Der Herstellungsprozess für Kohlenstofffaser-Vorläuferfilamente ist ein komplexer und komplizierter Vorgang, der direkt die Leistung und Qualität des endgültigen Kohlenstofffaserprodukts bestimmt.
Rohstoffvorbereitung
Der Hauptrohstoff für Kohlenstofffaser-Vorläuferfilamente ist Acrylnitrilmonomer; Zusätzlich müssen Comonomere (wie Itaconsäure, Methylacrylat usw.) eingearbeitet werden, um die Eigenschaften der Faser zu verbessern. Während der Rohmaterialvorbereitungsphase wird das Acrylnitrilmonomer einer Reinigung unterzogen, um Verunreinigungen und Feuchtigkeit zu entfernen und so die Reinheit des Ausgangsmaterials sicherzustellen. Gleichzeitig werden je nach Produktionsanforderungen die verschiedenen Monomere und Additive genau abgewogen und vor-gemischt, um sie auf die anschließende Polymerisationsreaktion vorzubereiten.
Polymerisation
Die Polymerisation ist der Kernschritt bei der Herstellung von Kohlenstofffaser-Vorläuferfilamenten. In dieser Phase werden vor-gemischte Monomere und Additive in einen Polymerisationsreaktor eingeführt; Unter dem Einfluss eines Katalysators findet eine radikalische Polymerisationsreaktion statt, bei der Polyacrylnitril (PAN)-Polymer entsteht. Die Bedingungen der Polymerisationsreaktion-wie Temperatur, Druck und Reaktionszeit-haben einen erheblichen Einfluss auf das Molekulargewicht, die Molekulargewichtsverteilung und die Struktur des Polymers. Daher müssen die Reaktionsbedingungen streng kontrolliert werden, um die Stabilität der Polymereigenschaften sicherzustellen.
Spinnen
Das Spinnen ist der entscheidende Schritt bei der Umwandlung des Polyacrylnitrilpolymers in Fasern. Die hauptsächlich eingesetzten Spinnverfahren sind das Nassspinnen und das Trockenspinnen. Beim Nassspinnen wird die Polymerlösung durch eine Spinndüse in ein Koagulationsbad extrudiert; Das Lösungsmittel in der Lösung diffundiert schnell in das Bad, wodurch sich das Polymer zu Fasern verfestigt. Beim Trockenspinnen wird die Polymerlösung durch eine Spinndüse in einen Heißluftstrom extrudiert; Das Lösungsmittel verdampft und das Polymer verfestigt sich zu Fasern. Während des Spinnprozesses müssen Parameter wie Form und Größe der Spinndüsenöffnungen sowie die Spinngeschwindigkeit sorgfältig kontrolliert werden, um Fasern mit der gewünschten Querschnittsform und den gewünschten Abmessungen zu erhalten.
Nachbearbeitung-
Die Nachbearbeitung stellt den letzten Schritt bei der Herstellung von Kohlenstofffaser-Vorläuferfilamenten dar und umfasst Schritte wie Waschen, Strecken, Trocknen und Aufwickeln. Durch Waschen werden restliche Lösungsmittel und Verunreinigungen von der Faseroberfläche entfernt; Das Strecken wird durchgeführt, um die Ausrichtung und Kristallinität der Faser zu verbessern und dadurch ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Durch das Trocknen wird Feuchtigkeit aus den Fasern entfernt, um Schimmelbildung während der Lagerung zu verhindern. Beim Aufwickeln werden die getrockneten Fasern auf Spulen aufgewickelt, um die anschließende Verarbeitung und Nutzung zu erleichtern.
