Zastosowanie para-aramidu wiąże się z trzema głównymi problemami: słabą odpornością na promieniowanie UV, niską wytrzymałością na ściskanie osiowe i słabą przyczepnością do żywicy. Te niedociągnięcia ograniczają zastosowanie para-aramidu w materiałach kompozytowych i innych dziedzinach.
Zastosowanie para-aramidu wiąże się z trzema głównymi problemami: słabą odpornością na promieniowanie UV, niską wytrzymałością na ściskanie osiowe i słabą przyczepnością do żywicy. Te niedociągnięcia ograniczają zastosowanie para-aramidu w materiałach kompozytowych i innych dziedzinach.
Obszar zastosowań para-aramidu determinuje, że nieuchronne jest jego długotrwałe stosowanie na zewnątrz, dlatego bardzo ważne jest, aby poprawić jego odporność na promieniowanie UV. Słaba odporność aramidu na promieniowanie UV wynika z obecności dużej liczby pierścieni benzenowych i grup karbonylowych w strukturze. Ta sprzężona struktura pochłania energię UV i powoduje pękanie wiązania amidowego. Istnieje wiele badań nad poprawą odporności aramidu na promieniowanie UV. Typowe metody obejmują powlekanie powierzchni włókna, szczepienie absorberów UV lub środków ekranujących UV itp. Na przykład TiO2 i ZnO są wprowadzane na powierzchnię włókna. Zasada polega na rozpraszaniu promieni UV przez TiO2 lub Zn0, co zmniejsza absorpcję promieni UV przez korpus włókna. Badania wykazały, że po 168 godzinach napromieniowania UV, włókno Kevlarowe z nanocząsteczkami TiO2 naniesionymi na powierzchnię nadal zachowuje 90% swojej wytrzymałości na rozciąganie, podczas gdy nieobrobione włókno Kevlarowe zachowuje jedynie 75% swojej wytrzymałości na rozciąganie po takim samym napromieniowaniu.
Inną wadą para-aramidu jako wzmocnienia kompozytowego jest jego niska wytrzymałość na ściskanie osiowe. Wytrzymałość na ściskanie aramidu wynosi na ogół 200~400 MPa, co stanowi mniej niż 1/10 jego wytrzymałości na rozciąganie i jest znacznie niższe niż wytrzymałość na ściskanie włókna węglowego (>1,0 GPa), co ogranicza jego zastosowanie w materiałach kompozytowych i innych dziedzinach. Wielu naukowców przeprowadziło wiele badań nad poprawą wytrzymałości na ściskanie osiowe aramidu, takich jak obróbka cieplna powyżej 400°C w celu usieciowania włókien. Chociaż wytrzymałość na ściskanie włókien wzrosła ponad 2,5-krotnie po obróbce cieplnej, ich wytrzymałość na rozciąganie znacznie się zmniejszyła, co wskazuje, że łańcuchowi makrocząsteczkowemu towarzyszył pewien stopień degradacji podczas procesu obróbki cieplnej. Niektórzy badacze wprowadzili również bezpośrednio grupy sieciowalne do łańcucha makrocząsteczkowego poprzez kopolimeryzację. Tao Jiang i in. Wprowadzono strukturę benzocyklobutenu (XTA), która może być usieciowana w wysokiej temperaturze do łańcucha makrocząsteczkowego PPTA poprzez kopolimeryzację. Powyżej 320°C struktura benzocyklobutenu zaczęła sieciować, a stopień usieciowania stopniowo wzrastał wraz ze wzrostem temperatury obróbki cieplnej i czasu obróbki cieplnej. Po obróbce włókna PPTA-co-XTA w temperaturze 330°C przez 10 s, duża liczba mikrofibrylowanych struktur była nadal obecna wewnątrz włókna; jednak po obróbce w temperaturze 410°C przez 120 s, przekrój włókna był płaski i gładki, a nie wykryto żadnej mikrofibrylowanej struktury, co wskazuje, że między mikrofibrylami pojawiła się duża struktura usieciowania. Jednak test właściwości mechanicznych wykazał, że wytrzymałość na rozciąganie włókna znacznie spadła po usieciowaniu. Dzieje się tak, ponieważ proces sieciowania w wysokiej temperaturze nieuchronnie prowadzi do pewnego stopnia degradacji, co z kolei powoduje spadek wytrzymałości na rozciąganie.
Schematyczny diagram przedstawiający zasadę modyfikacji powierzchni parafibry TiO2 w celu poprawy odporności na promieniowanie UV
Niektórzy proponowali również powlekanie powierzchni włókna warstwą materiału nieorganicznego o wysokiej wytrzymałości na ściskanie, takiego jak SiC. Jednak sama powłoka wpłynie na zwilżalność włókna żywicą, a grubość powłoki wpłynie na wytrzymałość włókna. Inną powszechnie stosowaną metodą jest wprowadzanie wiązań wodorowych między cząsteczkami. Na przykład włókno Armos produkowane w Rosji jest kopolimeryzowane potrójnie poprzez wprowadzanie monomerów diaminowych zawierających strukturę benzimidazolu. Interakcje wiązań wodorowych między łańcuchami makrocząsteczkowymi są wzmocnione, a jego wytrzymałość na ściskanie jest 1,39 razy większa niż włókna aramidowego VICWA. Jednak dalsza poprawa wytrzymałości na ściskanie para-aramidu jest nadal poważnym problemem.
Inną wadą para-aramidu stosowanego jako wzmocnienie kompozytowe jest słaba przyczepność do żywicy matrycowej, co wymaga modyfikacji powierzchni włókna. Do powszechnych metod należą szczepienie chemiczne, obróbka plazmowa, obróbka napromieniowaniem, trawienie chemiczne i bezpośrednie fluorowanie, wśród których technologia bezpośredniego fluorowania jest stosunkowo skuteczną metodą obróbki powierzchni, która pojawiła się w ostatnich latach.
