Produksjonsprosessen for karbonfiberforløperfilamenter er en kompleks og intrikat prosedyre som direkte bestemmer ytelsen og kvaliteten til det endelige karbonfiberproduktet.
Råvareforberedelse
Det primære råmaterialet for karbonfiberforløperfilamenter er akrylonitrilmonomer; i tillegg må komonomerer (som itakonsyre, metylakrylat, etc.) inkorporeres for å forbedre fiberens egenskaper. Under forberedelsesfasen av råstoffet gjennomgår akrylonitrilmonomeren rensing for å fjerne urenheter og fuktighet, og dermed sikre renheten til råstoffet. Samtidig, basert på produksjonskrav, veies de forskjellige monomerene og tilsetningsstoffene nøyaktig og forhåndsblandes for å forberede den påfølgende polymerisasjonsreaksjonen.
Polymerisasjon
Polymerisering er kjernetrinnet i produksjonen av karbonfiberforløperfilamenter. I løpet av dette stadiet introduseres pre-blandede monomerer og tilsetningsstoffer i en polymerisasjonsreaktor; under påvirkning av en katalysator finner en fri-radikalpolymerisasjonsreaksjon sted for å produsere polyakrylnitril (PAN)-polymer. Betingelsene for polymerisasjonsreaksjonen-som temperatur, trykk og reaksjonstid-har en betydelig innvirkning på polymerens molekylvekt, molekylvektfordeling og struktur. Derfor må reaksjonsforholdene kontrolleres strengt for å sikre stabiliteten til polymerens egenskaper.
Spinning
Spinning er det kritiske trinnet i å konvertere polyakrylnitrilpolymeren til fibre. De primære spinnemetodene som brukes er våtspinning og tørrspinning. Ved våtspinning ekstruderes polymerløsningen gjennom en spinnedyse inn i et koagulasjonsbad; løsningsmidlet i løsningen diffunderer raskt inn i badet, noe som får polymeren til å stivne til fibre. Ved tørrspinning ekstruderes polymerløsningen gjennom en spinnedyse inn i en strøm av varm luft; løsningsmidlet fordamper, og polymeren stivner til fibre. Under spinneprosessen må parametere som formen og størrelsen på spinnedyseåpningene, samt spinnehastigheten, kontrolleres nøye for å oppnå fibre med ønsket tverrsnittsform og -dimensjoner.
Etter-behandling
Etter-behandling utgjør det siste stadiet i produksjonen av karbonfiberforløperfilamenter, som omfatter trinn som vasking, strekking, tørking og vikling. Vasking tjener til å fjerne gjenværende løsemidler og urenheter fra fiberoverflaten; strekking utføres for å forbedre fiberens orientering og krystallinitet, og dermed forbedre dens mekaniske egenskaper; tørking eliminerer fuktighet fra fibrene for å forhindre muggdannelse under lagring; og vikling involverer spole av de tørkede fibrene på spoler for å lette etterfølgende prosessering og bruk.
