1. Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción se refiere a la tensión máxima que un material puede soportar antes de estirarse. Algunos materiales no quebradizos se deforman antes de romperse, pero las fibras de Kevlar®, las fibras de carbono y las fibras de vidrio son quebradizas y se rompen casi sin deformarse. La resistencia a la tracción se mide en fuerza por unidad de área (Pa o Pascales).

La tensión es fuerza y ​​la deformación es deflexión debida a la tensión. A continuación se muestra la comparación de la resistencia a la tracción de tres fibras de refuerzo de uso común: fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de vidrio y resina epoxi. Es importante tener en cuenta que estas cifras son sólo a modo comparativo y pueden variar según el proceso de fabricación, la formulación de aramida, la fibra precursora de la fibra de carbono, etc., en MPa.

Fibra de carbono: 4127
Fibra de vidrio: 3450
Fibra de aramida: 2757

2. Densidad y relación resistencia-peso
Cuando se compara la densidad de los tres materiales, se pueden observar diferencias significativas entre las tres fibras. Si se hacen 3 muestras de exactamente el mismo tamaño y peso, pronto se hace evidente que la fibra Kevlar® es mucho más liviana, la fibra de carbono le sigue de cerca y la fibra de vidrio es la más pesada.

Por tanto, para el mismo peso de material compuesto, la fibra de carbono o el Kevlar® pueden obtener mayor resistencia. En otras palabras, cualquier estructura hecha de fibra de carbono o compuesto de Kevlar® que requiera una resistencia determinada será más pequeña o más delgada que una estructura hecha de fibra de vidrio.

Después de fabricar y probar la muestra, se descubre que el compuesto de fibra de vidrio pesa casi el doble que el Kevlar® o el laminado de fibra de carbono. Esto significa que puedes ahorrar mucho peso utilizando Kevlar® o fibra de carbono. Esta propiedad se llama relación resistencia-peso.

3. Young's modulus
Young's modulus is a measure of the stiffness of an elastic material and is a way of describing the material. It is defined as the ratio of uniaxial (in one direction) stress to uniaxial strain (deformation in the same direction). Young's modulus = stress/strain, meaning that a material with a high Young's modulus is harder than a material with a low Young's modulus.

The stiffness of carbon fiber, Kevlar® and glass fiber varies greatly. The stiffness of carbon fiber is about twice that of aramid fiber, while the stiffness is five times higher than that of glass fiber. The downside to carbon fiber's excellent stiffness is that it tends to be more brittle. When it fails, it tends not to show much strain or deformation.


4. Flammability and thermal degradation
Both Kevlar® and carbon fiber are resistant to high temperatures, and neither has a melting point. Both materials have been used in protective clothing and fire-resistant fabrics. The glass fiber will eventually melt, but it is also highly resistant to high temperatures. Of course, frosted glass fiber used in buildings can also improve fire resistance.

Carbon fiber and Kevlar® are used to make protective firefighting or welding blankets or clothing. Kevlar gloves are commonly used in the meat industry to protect the hands when using knives. Since fibers are rarely used alone, the heat resistance of the substrate (usually epoxy) is also important. Epoxy resins soften rapidly when exposed to heat.


5. Electrical conductivity
Carbon fiber can conduct electricity, but Kevlar® and glass fiber do not. Kevlar® is used for cable pulling in power transmission towers. Although it does not conduct electricity, it can absorb water, and water can indeed conduct electricity. Therefore, in such applications, a waterproof coating must be applied to Kevlar.

Because carbon fiber can conduct electricity, galvanic corrosion becomes a problem when it comes into contact with other metal parts.


6. Uv degradation
Aramid fibers will degrade in sunlight and high UV environments. Carbon fiber or glass fiber is not very sensitive to ultraviolet radiation. However, some commonly used substrates such as epoxy resins remain in sunlight, it will turn white and lose strength, polyester and vinyl ester resins are more resistant to UV rays, but less resistant than epoxy resins.

7. Antifatiga
Si la pieza se dobla y endereza repetidamente, eventualmente fallará debido a la fatiga. En comparación con la fibra de carbono, que es algo sensible a la fatiga y tiende a fallar desastrosamente, Kevlar® es más resistente a la fatiga. La fibra de vidrio está en algún punto intermedio.


8. Resistencia al desgaste
Kevlar® tiene una fuerte resistencia al desgaste, lo que dificulta su corte. Uno de los usos comunes de Kevlar® es como guante protector para usar en áreas donde las manos pueden sufrir cortes con vidrio o con cuchillas afiladas. La fibra de carbono y la fibra de vidrio son menos resistentes.


9. Resistencia química
Las fibras de aramida son sensibles a los ácidos fuertes, las bases fuertes y ciertos oxidantes (como el hipoclorito de sodio), que pueden provocar la degradación de la fibra. No se pueden usar blanqueadores con cloro comunes (por ejemplo, Clorox®) ni peróxido de hidrógeno con Kevlar®; se pueden usar blanqueadores con oxígeno (por ejemplo, perborato de sodio) sin dañar las fibras de aramida.

La fibra de carbono es muy estable y no sensible a la degradación química.


10. Rendimiento de unión de la matriz
Para que la fibra de carbono, Kevlar® y el vidrio funcionen al máximo, deben mantenerse en su lugar en la matriz (normalmente la resina). Por tanto, la capacidad de la resina para unirse con diversas fibras es crucial.

La fibra de carbono y la fibra de vidrio pueden adherirse fácilmente a la resina, pero la resistencia de la fibra de aramidón más la resina no es tan fuerte como se desea, y esta adhesión reducida permite que se produzca la penetración del agua. Como resultado, las fibras de aramida tienden a absorber agua, lo que, junto con la adhesión insatisfactoria a las resinas epoxi, significa que si la superficie del compuesto de Kevlar® se daña y puede entrar agua, Kevlar® puede absorber agua a lo largo de la fibra y debilitar la fibra. compuesto.


11. Color y tejido
El estado natural de la aramida es dorado claro, puede ser colorido y ahora hay muchos buenos tonos. La fibra de vidrio también está disponible en color. La fibra de carbono siempre es negra y se puede mezclar con aramida de color, pero no se puede colorear por sí sola.

(Fibra de carbon)

(Fibra de vidrio)