تعد عملية تصنيع خيوط ألياف الكربون الأولية إجراءً معقدًا ومعقدًا يحدد بشكل مباشر أداء وجودة منتج ألياف الكربون النهائي.
تحضير المواد الخام
المادة الخام الأولية لخيوط سلائف ألياف الكربون هي مونومر أكريلونيتريل؛ بالإضافة إلى ذلك، يجب دمج المونومرات (مثل حمض الإيتاكونيك، وأكريليت الميثيل، وما إلى ذلك) لتعزيز خصائص الألياف. أثناء مرحلة تحضير المواد الخام، يخضع مونومر الأكريلونيتريل للتنقية لإزالة الشوائب والرطوبة، وبالتالي ضمان نقاء المادة الخام. في الوقت نفسه، واستنادًا إلى متطلبات الإنتاج، يتم وزن المونومرات المختلفة والمواد المضافة بدقة وخلطها مسبقًا-للتحضير لتفاعل البلمرة اللاحق.
البلمرة
البلمرة هي الخطوة الأساسية في إنتاج خيوط ألياف الكربون. خلال هذه المرحلة،-يتم إدخال المونومرات والمواد المضافة المخلوطة مسبقًا إلى مفاعل البلمرة؛ تحت تأثير المحفز، يحدث -تفاعل بلمرة جذري حر لإنتاج بوليمر بولي أكريلونيتريل (PAN). إن ظروف تفاعل البلمرة-مثل درجة الحرارة، والضغط، وزمن التفاعل- لها تأثير كبير على الوزن الجزيئي للبوليمر، وتوزيع الوزن الجزيئي، والبنية. لذلك، يجب التحكم بدقة في ظروف التفاعل لضمان استقرار خصائص البوليمر.
الغزل
الغزل هو الخطوة الحاسمة في تحويل البوليمر بولي أكريلونيتريل إلى ألياف. طرق الغزل الأساسية المستخدمة هي الغزل الرطب والغزل الجاف. في الغزل الرطب، يتم بثق محلول البوليمر من خلال مغزال إلى حمام التخثر؛ ينتشر المذيب الموجود داخل المحلول بسرعة في الحمام، مما يؤدي إلى تصلب البوليمر إلى ألياف. في الغزل الجاف، يتم بثق محلول البوليمر من خلال مغزال إلى تيار من الهواء الساخن؛ يتبخر المذيب، ويتجمد البوليمر ويتحول إلى ألياف. أثناء عملية الغزل، يجب التحكم بعناية في المعلمات مثل شكل وحجم فتحات المغزل، بالإضافة إلى سرعة الغزل، للحصول على ألياف ذات شكل وأبعاد المقطع العرضي - المرغوب فيه.
ما بعد -المعالجة
تشكل-المعالجة اللاحقة المرحلة النهائية في إنتاج خيوط ألياف الكربون، والتي تشتمل على خطوات مثل الغسيل والتمدد والتجفيف واللف. يعمل الغسيل على إزالة المذيبات والشوائب المتبقية من سطح الألياف؛ يتم إجراء التمدد لتعزيز اتجاه الألياف وبلورتها، وبالتالي تحسين خواصها الميكانيكية؛ التجفيف يزيل الرطوبة من الألياف لمنع تكون العفن أثناء التخزين؛ ويتضمن اللف تخزين الألياف المجففة على بكرات لتسهيل المعالجة والاستخدام اللاحقين.
