Ang aramid fiber, na pinaikling pangalan para sa aromatic polyamide fiber, ay nakalista sa apat na high-performance fibers na inuuna para sa pag-unlad sa Tsina, kasama ang carbon fiber, ultra-high molecular weight polyethylene fiber (UHMWPE), at basalt fiber. Tulad ng ordinaryong nylon, ang aramid fiber ay kabilang sa pamilya ng polyamide fibers, na may mga amide bond sa pangunahing molecular chain. Ang pangunahing pagkakaiba ay nasa bonding: ang mga amide bond ng nylon ay konektado sa mga aliphatic group, samantalang ang mga aramid ay nakakabit sa mga benzene ring. Ang espesyal na istrukturang molekular na ito ay nagbibigay sa aramid fiber ng napakataas na axial strength (>20cN/dtex) at modulus (>500GPa), na ginagawa itong ginustong materyal para sa pagpapatibay ng mga high-end na kable.
Mga Uri ng Aramid Fiber
Hibla ng aramidpangunahing kinabibilangan ng mga hibla ng ganap na aromatikong polyamide at mga hibla ng heterocyclic aromatikong polyamide, na maaaring ikategorya pa sa ortho-aramid, para-aramid (PPTA), at meta-aramid (PMTA). Kabilang sa mga ito, ang meta-aramid at para-aramid ang mga naging industriyalisado. Mula sa perspektibo ng istrukturang molekular, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng dalawang ito ay nasa posisyon ng atomong carbon sa singsing na benzene kung saan nakakabit ang amide bond. Ang pagkakaibang istruktural na ito ay humahantong sa mga makabuluhang pagkakaiba sa mga mekanikal na katangian at thermal stability.
Para-Aramid
Ang Para-aramid, o poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA), na kilala rin sa Tsina bilang Aramid 1414, ay isang linear high polymer na may mahigit 85% ng mga amide bond nito na direktang nakaugnay sa mga aromatic ring. Ang pinakamatagumpay sa komersyo na mga produktong para-aramid ay ang Kevlar® ng DuPont at Twaron® ng Teijin, na nangingibabaw sa pandaigdigang merkado. Ito ang unang hibla na ginawa gamit ang isang liquid crystalline polymer spinning solution, na nagbukas ng isang bagong panahon ng mga high-performance synthetic fibers. Sa mga tuntunin ng mga mekanikal na katangian, ang tensile strength nito ay maaaring umabot sa 3.0–3.6 GPa, elastic modulus 70–170 GPa, at elongation at break 2–4%. Ang mga natatanging katangiang ito ay nagbibigay dito ng mga hindi mapapalitang kalamangan sa optical cable reinforcement, ballistic protection, at iba pang larangan.
Meta-Aramid
Ang Meta-aramid, o poly(m-phenylene isophthalamide) (PMTA), na kilala rin sa Tsina bilang Aramid 1313, ay isang nangungunang organikong hibla na lumalaban sa mataas na temperatura. Ang istrukturang molekular nito ay binubuo ng mga grupo ng amide na nagdurugtong sa mga singsing na meta-phenylene, na bumubuo ng isang zigzag linear chain na pinatatag ng malalakas na intermolecular hydrogen bond sa isang 3D network. Ang istrukturang ito ay nagbibigay sa hibla ng mahusay na flame retardancy, thermal stability, at radiation resistance. Ang isang tipikal na produkto ay ang Nomex® ng DuPont, na may Limiting Oxygen Index (LOI) na 28–32, temperatura ng glass transition na humigit-kumulang 275°C, at temperatura ng patuloy na serbisyo na higit sa 200°C, kaya malawak itong ginagamit sa mga kable na lumalaban sa sunog at mga materyales sa insulasyon na may mataas na temperatura.
Mga Natatanging Katangian ng Aramid Fiber
Ang hibla ng aramid ay nag-aalok ng napakataas na lakas, mataas na modulus, resistensya sa init, resistensya sa asido at alkali, mababang timbang, insulasyon, resistensya sa pagtanda, mahabang siklo ng buhay, katatagan ng kemikal, walang natunaw na patak habang nasusunog, at hindi nakakalason na emisyon ng gas. Mula sa perspektibo ng aplikasyon ng kable, mas mahusay ang para-aramid kaysa sa meta-aramid sa resistensya sa init, na may patuloy na saklaw ng temperatura ng serbisyo na -196 hanggang 204°C at walang pagkabulok o pagkatunaw sa 500°C. Ang mga pinakatanyag na katangian ng para-aramid ay kinabibilangan ng napakataas na lakas, mataas na modulus, resistensya sa init, resistensya sa kemikal, at mababang densidad. Ang lakas nito ay lumampas sa 25 g/dtex—5 hanggang 6 na beses kaysa sa mataas na kalidad na bakal, 3 beses kaysa sa fiberglass, at doble kaysa sa mataas na lakas na nylon industrial yarn. Ang modulus nito ay 2-3 beses kaysa sa bakal o fiberglass at 10 beses kaysa sa mataas na lakas na nylon. Ito ay doble ang tibay kaysa sa alambreng bakal at tumitimbang lamang ng halos 1/5, kaya't partikular itong angkop gamitin bilang pampalakas sa mga optical cable, submarine cable, at iba pang mga high-end na uri ng kable.
Mga Katangiang Mekanikal ng Aramid Fiber
Ang Meta-aramid ay isang flexible polymer na may mas mataas na lakas ng pagkabasag kaysa sa ordinaryong polyester, cotton, o nylon. Ito ay may mataas na elongation rate, malambot na pakiramdam ng kamay, mahusay na spinnability, at maaaring gawin sa maiikling hibla o filament na may iba't ibang denier. Maaari itong i-spin sa mga tela at nonwovens gamit ang karaniwang makinarya ng tela at iproseso upang matugunan ang mga pangangailangan ng proteksiyon na damit ng iba't ibang industriya. Sa electrical insulation, ang mga katangian ng meta-aramid na flame-retardant at heat-resistant ay namumukod-tangi. Sa LOI na higit sa 28, hindi ito patuloy na masunog pagkatapos umalis sa apoy. Ang resistensya nito sa apoy ay likas sa istrukturang kemikal nito, na ginagawa itong permanenteng flame-retardant—lumalaban sa pagkawala ng pagganap dahil sa paghuhugas o pangmatagalang paggamit. Ang Meta-aramid ay may mahusay na thermal stability, na may patuloy na paggamit sa 205°C at malakas na pagpapanatili ng lakas kahit na sa mga temperaturang higit sa 205°C. Mataas ang temperatura ng decomposition nito, at hindi ito natutunaw o tumutulo sa mataas na temperatura, nagsisimula lamang na mag-carbonize sa higit sa 370°C. Ang mga katangiang ito ay ginagawa itong mainam para sa insulation at reinforcement sa mga high-temperature o fire-resistant cable.
Katatagan ng Kemikal ng Aramid Fiber
Ang Meta-aramid ay may mahusay na resistensya sa karamihan ng mga kemikal at purong inorganic acid, bagama't sensitibo ito sa purong sulfuric at nitric acid. Mayroon din itong mahusay na resistensya sa alkali sa temperatura ng silid.
Paglaban sa Radyasyon ng Aramid Fiber
Ang Meta-aramid ay nagpapakita ng pambihirang resistensya sa radyasyon. Halimbawa, sa ilalim ng matagal na pagkakalantad sa 1.2×10⁻² W/cm² ultraviolet light at 1.72×10⁸ rad gamma rays, ang lakas nito ay nananatiling hindi nagbabago. Ang pambihirang resistensya sa radyasyon na ito ay ginagawa itong lalong angkop para sa mga kable na ginagamit sa mga nuclear power station at spacecraft.
Katatagan ng Aramid Fiber
Nagpapakita rin ang Meta-aramid ng mahusay na resistensya sa abrasion at kemikal. Pagkatapos ng 100 labhan, ang telang gawa sa lokal na gawang meta-aramid ay napananatili ang mahigit 85% ng orihinal nitong lakas ng pagkapunit. Sa mga aplikasyon ng kable, tinitiyak ng tibay na ito ang pangmatagalang katatagan ng mekanikal at elektrikal na pagganap.
Mga Aplikasyon ng Aramid Fiber
Malawakang ginagamit ang aramid fiber sa mga industriya ng aerospace, automotive, electromechanical, konstruksyon, at sports sa Tsina dahil sa mahusay nitong mekanikal na katangian, resistensya sa mataas na temperatura, at katatagan ng kemikal. Ito ay itinuturing na isang mahalagang materyal para sa hinaharap na pag-unlad ng mga industriyang may mataas na pagganap. Sa partikular, ang aramid ay gumaganap ng isang hindi mapapalitang papel sa mga larangan ng mga optical cable ng komunikasyon, mga power cable, mga high-temperature-resistant cable, mga submarine cable, at mga specialty cable.
Mga Larangan ng Aerospace at Militar
Ang hibla ng aramid ay may mababang densidad, mataas na lakas, at mahusay na resistensya sa kalawang. Malawakang ginagamit ito sa mga bahaging istruktural ng mga sasakyang panghimpapawid, tulad ng mga pambalot ng rocket motor at mga istrukturang broadband radome. Ang mga composite na materyales nito ay nagpapakita ng mahusay na resistensya sa impact at electromagnetic wave transparency, na makabuluhang binabawasan ang bigat ng sasakyang panghimpapawid at pinahuhusay ang kaligtasan. Sa sektor ng depensa, ang aramid ay ginagamit sa mga bulletproof vest, helmet, at mga lalagyan na lumalaban sa pagsabog, na ginagawa itong isang nangungunang materyal para sa susunod na henerasyon ng magaan na proteksyong militar.
Mga Larangan ng Konstruksyon at Transportasyon
Sa industriya ng konstruksyon, ang aramid fiber ay ginagamit para sa pampalakas ng istruktura at mga sistema ng kable ng tulay dahil sa magaan, kakayahang umangkop, at resistensya sa kalawang nito. Ito ay lalong epektibo sa pagpapatibay ng mga irregular na istruktura. Sa transportasyon, ang aramid ay inilalapat sa mga tela ng kordon ng gulong para sa mga sasakyan at sasakyang panghimpapawid. Ang mga gulong na pinatibay ng aramid ay nag-aalok ng mataas na lakas, resistensya sa pagbutas, resistensya sa init, at mahabang buhay ng serbisyo, na nakakatugon sa mga hinihingi sa pagganap ng mga modernong sasakyang panghimpapawid at sasakyang panghimpapawid na may mataas na bilis.
Industriya ng Elektrisidad, Elektroniks, at Kable
Ang hibla ng aramid ay may partikular na prominenteng aplikasyon sa mga sektor ng elektrikal, elektronika, at paggawa ng kawad at kable, lalo na sa mga sumusunod na larangan:
Mga Tensile Member sa mga Optical Cable: Dahil sa mataas na tensile strength at modulus, ang aramid fiber ay nagsisilbing tensile member sa mga communication optical cable, na pinoprotektahan ang mga delikadong optical fiber mula sa deformation sa ilalim ng tension at tinitiyak ang matatag na transmission ng signal.
Pampalakas sa mga Kable: Sa mga espesyal na kable, mga kable sa ilalim ng tubig, mga kable ng kuryente, at mga kable na lumalaban sa mataas na temperatura, ang aramid ay karaniwang ginagamit bilang isang sentral na elemento ng pampalakas o patong ng baluti. Kung ikukumpara sa mga pampalakas na metal, ang aramid ay nag-aalok ng higit na lakas sa mas mababang timbang, na lubos na nagpapahusay sa lakas ng tensile ng kable at mekanikal na katatagan.
Insulation at Flame Retardancy: Ang mga aramid composite ay nagtataglay ng mahusay na dielectric at thermal stability. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga cable insulation layer, flame-retardant jacket, at halogen-free low-smoke sheathing. Ang aramid paper, pagkatapos ibabad sa insulating varnish, ay pinagsasama sa natural mica para magamit sa mga motor at transformer na lumalaban sa mataas na temperatura.
Mga Kable na Lumalaban sa Sunog at Riles: Ang likas na resistensya ng aramid fiber sa apoy at init ay ginagawa itong mainam para sa paggamit sa mga kable sa barko, mga kable sa riles, at mga kable na lumalaban sa sunog na nuclear-grade, kung saan mahigpit ang mga pamantayan sa kaligtasan.
EMC at Pagiging Magaan: Ang mahusay na electromagnetic transparency at mababang dielectric constant ng Aramid ay ginagawa itong angkop para sa mga EMI shielding layer, radar radom, at optoelectronic integration component, na tumutulong upang mapabuti ang electromagnetic compatibility at mabawasan ang bigat ng sistema.
Iba pang mga Aplikasyon
Dahil sa mataas na nilalaman ng aromatic ring, ang aramid fiber ay nag-aalok ng natatanging kemikal na katatagan at resistensya sa kalawang, kaya angkop ito para sa mga lubid sa dagat, mga kable ng pagbabarena ng langis, at mga overhead transmission optical cable sa malupit na kapaligiran. Malawakan din itong ginagamit sa mga de-kalidad na kagamitan sa palakasan, mga kagamitang pangproteksyon, at mga brake pad ng sasakyan, at lalong ginagamit bilang isang alternatibong environment-friendly sa asbestos sa mga aplikasyon ng sealing at insulation, mga thermal insulation panel, at iba pang mga bahagi ng sealing, na tinitiyak ang parehong pagganap at kaligtasan sa kapaligiran.
Oras ng pag-post: Hulyo 31, 2025