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®, fibras de carbono y 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).

El estrés es fuerza y ​​la deformación es la desviación debida al estrés. A continuación se muestra la comparación de la resistencia a la tracción de tres fibras de refuerzo comúnmente utilizadas: fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de vidrio y resina epoxi. Es importante tener en cuenta que estas cifras son solo para comparación 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 haces 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 lo tanto, para el mismo peso de material compuesto, la fibra de carbono o 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. Módulo de Young
El módulo de Young es una medida de la rigidez de un material elástico y es una forma de describir el material. Se define como la relación entre la tensión uniaxial (en una dirección) y la deformación uniaxial (deformación en la misma dirección). Módulo de Young = tensión/deformación, lo que significa que un material con un módulo de Young alto es más duro que un material con un módulo de Young bajo.

La rigidez de la fibra de carbono, Kevlar® y la fibra de vidrio varía mucho. La rigidez de la fibra de carbono es aproximadamente el doble que la de la fibra de aramida, mientras que la rigidez es cinco veces mayor que la de la fibra de vidrio. La desventaja de la excelente rigidez de la fibra de carbono es que tiende a ser más quebradiza. Cuando falla, tiende a no mostrar mucha tensión o deformación.


4. Inflamabilidad y degradación térmica
Tanto el Kevlar® como la fibra de carbono son resistentes a altas temperaturas y ninguno tiene punto de fusión. Ambos materiales se han utilizado en ropa de protección y tejidos ignífugos. La fibra de vidrio eventualmente se derretirá, pero también es muy resistente a las altas temperaturas. Por supuesto, la fibra de vidrio esmerilada utilizada en los edificios también puede mejorar la resistencia al fuego.

La fibra de carbono y el Kevlar® se utilizan para fabricar mantas o prendas protectoras para combatir incendios o soldar. Los guantes de Kevlar se utilizan habitualmente en la industria cárnica para proteger las manos al utilizar cuchillos. Dado que las fibras rara vez se utilizan solas, la resistencia al calor del sustrato (generalmente epoxi) también es importante. Las resinas epoxi se ablandan rápidamente cuando se exponen al calor.


5. Conductividad eléctrica
La fibra de carbono puede conducir electricidad, pero el Kevlar® y la fibra de vidrio no. Kevlar® se utiliza para tirar de cables en torres de transmisión de energía. Aunque no conduce electricidad, puede absorber agua y, de hecho, el agua puede conducir electricidad. Por lo tanto, en tales aplicaciones, se debe aplicar un revestimiento impermeable al Kevlar.

Debido a que la fibra de carbono puede conducir electricidad, la corrosión galvánica se convierte en un problema cuando entra en contacto con otras piezas metálicas.


6. Degradación ultravioleta
Las fibras de aramida se degradarán con la luz solar y en entornos con mucha radiación ultravioleta. La fibra de carbono o la fibra de vidrio no son muy sensibles a la radiación ultravioleta. Sin embargo, algunos sustratos de uso común, como las resinas epoxi, permanecen a la luz del sol, se vuelven blancos y pierden fuerza, las resinas de poliéster y viniléster son más resistentes a los rayos UV, pero menos resistentes que las resinas epoxi.

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 causar la degradación de la fibra. No se pueden usar blanqueadores con cloro comunes (p. ej., Clorox®) y peróxido de hidrógeno con Kevlar®; se pueden usar blanqueadores con oxígeno (p. ej., 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 matriz
Para que la fibra de carbono, Kevlar® y el vidrio funcionen al máximo, deben mantenerse en su lugar en la matriz (generalmente la resina). Por lo tanto, la capacidad de la resina para unirse con varias 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 carbono)

(Fibra de vidrio)