Gentian aramid, singkatan kepada gentian poliamida aromatik, disenaraikan antara empat gentian berprestasi tinggi yang diutamakan untuk pembangunan di China, bersama-sama gentian karbon, gentian polietilena berat molekul ultra tinggi (UHMWPE) dan gentian basalt. Seperti nilon biasa, gentian aramid tergolong dalam keluarga gentian poliamida, dengan ikatan amida dalam rantai molekul utama. Perbezaan utama terletak pada ikatan: ikatan amida nilon disambungkan kepada kumpulan alifatik, manakala aramid dikonjugasikan dengan cincin benzena. Struktur molekul khas ini memberikan gentian aramid kekuatan paksi yang sangat tinggi (>20cN/dtex) dan modulus (>500GPa), menjadikannya bahan pilihan untuk mengukuhkan kabel mewah.
Jenis Serat Aramid
Serat aramidterutamanya termasuk 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 diindustrikan. Dari perspektif struktur molekul, perbezaan utama antara kedua-dua ini terletak pada kedudukan atom karbon dalam gelang benzena di mana ikatan amida dilampirkan. Perbezaan struktur ini membawa kepada perbezaan yang ketara dalam sifat mekanikal dan kestabilan haba.
Para-Aramid
Para-aramid, atau poli(p-phenylene terephthalamide) (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 kepada 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 memberikan kelebihan yang tidak boleh ditukar ganti dalam tetulang kabel optik, perlindungan balistik dan bidang lain.
Meta-Aramid
Meta-aramid, atau poli(m-phenylene isophthalamide) (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 dengan kalis api yang sangat baik, kestabilan haba dan rintangan sinaran. Produk biasa ialah DuPont's Nomex®, dengan Indeks Oksigen Mengehadkan (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 Cemerlang Serat Aramid
Gentian 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 prestasi meta-aramid dalam rintangan haba, dengan julat suhu perkhidmatan berterusan dari -196 hingga 204°C dan tiada penguraian atau lebur pada 500°C. Sifat 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 industri nilon berkekuatan tinggi. Modulusnya adalah 2–3 kali ganda daripada keluli atau gentian kaca dan 10 kali ganda daripada nilon berkekuatan tinggi. Ia adalah dua kali lebih kuat daripada dawai keluli dan beratnya hanya kira-kira 1/5 lebih berat, menjadikannya amat 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 pecah lebih tinggi daripada poliester, kapas atau nilon biasa. Ia mempunyai kadar pemanjangan yang tinggi, rasa tangan yang lembut, kebolehpusingan yang baik, dan boleh dihasilkan menjadi gentian pendek atau filamen dengan pelbagai penolakan. 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 nyalaan. Rintangan nyalaannya adalah intrinsik kepada struktur kimianya, menjadikannya kalis api secara kekal—tahan terhadap kehilangan prestasi akibat mencuci 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 adalah tinggi, dan ia tidak cair atau menitis pada suhu tinggi, hanya mula berkarbonat melebihi 370°C. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk penebat dan tetulang dalam kabel suhu tinggi atau tahan api.
Kestabilan Kimia Serat Aramid
Meta-aramid mempunyai ketahanan yang sangat baik terhadap kebanyakan bahan kimia dan asid tak organik pekat, walaupun ia sensitif kepada 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 sangat sesuai untuk kabel yang digunakan dalam stesen janakuasa nuklear dan kapal angkasa.
Ketahanan Fiber Aramid
Meta-aramid juga menunjukkan ketahanan lelasan dan bahan kimia yang sangat baik. Selepas 100 cucian, fabrik yang diperbuat daripada meta-aramid keluaran dalam negara mengekalkan lebih 85% daripada kekuatan koyak asalnya. Dalam aplikasi kabel, ketahanan ini memastikan kestabilan prestasi mekanikal dan elektrik jangka panjang.
Aplikasi Serat Aramid
Gentian 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 boleh ditukar ganti dalam bidang kabel optik komunikasi, kabel kuasa, kabel tahan suhu tinggi, kabel dasar laut dan kabel khusus.
Aeroangkasa dan Medan Tentera
Gentian 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 radome jalur lebar. Bahan kompositnya mempamerkan rintangan hentaman yang sangat baik dan ketelusan gelombang elektromagnet, dengan ketara mengurangkan berat pesawat dan meningkatkan keselamatan. Dalam sektor pertahanan, aramid digunakan dalam jaket kalis peluru, topi keledar, dan bekas tahan letupan, menjadikannya bahan utama untuk perlindungan ketenteraan ringan generasi akan datang.
Bidang Pembinaan dan Pengangkutan
Dalam industri pembinaan, gentian aramid digunakan untuk tetulang struktur dan sistem kabel jambatan kerana ringan, fleksibiliti dan rintangan kakisannya. Ia amat berkesan dalam mengukuhkan struktur yang tidak teratur. Dalam pengangkutan, aramid digunakan dalam fabrik tali tayar untuk kereta dan pesawat. Tayar bertetulang Aramid menawarkan kekuatan tinggi, rintangan tusukan, rintangan haba, dan hayat perkhidmatan yang panjang, memenuhi permintaan prestasi kenderaan dan pesawat berkelajuan tinggi moden.
Industri Elektrik, Elektronik dan Kabel
Gentian Aramid mempunyai aplikasi yang menonjol 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 yang halus daripada ubah bentuk di bawah ketegangan dan memastikan penghantaran isyarat yang stabil.
Pengukuhan dalam Kabel: Dalam kabel khusus, kabel dasar laut, kabel kuasa dan kabel tahan suhu tinggi, aramid biasanya digunakan sebagai elemen tetulang pusat atau lapisan perisai. Berbanding dengan tetulang logam, aramid menawarkan kekuatan unggul pada berat yang lebih rendah, sangat meningkatkan kekuatan tegangan kabel dan kestabilan mekanikal.
Penebat dan Ketahanan 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 Transit Tahan Api dan Rel: Rintangan nyalaan dan toleransi haba gentian Aramid menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam kabel papan kapal, kabel transit rel dan kabel tahan api gred nuklear, di mana piawaian keselamatan adalah ketat.
EMC dan Lightweighting: Ketelusan elektromagnet Aramid yang sangat baik dan pemalar dielektrik rendah menjadikannya sesuai untuk lapisan pelindung EMI, radar 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 yang luar biasa dan rintangan kakisan, menjadikannya sesuai untuk tali marin, kabel penggerudian minyak dan kabel optik penghantaran overhed dalam persekitaran yang keras. Ia juga digunakan secara meluas dalam peralatan sukan premium, peralatan perlindungan, dan pad brek automotif, dan semakin diterima pakai 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: Jul-31-2025