课程回顾 | 德国亚琛大学ITA学院：PE与PP——通用塑料在碳纤维工程中面临的机遇及挑战
2021年2月8日晚8点，赛得利·纤维空中大讲堂第三季第八节课上线，来自德国亚琛大学ITA学院的Oliver Deussen、Jannis Langer、Ziwen Liu三位演讲人为大家带来“PE与PP：通用塑料在碳纤维工程中面临的机遇及挑战”主题演讲。
Oliver Deussen介绍了碳纤维的基础知识，并给出了两种降低碳纤维生产成本的方法：一是缩短稳定化时间，二是使用其他材料替代PAN前驱体。前者通过优化稳定化工艺的主要参数，即温度和拉伸比，将PAN基碳纤维的稳定化时间从100min减少到20min，力学性能超过汽车领域对碳纤维的性能要求，同时每公斤成本降低了4欧元左右；后者采用聚烯烃（PE）替代PAN作为前驱体，PE基碳纤维有可能达到10欧元的目标价格，并进一步降至8.8欧元/公斤。
Jannis Langer介绍了聚烯烃（PE）基碳纤维生产的过程：通过熔融纺丝，可以将聚烯烃制成前驱体原丝。由于聚烯烃具有熔融特性，因此不能对其进行热稳定处理。稳定化是通过对纤维进行磺化处理来实现的。磺化后的纤维具有热稳定特性，可以如同经稳定化处理后的PAN纤维一般在炉中进行碳化。最后，再对PE基碳纤维进行后处理和上浆。此外，他还介绍了ITA在PE基碳纤维熔融纺丝、磺化和碳化领域的能力和设备，以及ITA 在PE基碳纤维领域的研究进展。
碳纤维作为CFRP（碳纤维增强树脂）使用时，纤维与基体的黏附情况尤为重要。Ziwen Liu从碳纤维活化、上浆配方和工艺等方面解释了纤维与基体黏附不足的原因。基于此，他给出了一种可能改善纤维与基体黏附情况的办法，就是采用可作为黏附介质的具有极性头部基团和非极性尾部基团的表面活性剂类上浆剂。也就是说，让头部基团始终处于纤维表面，以某种方式在这里进行相互作用。其可以是氢桥，也可以是共价键合。然后非极性的尾部包裹进入到聚丙烯基体中，与聚丙烯交织在一起，并将其牢靠地与纤维进行贴合。
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