Resumen

Se viabilizó un proceso de extrusión de bajo coste y respetuoso con el medio ambiente del polímero Poliacrilonitrilo (PAN) utilizando el 1,2,3-propanetriol (glicerol) como plastificante. La caracterización de las fibras obtenidas por este proceso fue el objeto de estudio del presente trabajo. Las fibras de PAN fueron tratadas térmicamente en el rango de 200 °C a 300 °C, que es el rango de temperatura relacionado con la etapa de estabilización/oxidación. Esta es una fase limitante durante el procesamiento de la fibra de carbono. La caracterización de las fibras se realizó mediante espectroscopia infrarroja, análisis térmico y microscopía. El TGA reveló que la degradación de las fibras PAN co-VA extruidas entre 250 °C y 350 °C, correspondió a una pérdida de peso del 9% para las muestras analizadas bajo atmósfera oxidante y del 18% cuando las muestras fueron analizadas bajo atmósfera inerte. 

El DSC mostró que las reacciones exotérmicas en las fibras PAN co-VA extruidas bajo aire sintético oxidante eran más amplias y que la ciclización comenzaba a una temperatura más baja en comparación con la atmósfera inerte. Además, el análisis FT-IR correlacionado con el análisis térmico mostró que el proceso de estabilización/oxidación de la fibra PAN extruida era coherente con otros trabajos que utilizaban fibras PAN obtenidas por otros procesos de hilatura.

INTRODUCCIÓN

Los fibras de poliacrilonitrilo (PAN) han sido el precursor más utilizado para la fabricación de fibras de carbono. Actualmente, las fibras de PAN representan aproximadamente el 90% de la producción mundial de fibras de carbono. La producción de fibras de PAN, comercialmente en forma de copolímeros, se ha realizado durante más de 50 años mediante procesos de hilado en húmedo y hilado en seco. Estos procesos se basan en el uso de solventes orgánicos que disuelven el polímero de PAN y forman una solución. Luego, la solución se bombea a través de un hilador que tiene una multiplicidad de pequeños agujeros. La solución utilizada en un proceso de hilado en húmedo generalmente consiste en un 10 a un 30% en peso de PAN disuelto en un solvente polar, como dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO) o dimetilacetamida (DMAc). Aunque las fibras de PAN se pueden producir mediante procesos de hilado en húmedo o en seco, el hilado en húmedo se utiliza para producir casi todas las fibras de carbono basadas en PAN de calidad aeroespacial comercial.

Debido a las grandes cantidades de solventes utilizados y, en consecuencia, a las preocupaciones ambientales, las plantas industriales de PAN necesitan una planta de recuperación de solventes. Esto contribuye a un aumento en el costo final de la fibra de PAN, que actualmente corresponde a casi el 50% del costo final de la fibra de carbono (aproximadamente US$ 50.00/kg). Por lo tanto, los usos de la fibra de carbono siguen concentrándose solo en áreas donde la importancia del rendimiento del material supera las desventajas de la producción de costos relativamente altos. 

• Materias:Polímeros Análisis térmico Extrusión Fibra de carbono
• Subjects:Polymers Thermal analysis Extrusion process Carbon fibre
• Palabras claves:Fibras de poliacrilonitrilo; Proceso de extrusión; Proceso de estabilización; Fibras de carbono
• Keywords:Polyacrylonitrile fibers; Extrusion process; Stabilization process; Carbon fibers