เคฟลาร์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปยังการนำทาง ไปยังการค้นหา
ระวังสับสนกับ เคปเลอร์ (ยานอวกาศ)
เคฟลาร์
Ball-and-stick model of a single layer of the crystal structure
Aramid fiber2.jpg
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS [24938-64-5][CAS]
ChemSpider ID none
คุณสมบัติ
สูตรเคมี [-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa
สถานีย่อย:เคมี

เคฟลาร์ (อังกฤษ: Kevlar) เป็นเส้นใยสังเคราะห์ในกลุ่มอารามิด เคฟลาร์เป็นชื่อทางการค้าของดูปองท์ ขณะที่ชื่อทางเคมีคือ พอลิพาราฟีนิลลีน เทเรฟทาลาไมด์ (polyparaphenylene terephthalamide)[1] เคฟลาร์ถูกคิดค้นในปี ค.ศ. 1965 โดยสเตฟานี ควอเลก นักเคมีของบริษัทดูปองท์[2] หลังทดลองกับสารพอลิ-พี-ฟีนิลลีน-เทเรฟทาเลตกับพอลิเบนซาไมด์จนได้สารละลายสีขุ่น ความหนืดต่ำ[3] ก่อนนำไปเข้าเครื่องรีดแล้วพบว่าเส้นใยที่ได้ไม่ขาดง่ายเหมือนไนลอน เคฟลาร์ออกสู่ตลาดในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1970 ในฐานะวัสดุทดแทนเหล็กกล้าในยางรถแข่ง จากนั้นมีการพัฒนาเคฟลาร์จนได้ชนิดที่มีความเหนียวสูงสุดคือเคฟลาร์-149 ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1980[4]

เคฟลาร์เป็นหนึ่งในอารามิด หรือพอลิเมอร์ที่มีวงแหวนอะโรมาติกเชื่อมกันด้วยพันธะเอไมด์ สาเหตุที่ทำให้เคฟลาร์มีความแข็งแรงคงทนมาจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล เสริมด้วยอันตรกิริยาแบบดึงดูดระหว่างวงแหวนอะโรมาติก เคฟลาร์สังเคราะห์ได้จากสารละลายที่ได้จากมอนอเมอร์พี-ฟีนิลลีนไดเอไมด์กับเทเรฟทาลอยล์คลอไรด์ผ่านปฏิกิริยาการควบแน่น เดิมดูปองท์ใช้เฮกซะเมทิลฟอสโฟเรไมด์เป็นตัวทำปฏิกิริยา แต่ภายหลังเปลี่ยนไปใช้สารละลายเอ็น-เมทิล-ไพร์โรลิโดนกับแคลเซียมคลอไรด์ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย[5] เคฟลาร์มีหลายระดับ เช่น เคฟลาร์-149 ที่มีความเหนียวสูงสุด ใช้สำหรับการบินและอวกาศ, เคฟลาร์-129 ที่มีความเหนียวรองลงมา ใช้ในทางทหาร หรือเคฟลาร์-29 ที่ใช้ในทางอุตสาหกรรม เคฟลาร์ในรูปเส้นใยจะมีความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดราว 3,620 เมกะปาสกาล (MPa)[6] ค่ามอดุลัสของยังประมาณ 70.5–112.4 จิกะปาสกาล (GPa)[7] และความหนาแน่นสัมพัทธ์ที่ 1.44 เคฟลาร์ทนความร้อนได้ถึงราว 450 °ซ ทนอุณหภูมิต่ำได้ถึง −196 °ซ[8] และมีสภาพนำไฟฟ้าต่ำ[9] อย่างไรก็ตาม เคฟลาร์ทนต่อแรงบีบอัดและแรงดึงตามขวางได้น้อย และมีคุณสมบัติเป็นไฮโกรสโคปิกหรือดูดซึม/ดูดซับน้ำ จึงไม่ทนต่อสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้น[10]

เนื่องจากเคฟลาร์มีความแข็งแรงทนทานและน้ำหนักเบา จึงมีการนำมาใช้งานหลากหลาย เช่น ใช้ทำเสื้อเกราะกันกระสุนหรือชุดทนต่อความร้อนและการฉีกขาด ในทางกีฬาใช้ผลิตชุดนักแข่งจักรยานยนต์ ยางจักรยาน และเรือแคนูระดับแข่งขัน นอกจากนี้เคฟลาร์ยังนำมาใช้ทำชิ้นส่วนเครื่องบิน ชิ้นส่วนรถยนต์ ใยแก้วนำแสง อุปกรณ์ทนอุณหภูมิต่ำ หรือผสมกับสารอื่น ๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ[11][12]

อ้างอิง[แก้]

  1. "The Myriad Uses of Stronger Than Steel Kevlar". Compound Interest. June 22, 2014. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  2. Mera, Hiroshi; Takata, Tadahiko (2000). "High-Performance Fibers". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a13_001. ISBN 978-3527306732.
  3. Stephanie Louise Kwolek Biography. Bookrags. Archived from the original on June 29, 2011. สืบค้นเมื่อ May 24, 2009.
  4. https://digital.hagley.org/VID_2011320_B05_ID01
  5. Pushparaj, Maria Antoine; Fathima, Zeenath (January 2012). "Composite integrated Material of Al layers with Kevlar material and the specification test result" (PDF). ResearchGate. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  6. Quintanilla, J. (1990). "Microstructure and properties of random heterogeneous materials : a review of theoretical results". Polymer Engineering and Science. 39 (3): 559–585. doi:10.1002/pen.11446.
  7. DuPont (2001). "Kevlar Technical Guide": 9. Cite journal requires |journal= (help)
  8. "How does Kevlar work?". Explain that Stuff. February 25, 2020. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  9. "Kevlar". ENGINEERING.com. October 17, 2006. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  10. Khusiafan, Firas J. (September 27, 2018). "Use of KEVLAR® 49 in Aircraft Components" (PDF). ResearchGate. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  11. "What is Kevlar? – Kevlar Uses, properties and processing". Materials Today. August 4, 2020. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.
  12. Concio, Chardynne Joy H. (March 18, 2019). "Kevlar: A Revolutionary Plastic". Science Times. สืบค้นเมื่อ October 14, 2020.

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]