1. La seda cruda es un producto semi-acabado clave de la fibra de carbono: determina el rendimiento final de la fibra de carbono y representa más del 50% del costo.
(1) El rendimiento de la fibra de carbono de la seda cruda es decisivo: durante la etapa de producción de la seda cruda, habrá ciertos grados de huecos, fuzz e hilos de seda desiguales debido a diferencias en los detalles del proceso y las relaciones de materiales. Estos defectos de la seda cruda no desaparecerán durante la etapa de carbonización. La buena fibra de carbono debe tener la característica de la uniformidad. Después de heredar los defectos de la fibra original, la uniformidad de cada segmento de fibra de carbono variará, lo que dará como resultado una resistencia a la tracción insuficiente de la fibra de carbono. Por lo tanto, la calidad de la fibra de carbono terminada depende directamente de la calidad del precursor utilizado para producir fibra de carbono. Aunque las fibras de carbono se pueden combinar con materiales de resina y sus propiedades se pueden controlar cambiando el método de impregnación, la temperatura, los pasos y otros procedimientos, también se pueden crear varias características para diferentes aplicaciones aguas abajo en el proceso de fabricación de fibras de carbono agregando gases, líquidos y otros materiales. Por lo tanto, a partir de la etapa de seda cruda puede generar productos personalizados de fibra de carbono con un mejor rendimiento específico.
(2) La proporción de costo de las materias primas es alta: desde la perspectiva del costo de la fibra de carbono, la proporción de materias primas en la fibra de carbono ha alcanzado el 51%, que es más del doble de la segunda proporción de costo de la carbonización. Por lo tanto, el costo de la fibra de carbono depende directamente del costo de las materias primas, y las materias primas semi-terminadas también son el canal de la fibra de carbono para lograr el objetivo de reducción de costos más altos y los ingresos en el futuro.
(3) El rendimiento del precursor de PAN depende principalmente de la estructura y disposición de las moléculas de PAN, donde el control de la estructura molecular PAN se concentra principalmente en el proceso de polimerización, mientras que la disposición de las moléculas de PAN se forma principalmente en el proceso de hilado. Entonces, para las fibras de carbono de alto rendimiento, el primer paso es tener fibras precursoras de sartén con excelente rendimiento.
2. Los dos pasos clave de la polimerización de seda cruda: el método de un solo paso tiene una fuerte estabilidad y velocidad lenta; El método de dos pasos tiene una alta capacidad de producción y velocidad rápida
(1) El proceso de polimerización se divide principalmente en dos tipos: polimerización de solución homogénea (método de un solo paso) y polimerización de solución heterogénea (método de dos pasos): el método de un solo paso se refiere al disolvente utilizado que puede disolver los monómeros y el polímero resultante. Por lo tanto, después de completar la reacción, la solución de polimerización se puede usar directamente para girar. El método de dos pasos se refiere al proceso donde un disolvente solo puede disolver monómeros y no puede disolver el polímero resultante (generalmente usando agua como medio, también conocido como polimerización de precipitación acuosa). Antes de girar, el polímero se disuelve en un solvente para producir una solución giratoria.
(2) Desde la perspectiva de la elasticidad y la velocidad de producción, el método de dos pasos es más fácil de dominar y puede lograr una producción intermitente, lo que resulta en una mayor elasticidad de la capacidad de producción; En segundo lugar, el método de dos pasos permite el llenado continuo durante el proceso de producción, lo que resulta en una velocidad de producción más rápida. Sin embargo, si consideramos factores como el calor de polimerización, la calidad del polímero y la dificultad operativa, el método de un solo paso es más propicio para controlar los procesos de producción y garantizar la estabilidad de la calidad del producto para la producción industrial a gran escala. En la actualidad, los principales fabricantes nacionales y extranjeros adoptan una ruta de proceso de producción de un solo paso, mientras que el Dow y Monte en el extranjero, así como el Valle Nacional de Jilin Carbon, adoptan un método de dos pasos.
(3) En términos de uso de solventes, DMAC, DMSO y NASCN son los principales: los solventes principales utilizados en el método de un paso incluyen DMSO, DMF, DMAC, NASCN y ZNCL2; Los solventes utilizados en el método de dos pasos incluyen principalmente DMSO, DMF y DMAC. Desde la perspectiva de los fabricantes en el hogar y en el extranjero, los solventes principales son DMAC, DMSO y NASCN. Entre ellos, DMAC y NASCN son más adecuados para productos de paquete de fibra grandes, mientras que DMSO es más adecuado para productos de paquete de fibras pequeñas. Por lo tanto, a pesar de que el precio de DMSO es mucho más alto que otros solventes, la mayoría de los fabricantes que se centran en paquetes de fibra pequeños todavía eligen DMSO
3. Dos pasos clave de la seda cruda: hilado: buen rendimiento de los productos de proceso seco y bajo costo del proceso húmedo
(1) Giro en seco: la solución de giro se forma en un flujo fino a través del spinneret, y el solvente se evapora y se lleva el aire caliente en el canal giratorio. Al mismo tiempo, el polímero se concentra y se solidifica para formar fibras primarias. El método es simple de operar y tiene una alta tasa de recuperación de solventes. La sección transversal de la seda cruda producida por el hilado seco es más regular, por lo que hay menos defectos heredados de los procesos posteriores de oxidación y carbonización, que conducen a la producción de seda cruda de alto rendimiento. Los procesos de producción de fibra de carbono por encima de T700 usan principalmente hilos secos.
(2) Girador húmedo: la solución de hilado se filtra y se defoamiza, y se extruye de la rina a través de una bomba de medición. Bajo la acción de un baño de coagulación, la solución se solidifica en un flujo fino para formar una capa de película. El coagulante se difunde en el flujo fino, y el disolvente en el flujo fino también se difunde en el baño de coagulación a través de la corteza. Después del moldeo de doble difusión, el spinneret apropiado se estira para formar fibras primarias. El hilado húmedo tiene costos más bajos pero velocidades de giro más lentas.
(3) Giro en seco húmedo (giro húmedo de spray seco): el hilado húmedo de spray seco combina las ventajas técnicas de los métodos secos y húmedos, y es más similar en el proceso de operación a los métodos húmedos. Después de que la solución giratoria se rocía a través del orificio de spinneret, no ingresa inmediatamente al baño de coagulación, sino que primero pasa a través de la capa de aire y luego ingresa al baño de coagulación para una doble difusión, separación de fases y la formación de filamentos
4. Comparación de diferentes rutas de proceso de hilado: métodos húmedos húmedos y secos
(1) El flujo del proceso es diferente. El hilado húmedo implica presionar la solución giratoria obtenida por el método de solución fuera de los poros finos de la espinda para formar un flujo fino, y luego solidificarla en seda en la solución solidificada; El hilado seco implica presionar la solución giratoria preparada mediante la solución girando fuera del spinneret, formando un flujo fino y se solidifica en la seda en aire caliente debido a la rápida evaporación del solvente.
(2) Diferentes cualidades de fibra. La estructura de fibra obtenida por el hilado húmedo es suelta, con malas propiedades físicas y mecánicas y menor calidad de fibra; La estructura de fibra obtenida por el hilado seco es compacta, con buenas propiedades físicas, mecánicas y de teñido, y alta calidad de fibra.
(3) Diferentes velocidades de giro. La velocidad de giro del hilado húmedo es más baja, mientras que el número de agujeros en el spinneret es más alto que el de la hilado de fusión; El giro seco tiene una alta velocidad de giro y alto rendimiento.
(4) diferentes aplicaciones. El hilado húmedo se usa comúnmente para producir materiales de fibra con propiedades especiales como seda, seda artificial y fibras de carbono; El hilado seco se usa principalmente para producir fibras de materiales como poliéster y nylon, especialmente para soluciones de polímeros giratorios con alto peso molecular, alta concentración y alta viscosidad.
(5) Diferentes ventajas y desventajas. El hilado húmedo puede producir productos de fibra más suaves e higroscópicos, pero el proceso de producción requiere una gran cantidad de agentes de agua y químicos, lo que resulta en una baja eficiencia de producción; La tecnología de hilado en seco es maduro, con alta eficiencia de producción, adecuada para producir productos de fibra estables, pero requiere un tratamiento de alta temperatura y condiciones de procesamiento altas para ciertos compuestos de polímeros.
