Kevlar คืออะไร?

เคฟลาร์ ซึ่งถือกำเนิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เป็นเส้นใยสังเคราะห์เทคโนโลยีสูงชนิดใหม่ ด้วยคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม มันจึงได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในวัสดุป้องกันกระสุนที่เหมาะสมที่สุด และได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านการป้องกัน แล้ว เคฟลาร์คืออะไร? ทำไมมันถึงมีประสิทธิภาพในการป้องกันกระสุนได้ดีขนาดนี้? มันถูกนำมาใช้ในชีวิตประจำวันของเราเพื่ออะไรบ้าง? การอธิบายคำถามเหล่านี้ควรเริ่มจากโครงสร้างโมเลกุลของเคฟลาร์และหลักการทำงานในการป้องกันกระสุน

1. โครงสร้างโมเลกุลของเคฟลาร์

เคฟลาร์ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกโดยบริษัท DuPont ในสหรัฐอเมริกา เป็นโพลิเมอร์โมเลกุลใหญ่ที่ประกอบด้วย p-phenylenediamine และ paraphthaloyl chloride โดยมีชื่อทางเคมีว่า polyterephthaloyl terephthalamide

สูตรโมเลกุลของมันคือ (C14H10O2N2)n ซึ่งหมายความว่า C14H10O2N2 มีบทบาทเป็นหน่วยการสังเคราะห์ หน่วยเหล่านี้จะซ้ำๆ กันและผูกพันกันเพื่อสร้างสายโซ่ จากนั้นสายโซ่เหล่านี้จะเรียงขนานกันเพื่อสร้างโครงข่ายที่ใหญ่ขึ้นโดยผ่านพันธะไฮโดรเจน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้วัสดุมีความแข็งแรงต่อแรงดึงสูงมาก

โครงสร้างโมเลกุลของเคฟลาร์กำหนดให้มันมีความต้านทานความร้อนและความต้านทานไฟได้ดี โดยมีจุดหลอมเหลวสูงถึง 371 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังมีน้ำหนักเบา และมีความแข็งแรงต่อแรงดึงประมาณ 8 เท่าของเส้นลวดเหล็ก

เส้นใยเคฟลาร์มักผลิตโดยสองขั้นตอน:

1) การโพลิเมอร์ไรเซชันของ p-phenylenediamine และ paraphthaloyl chloride เพื่อสร้าง polyterephthaloyl terephthalamide (PPTA)

2) ละลายโซ่โพลิเมอร์ในตัวทำละลาย จากนั้นโซ่เหล่านี้จะเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจนเพื่อสร้างเส้นใยแบบเน็ตในขั้นตอนสุดท้าย

ตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ไม่เหมือนวัสดุป้องกันแรงกระแทกแบบแข็ง เช่น เซรามิกและโลหะ Kevlar มีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวและต้านทานแรงดึงได้ดีเนื่องจากพันธะเคมีในโมเลกุลยึดติดกันอย่างแน่นหนา เมื่อเกิดการชน พลังงานจากการชนของกระสุนกับชั้นเส้นใยจะเปลี่ยนเป็นแรงดึงและแรงเฉือน ในกระบวนการนี้ พลังงานจากการชนของกระสุนสามารถกระจายไปยังบริเวณรอบๆ จุดที่ถูกชน โดยใช้พลังงานจลน์ส่วนใหญ่ไปจนหมด การใช้งาน Kevlar ในด้านการป้องกันได้เพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันของผลิตภัณฑ์กันกระสุนหลายประเภท และลดน้ำหนักลงอย่างมาก ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านการป้องกัน

1. การใช้งานของ Kevlar

ด้วยคุณสมบัติในการทนความร้อน ทนแรงดึง และมีความแข็งแรงสูง เคฟลาร์ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตสินค้าประจำวันและอุปกรณ์กันกระสุน เช่น หลอดดูดเครื่องดื่ม ถุงมือความปลอดภัย สายเคเบิลสำหรับเรือ ชุดแข่งรถ ชุดป้องกันความร้อนสำหรับนักดับเพลิงในชีวิตประจำวัน ชุดเกราะกันกระสุน แผ่นเกราะแข็ง และหมวกกันน็อกในทางทหาร การใช้งานของเคฟลาร์ได้ช่วยอำนวยความสะดวกให้กับชีวิตของเราและส่งเสริมการพัฒนาในอุตสาหกรรมการผลิต

อย่างไรก็ตาม เคฟลาร์ยังมีข้อเสียสำคัญสองประการ:

1) อ่อนแอต่อแสงอัลตราไวโอเลต เมื่อถูกแสงอัลตราไวโอเลตจะเกิดการเสื่อมสภาพเสมอ

2) สามารถเกิดไฮโดรไลซิสได้ง่าย แม้ในสภาพแวดล้อมที่แห้งก็ตาม ก็ยังสามารถดูดซับความชื้นจากอากาศและเกิดกระบวนการไฮโดรไลซิสไปเรื่อย ๆ

ดังนั้น อุปกรณ์ที่ทำจากอะรามิดไม่ควรใช้งานหรือเก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีแสง فوقม่วงสูงและความชื้นสูงเป็นเวลานาน เพราะจะทำให้อายุการใช้งานลดลงอย่างมาก

ข้างต้นเป็นคำอธิบายทั้งหมดเกี่ยวกับเคฟลาร์ หากยังมีคำถามใด ๆ ยินดีต้อนรับในการติดต่อเรา