Serat aramid, singkatan untuk serat poliamida aromatik, disenaraikan antara empat serat berprestasi tinggi yang diutamakan untuk pembangunan di China, bersama-sama dengan serat karbon, serat polietilena berat molekul ultra tinggi (UHMWPE), dan serat basalt. Seperti nilon biasa, serat aramid tergolong dalam keluarga serat poliamida, dengan ikatan amida dalam rantai molekul utama. Perbezaan utama terletak pada ikatan: ikatan amida nilon disambungkan kepada kumpulan alifatik, manakala aramid dikonjugasi dengan cincin benzena. Struktur molekul khas ini memberikan serat aramid kekuatan paksi yang sangat tinggi (>20cN/dtex) dan modulus (>500GPa), menjadikannya bahan pilihan untuk mengukuhkan kabel mewah.
Jenis-jenis Serat Aramid
Serat aramidterutamanya merangkumi gentian poliamida aromatik sepenuhnya dan gentian poliamida aromatik heterosiklik, yang boleh dikategorikan lagi kepada orto-aramid, para-aramid (PPTA), dan meta-aramid (PMTA). Antaranya, meta-aramid dan para-aramid adalah yang telah diindustrialisasikan. Dari perspektif struktur molekul, perbezaan utama antara kedua-duanya terletak pada kedudukan atom karbon dalam cincin benzena yang dilekatkan ikatan amida. Perbezaan struktur ini membawa kepada perbezaan yang ketara dalam sifat mekanikal dan kestabilan terma.
Para-Aramid
Para-aramid, atau poli(p-fenilena tereftalamida) (PPTA), juga dikenali di China sebagai Aramid 1414, ialah polimer tinggi linear dengan lebih daripada 85% ikatan amidanya dikaitkan secara langsung dengan cincin aromatik. Produk para-aramid yang paling berjaya secara komersial ialah Kevlar® DuPont dan Twaron® Teijin, yang menguasai pasaran global. Ia merupakan gentian pertama yang pernah dihasilkan menggunakan larutan pemintalan polimer kristal cecair, yang membawa era baharu gentian sintetik berprestasi tinggi. Dari segi sifat mekanikal, kekuatan tegangannya boleh mencapai 3.0–3.6 GPa, modulus elastik 70–170 GPa, dan pemanjangan pada putus 2–4%. Ciri-ciri luar biasa ini memberikannya kelebihan yang tidak tergantikan dalam tetulang kabel optik, perlindungan balistik dan bidang lain.
Meta-Aramid
Meta-aramid, atau poli(m-fenilena isoftalamida) (PMTA), juga dikenali di China sebagai Aramid 1313, ialah gentian organik tahan suhu tinggi yang terkemuka. Struktur molekulnya terdiri daripada kumpulan amida yang menghubungkan cincin meta-fenilena, membentuk rantai linear zigzag yang distabilkan oleh ikatan hidrogen antara molekul yang kuat dalam rangkaian 3D. Struktur ini memberikan gentian ini kalis api, kestabilan haba dan rintangan sinaran yang sangat baik. Produk tipikal ialah Nomex® DuPont, dengan Indeks Oksigen Pengehad (LOI) 28–32, suhu peralihan kaca kira-kira 275°C dan suhu perkhidmatan berterusan melebihi 200°C, menjadikannya digunakan secara meluas dalam kabel tahan api dan bahan penebat suhu tinggi.
Sifat-sifat Terunggul Serat Aramid
Serat aramid menawarkan kekuatan ultra tinggi, modulus tinggi, rintangan haba, rintangan asid dan alkali, berat rendah, penebat, rintangan penuaan, kitaran hayat yang panjang, kestabilan kimia, tiada titisan cair semasa pembakaran, dan pelepasan gas bukan toksik. Dari perspektif aplikasi kabel, para-aramid mengatasi meta-aramid dalam rintangan haba, dengan julat suhu perkhidmatan berterusan -196 hingga 204°C dan tiada penguraian atau pencairan pada 500°C. Ciri-ciri para-aramid yang paling ketara termasuk kekuatan ultra tinggi, modulus tinggi, rintangan haba, rintangan kimia, dan ketumpatan rendah. Kekuatannya melebihi 25 g/dtex—5 hingga 6 kali ganda daripada keluli berkualiti tinggi, 3 kali ganda daripada gentian kaca, dan dua kali ganda daripada benang perindustrian nilon kekuatan tinggi. Modulusnya adalah 2–3 kali ganda daripada keluli atau gentian kaca dan 10 kali ganda daripada nilon kekuatan tinggi. Ia dua kali ganda lebih kuat daripada dawai keluli dan beratnya hanya kira-kira 1/5 lebih berat, menjadikannya sangat sesuai untuk digunakan sebagai tetulang dalam kabel optik, kabel dasar laut, dan jenis kabel mewah yang lain.
Sifat Mekanikal Serat Aramid
Meta-aramid ialah polimer fleksibel dengan kekuatan putus yang lebih tinggi daripada poliester, kapas atau nilon biasa. Ia mempunyai kadar pemanjangan yang tinggi, rasa tangan yang lembut, kebolehputaran yang baik, dan boleh dihasilkan menjadi gentian pendek atau filamen dengan pelbagai denier. Ia boleh dipintal menjadi fabrik dan bukan tenunan menggunakan mesin tekstil standard dan diproses untuk memenuhi keperluan pakaian pelindung pelbagai industri. Dalam penebat elektrik, sifat kalis api dan tahan haba meta-aramid menonjol. Dengan LOI yang lebih besar daripada 28, ia tidak akan terus terbakar selepas meninggalkan api. Rintangan apinya adalah intrinsik kepada struktur kimianya, menjadikannya kalis api secara kekal—tahan terhadap kehilangan prestasi akibat pencucian atau penggunaan jangka panjang. Meta-aramid mempunyai kestabilan haba yang sangat baik, dengan penggunaan berterusan pada 205°C dan pengekalan kekuatan yang kuat walaupun pada suhu melebihi 205°C. Suhu penguraiannya tinggi, dan ia tidak cair atau menitis pada suhu tinggi, hanya mula mengkarbonkan melebihi 370°C. Sifat-sifat ini menjadikannya sesuai untuk penebat dan tetulang dalam kabel suhu tinggi atau tahan api.
Kestabilan Kimia Serat Aramid
Meta-aramid mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap kebanyakan bahan kimia dan asid tak organik pekat, walaupun ia sensitif terhadap asid sulfurik dan nitrik pekat. Ia juga mempunyai rintangan alkali yang baik pada suhu bilik.
Rintangan Sinaran Serat Aramid
Meta-aramid mempamerkan rintangan sinaran yang luar biasa. Contohnya, di bawah pendedahan berpanjangan kepada cahaya ultraungu 1.2×10⁻² W/cm² dan sinar gamma 1.72×10⁸ rad, kekuatannya kekal tidak berubah. Rintangan sinaran yang luar biasa ini menjadikannya amat sesuai untuk kabel yang digunakan di stesen janakuasa nuklear dan kapal angkasa.
Ketahanan Serat Aramid
Meta-aramid juga menunjukkan rintangan lelasan dan kimia yang sangat baik. Selepas 100 cucian, fabrik yang diperbuat daripada meta-aramid yang dihasilkan di dalam negara mengekalkan lebih 85% kekuatan koyakan asalnya. Dalam aplikasi kabel, ketahanan ini memastikan kestabilan prestasi mekanikal dan elektrikal jangka panjang.
Aplikasi Serat Aramid
Serat aramid digunakan secara meluas dalam industri aeroangkasa, automotif, elektromekanikal, pembinaan dan sukan China kerana sifat mekanikalnya yang sangat baik, rintangan suhu tinggi dan kestabilan kimia. Ia dianggap sebagai bahan utama untuk pembangunan masa depan industri berprestasi tinggi. Khususnya, aramid memainkan peranan yang tidak tergantikan dalam bidang kabel optik komunikasi, kabel kuasa, kabel tahan suhu tinggi, kabel dasar laut dan kabel khusus.
Bidang Aeroangkasa dan Ketenteraan
Serat aramid mempunyai ketumpatan rendah, kekuatan tinggi dan rintangan kakisan yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam komponen struktur kenderaan aeroangkasa, seperti selongsong motor roket dan struktur radom jalur lebar. Bahan kompositnya mempamerkan rintangan hentaman dan ketelusan gelombang elektromagnet yang sangat baik, mengurangkan berat pesawat dengan ketara dan meningkatkan keselamatan. Dalam sektor pertahanan, aramid digunakan dalam jaket kalis peluru, topi keledar dan kontena tahan letupan, menjadikannya bahan utama untuk perlindungan ketenteraan ringan generasi akan datang.
Bidang Pembinaan dan Pengangkutan
Dalam industri pembinaan, gentian aramid digunakan untuk pengukuhan struktur dan sistem kabel jambatan kerana ia ringan, fleksibiliti dan tahan kakisan. Ia amat berkesan dalam mengukuhkan struktur yang tidak sekata. Dalam pengangkutan, aramid digunakan dalam fabrik kord tayar untuk automobil dan pesawat. Tayar bertetulang aramid menawarkan kekuatan tinggi, rintangan tebuk, rintangan haba dan hayat perkhidmatan yang panjang, memenuhi tuntutan prestasi kenderaan berkelajuan tinggi moden dan pesawat.
Industri Elektrik, Elektronik dan Kabel
Serat aramid mempunyai aplikasi yang sangat penting dalam sektor pembuatan elektrik, elektronik dan wayar & kabel, terutamanya dalam bidang berikut:
Anggota Tegangan dalam Kabel Optik: Dengan kekuatan tegangan dan modulus yang tinggi, gentian aramid berfungsi sebagai anggota tegangan dalam kabel optik komunikasi, melindungi gentian optik halus daripada ubah bentuk di bawah tegangan dan memastikan penghantaran isyarat yang stabil.
Penguatan dalam Kabel: Dalam kabel khusus, kabel dasar laut, kabel kuasa dan kabel tahan suhu tinggi, aramid biasanya digunakan sebagai elemen pengukuhan pusat atau lapisan perisai. Berbanding dengan pengukuhan logam, aramid menawarkan kekuatan unggul pada berat yang lebih rendah, meningkatkan kekuatan tegangan kabel dan kestabilan mekanikal dengan ketara.
Penebat dan Kalis Api: Komposit aramid mempunyai kestabilan dielektrik dan haba yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam lapisan penebat kabel, jaket kalis api dan sarung asap rendah bebas halogen. Kertas aramid, selepas diresapi dengan varnis penebat, digabungkan dengan mika semula jadi untuk digunakan dalam motor dan transformer tahan suhu tinggi.
Kabel Tahan Api dan Transit Rel: Rintangan api dan toleransi haba yang wujud dalam gentian aramid menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam kabel kapal, kabel transit kereta api dan kabel tahan api gred nuklear, yang mana piawaian keselamatannya ketat.
EMC dan Pengringanan: Ketelusan elektromagnet Aramid yang sangat baik dan pemalar dielektrik yang rendah menjadikannya sesuai untuk lapisan perisai EMI, radom radar dan komponen penyepaduan optoelektronik, membantu meningkatkan keserasian elektromagnet dan mengurangkan berat sistem.
Aplikasi Lain
Disebabkan kandungan cincin aromatiknya yang tinggi, gentian aramid menawarkan kestabilan kimia dan rintangan kakisan yang luar biasa, menjadikannya sesuai untuk tali marin, kabel penggerudian minyak dan kabel optik penghantaran atas dalam persekitaran yang keras. Ia juga digunakan secara meluas dalam peralatan sukan premium, peralatan pelindung dan pad brek automotif, dan semakin banyak digunakan sebagai alternatif mesra alam kepada asbestos dalam aplikasi pengedap dan penebat, panel penebat haba dan komponen pengedap lain, memastikan prestasi dan keselamatan alam sekitar.
Masa siaran: 31 Julai 2025