Rheological and LASER additives for higher efficiency in producing poly(acrylonitrile)-based carbon fibers

• Rheologische und LASER-Additive für die effizientere Herstellung von Polyacrylnitril-basierten Carbonfasern

Herbert, Christian; Möller, Martin (Thesis advisor); Pich, Andrij (Thesis advisor)

Aachen (2016)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Kurzfassung

Diese Arbeit wurde im Rahmen des NRW Ziel2 Projektes "Megacarbon" durchgeführt, welches die ressourcen-effizientere Herstellung von Carbon-Fasern für den Automotive Markt zum Ziel hat. In Zusammenarbeit mit der Dralon GmbH in Dormagen wurde ein Carbon-Faser Precursor hergestellt mit mindestens vergleichbaren Eigenschaften zu der Industrie-Faser Bluestar. Für die Verbesserung des Spinnprozesses wurde ein stark verzweigtes, rheologisch wirksames Additiv synthetisiert für die Reduktion der dynamischen Viskosität über einen breiten Scherratenbereich. Die verringerte dynamische Viskosität würde einen höheren Polymeranteil in der Spinnlösung erlauben, wodurch weniger Lösungsmittel DMF notwendig wäre und eine dichtere Faser entstehen würde. Der direkte Energieeintrag mittels Nah-Infrarot-LASER in die Precursorfaser wurde untersucht zur Senkung der Heizkosten in der Carbon-Faser-Herstellung. Zur Untersuchung der LASER-Absorption wurden kleinen Mengen von Nah-Infrarot absorbierenden Rußpartikel homogen in einer Polymerlösung dispergiert. Das synthetisierte, stark verzweigte, rheologisch wirksame Additiv wurde als Zusatz in einer PAN-Copolymer Spinnlösung in der Laborspinnanlage von Dralon erfolgreich naß versponnen.