تولید الیاف کربن از لیگنین

تولید الیاف کربن از لیگنین

مؤسسه تحقیقات نساجی و الیاف آلمان (DITF، Denkendorf)  فرآیند جدیدی را برای تولید الیاف کربن از لیگنین توسعه می دهد.

این فرایند از طریق اجتناب از حلال ها و استفاده از مواد خام طبیعی، از دو ویژگی سازگاری با محیط زیست و صرفه جویی در هزینه برخوردار است.

این فرآیند همچنین با صرفه جویی در انرژی در مراحل فرآیند فرآیند تولید الیاف کربن همراه می باشد. لیگنین، یک پلیمر سخت و موجود در چوب است که یک ماده ساختاری کلیدی برای گیاهان محسوب می‌شود و در اینجا جایگزین پلی اکریلونیتریل (PAN) برای تولید پیش‌ماده الیاف کربن می شود.

فرآیند جدید برای تولید الیاف لیگنین، بر اساس محلول آبی لیگنین است که نیاز به حلال یا مواد افزودنی سمی را از بین می برد. برای این منظور، چوب را به اجزای آن، لیگنین و سلولز تفکیک می کنند. فرآیند هضم سولفیت باعث تولید لیگنوسولفونات می شود که در آب حل می شود. سپس محلول آبی لیگنین ماده اولیه برای ریسندگی الیاف به دست می‌آید.

خود فرآیند ریسندگی در یک محیط خشک انجام می شود. جایی که یک اکسترودر توده ریسندگی را از طریق یک نازل در یک محور ریسندگی گرم فشرده می‌کند.

الیاف حاصل به سرعت و به طور یکنواخت در کانال ریسندگی خشک می شوند.

گفتنی است با استفاده از ریسندگی خشک، که سرعت تولید بالایی را ممکن می کند. مواد بیشتری در مدت زمان کوتاه‌تری نسبت به آنچه با الیاف PAN ممکن است تولید می‌شود.

DITF خاطرنشان می کند: مراحل زیر برای تولید الیاف کربن، یعنی تثبیت در هوای گرم و متعاقب آن کربنیزاسیون در یک کوره با دمای بالا، مشابه مراحل معمول زمانی است که PAN به عنوان پیش ماده الیاف کربن استفاده می شود.

با این حال، الیاف لیگنین مزیتی را فراهم می‌کنند. که می‌توان آن‌ها را به‌سرعت در کوره با هوای گرم تثبیت کرد و به دمای نسبتاً پایین در کربن‌سازی نیاز دارند. گفتنی است صرفه جویی انرژی در این مراحل فرآیند در مقایسه با PAN حدود 50٪ است.

DITF می گوید الیاف همگن حاصل، دارای سطوح صاف و بدون چسبندگی هستند. و خواص مکانیکی تقریباً قابل مقایسه با الیاف کربن مبتنی بر PAN از نظر استحکام، مقاومت و وزن سبک دارند.

این مؤسسه خاطرنشان می کند که الیاف کربن ساخته شده از الیاف لیگنین که با آب ریسیده می شود، احتمالاً برای کاربردها در بخش های ساخت و ساز و خودرو که از کاهش هزینه ها در فرآیند تولید سود زیادی می برند، مورد توجه هستند.

منبع: سایت www.compositesworld.com