Aplikasi para-aramid menghadapi tiga masalah utama: ketahanan UV yang buruk, kekuatan kompresi aksial yang rendah, dan daya rekat yang buruk pada resin. Kekurangan-kekurangan ini membatasi aplikasi para-aramid dalam material komposit dan bidang lainnya.
Aplikasi para-aramid menghadapi tiga masalah utama: ketahanan UV yang buruk, kekuatan kompresi aksial yang rendah, dan daya rekat yang buruk pada resin. Kekurangan-kekurangan ini membatasi aplikasi para-aramid dalam material komposit dan bidang lainnya.
Bidang aplikasi para-aramid menentukan bahwa tidak dapat dihindari untuk menggunakannya di luar ruangan untuk waktu yang lama, sehingga sangat penting untuk meningkatkan ketahanan UV-nya. Ketahanan UV aramid yang buruk disebabkan oleh adanya sejumlah besar cincin benzena dan gugus karbonil dalam strukturnya. Struktur terkonjugasi ini menyerap energi UV dan menyebabkan ikatan amida putus. Ada banyak penelitian tentang peningkatan ketahanan UV aramid. Metode umum termasuk melapisi permukaan serat, mencangkok penyerap UV atau agen pelindung UV, dll. Misalnya, TiO2 dan ZnO diperkenalkan pada permukaan serat. Prinsipnya adalah untuk menyebarkan sinar UV melalui Ti02 atau Zn0, sehingga mengurangi penyerapan sinar UV oleh badan serat. Penelitian telah menunjukkan bahwa setelah 168 jam penyinaran UV, serat Kevlar dengan nano-TiO2 yang dicangkokkan pada permukaan masih dapat mempertahankan 90% dari kekuatan tariknya, sedangkan serat Kevlar yang tidak dirawat hanya dapat mempertahankan 75% dari kekuatan tariknya setelah penyinaran yang sama.
Kelemahan lain para-aramid sebagai penguat komposit adalah kekuatan tekan aksialnya yang rendah. Kekuatan tekan aramid umumnya 200~400MPa, kurang dari 1/10 kekuatan tariknya dan jauh lebih rendah daripada kekuatan tekan serat karbon (>1,0GPa), yang membatasi penerapannya dalam material komposit dan bidang lainnya. Banyak peneliti telah melakukan banyak penelitian untuk meningkatkan kekuatan tekan aksial aramid, seperti perlakuan panas di atas 400°C untuk mengikat silang serat. Meskipun kekuatan tekan serat meningkat lebih dari 2,5 kali lipat setelah perlakuan panas, kekuatan tariknya sangat berkurang, menunjukkan bahwa rantai makromolekul mengalami degradasi tertentu selama proses perlakuan panas. Beberapa peneliti juga secara langsung memasukkan gugus yang dapat diikat silang ke dalam rantai makromolekul melalui kopolimerisasi. Tao Jiang dkk. memperkenalkan struktur benzosiklobutena (XTA) yang dapat diikat silang pada suhu tinggi ke dalam rantai makromolekul PPTA melalui kopolimerisasi. Di atas 320°C, struktur benzosiklobutena mulai mengalami ikatan silang, dan derajat ikatan silang meningkat secara bertahap seiring dengan peningkatan suhu dan waktu perlakuan panas. Setelah serat PPTA-ko-XTA diolah pada suhu 330°C selama 10 detik, sejumlah besar struktur mikrofibril masih terdapat di dalam serat; namun, setelah diolah pada suhu 410°C selama 120 detik, penampang serat menjadi rata dan halus, dan tidak terdeteksi adanya struktur mikrofibril, yang menunjukkan adanya struktur ikatan silang yang besar di antara mikrofibril. Namun, uji sifat mekanik menunjukkan bahwa kekuatan tarik serat menurun secara signifikan setelah ikatan silang. Hal ini disebabkan oleh proses ikatan silang suhu tinggi yang pasti akan menyebabkan degradasi, yang menyebabkan penurunan kekuatan tarik.
Diagram skema prinsip modifikasi permukaan TiO2 serat para untuk meningkatkan ketahanan UV
Beberapa orang juga mengusulkan pelapisan material anorganik dengan kekuatan tekan tinggi, seperti SiC, pada permukaan serat. Namun, lapisan itu sendiri akan memengaruhi kebasahan serat dengan resin, dan ketebalan lapisan akan memengaruhi ketangguhan serat. Metode lain yang umum digunakan adalah dengan memasukkan interaksi ikatan hidrogen antar molekul. Misalnya, serat Armos yang diproduksi di Rusia dikopolimerisasi terner dengan memasukkan monomer diamina yang mengandung struktur benzimidazol. Interaksi ikatan hidrogen antar rantai makromolekul ditingkatkan, dan kekuatan tekannya 1,39 kali lipat dari serat aramid VICWA. Namun, peningkatan kekuatan tekan para-aramid lebih lanjut masih menjadi masalah utama.
Kelemahan lain para-aramid yang digunakan sebagai penguat komposit adalah daya rekatnya yang buruk pada resin matriks, sehingga memerlukan modifikasi permukaan serat. Metode yang umum digunakan antara lain pencangkokan kimia, perlakuan plasma, perlakuan iradiasi, etsa kimia, dan fluorinasi langsung. Di antara metode-metode tersebut, teknologi fluorinasi langsung merupakan metode perlakuan permukaan yang relatif efektif dan telah muncul dalam beberapa tahun terakhir.
