Entwicklung polyethylenbasierter Precursoren für die thermochemische Stabilisierung zur Carbonfaserherstellung

Viac o knihe

Die Dissertation adressiert den Bedarf an kostengünstigen Carbonfasern (Zielpreis: 5 - 12 €/kg) für die Automobilindustrie, die spezifische Eigenschaften erfordern (Festigkeit: 1.730 - 2.800 MPa, E-Modul: 155 - 190 GPa). Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Kostenreduktion und Erreichung dieser Eigenschaften. Die Hypothese besagt, dass dies durch die Verwendung von Polyethylen als alternativen Precursormaterial im Schmelzspinnprozess erreicht werden kann, gefolgt von kontinuierlicher thermochemischer Stabilisierung und Carbonisierung. Es werden Anforderungen an die Precursoren definiert, einschließlich Filamentdurchmesser, Kristallinität, Orientierung, mechanischen Kennwerten und Schrumpf. Im Verlauf mehrerer Entwicklungszyklen wurde ein industrieller Schmelzspinnprozess etabliert, der die Herstellung von polyethylenbasierten Precursoren ermöglicht, die eine vollständige thermochemische Sulfonierung zulassen. Die stabilisierten Precursoren werden anschließend kontinuierlich carbonisiert. Die resultierenden Carbonfasern erfüllen die geforderten Eigenschaften der Automobilindustrie. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse ergibt einen Preis von 9,40 €/kg, was zeigt, dass die Verwendung von Polyethylen als Precursormaterial eine kostengünstige Herstellung von Carbonfasern ermöglicht.