane v raztopini tako dolgo, dokler ni končana polikondenzacija. • Na koncu, s posebnim postopkom te verige med seboj zavrtijo okoli druge z drugo, odstranijo dodatke (LiCl, CaCl) in ponovno začne delovati vodikova vez med verigami.
Orientacija molekul v kevlarju • Notranja zgradba vlakna je zelo zapletena in še ni popolnoma jasna, čeprav se kevlar uporablja že preko 20 let. • Zagotovo pa je jasno, da notranja zgradba vlakna veliko pripomore k odličnim lastnostim. • Zgoraj je rentgenska slika vlakna Kevlar 149. Na sliki A kaže vektor eelktričnega polja od leve proti desni, nato smo vektor električnega polja zasukali za 90° in dobili smo podoben vzorec (slika B), le da je zasukan za 90°. • Ta vzorec “metulja” je viden na obeh slikah in se obrača skupaj z vektorjem električnega polja. • To obnašanje je značilno za radialne simetrične strukture.
Vlakno Kevlar 149 je najmočnejše in najbolj kristalno, medtem ko je vlakno Kevlar 29 najšibkejše in najmanj kristalno. • Na sliki so prikazane rentgenske slike treh vrst kevlarskih vlaken. • Pri vlaknu Kevlar 149 je vzorec “metulja” lepo viden, medtem ko pri vlaknu Kevlar 49 in Kevlar 29 ni. • S primerjanjem teh vzorcev je bilo ugotovljeno da je orientacija molekul pri vlaknu Kevlar 149 1,6 in 2,3 krat večja kot pri vlaknih Kevlar 49 in Kevlar 29.
Vrste kevlarskih vlaken in njihova uporaba • Oblike kevlarskih vlaken; KEVLAR 29,49,68,100, 119, 129, 149 • Kevlar 49 in 149: • Prednosti: lahek, velika natezna trdnost, velika žilavost in velika odpornost na udarce • Uporaba: letalstvo, avtomobilski deli, ladje in čolni, za dele, kjer je veliko trenja, športne rekvizite, aramid-aluminij laminate • Kevlar 29 in 49: • Uporaba: industrijske in jadralske vrvi, ribiške niti, vrvi za dvigovanje, vrvi za vleko v sili, mreže in močne stkane materiale • Kevlar 119: • Namen: izboljšanje trdote, žilavosti, mehanskih lastnosti in trpežnosti blaga iz kavčuka • Uporaba: avtomobilske pnevmatike, za napihljive naprave, kot so baloni, splavi, letalski evakuacijski tobogani
Oblike končnega produkta trak tkanina vrvi volna
Izdelki iz kevlarja Vojaške čelade Oklep na vojaških vozilih Neprebojni jopiči
Izdelki iz kevlarja Jadra za jadrnice Zaščitne motoristične rokavice Palice za hokej
Viri • Internet: • http://www.dupont.com/kevlar/ • http://www1.dupont.com/NASApp/dupontglobal/corp/index.jsp • http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/polymers.htm • http://www.chem.uky.edu/research/lynn/polymers.pdf • http://willson.cm.utexas.edu/Teaching/Chem318N/Files/lecture25-05.pdf • http://calcul.com/ian/thesis/node1.html • http://web1.caryacademy.org/chemistry/rushin/StudentProjects/CompoundWebSites/2002/Kevlar/default.htm • http://www.paddles.com/library/matl2.html • http://www.physics.ncsu.edu/stxm/science/kevlar/kevlar.html • E-knjige (PDF): • A. P. Smith and H. Adea. Quantitative orientational analysis of a polymeric material (Kevlar® fibers) with x-ray microspectroscopy. Department of Physics, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina. 1996. • Knjige: • Dr. Franc Zupanič. Gradiva. Maribor. 2005. • Jelen, Lang. Kemija izbrana poglavja. Maribor. 2005.
