Bagaimana serat karbon dibuat

Bahan baku utama serat karbon adalah poliakrilonitril, yang merupakan serat sintetis.

Beberapa bahan mentah lain seperti pitch batubara, serat alami, juga dapat digunakan untuk membuat serat karbon.

    Prekursor dicampur dengan bahan lain dan kemudian dipintal menjadi serat.

Serat tersebut kemudian dicuci dan diregangkan.

    Serat karbon harus diubah secara kimia sebelum karbonisasi untuk membuatnya lebih stabil secara termal dengan mengubah ikatan atom liniernya menjadi ikatan tangga. Panaskan serat di udara hingga 200-300 derajat selama sekitar 30 menit hingga 2 jam. Proses pemanasan ini memaksa atom karbon untuk menyerap atom oksigen dari udara dan menyusun ulang molekul menjadi pola ikatan yang lebih stabil secara termal.

Proses eksotermik ini harus dikontrol dengan hati-hati untuk mencegah serat menjadi terlalu panas. Ada beberapa metode yang digunakan untuk menstabilkan serat karbon.

Setelah serat distabilkan secara termal, serat dipanaskan hingga 1,000-3,000 derajat tanpa oksigen selama beberapa menit.

Kurangnya oksigen mencegah serat terbakar pada suhu tinggi. Selama proses ini, penting untuk menjaga tekanan udara di dalam tungku lebih tinggi daripada tekanan udara di luar tungku, dan menjaga saluran masuk dan keluar serat tertutup rapat untuk mencegah oksigen masuk ke dalam tungku.

Pada suhu tinggi ini, serat mengeluarkan atom nonkarbonnya, dan atom karbon yang tersisa membentuk kristal karbon yang terikat erat.

Kristal karbon ini sejajar dengan sumbu panjang serat karbon.

    Proses karbonisasi memberikan permukaan halus pada serat yang tidak dapat terikat dengan baik dengan resin epoksi dan bahan lain yang digunakan untuk membuat produk komposit.

Oleh karena itu, permukaannya sedikit teroksidasi. Oksidasi memberikan sifat ikatan kimia yang lebih baik pada permukaan sekaligus mengikis permukaan agar bahan kimia dapat melekat lebih baik pada permukaan.

Serat terkadang teroksidasi dengan merendamnya dalam gas seperti karbon dioksida, udara, atau ozon, atau dalam cairan seperti asam nitrat atau natrium hipoklorit. Di lain waktu, oksidasi dicapai melalui elektrolisis dengan mencelupkan serat bermuatan positif ke dalam wadah bahan konduktif.

Apa pun metode persiapan permukaan yang digunakan, sangat penting bahwa hal itu dilakukan di bawah pengawasan ketat oleh para ahli guna mencegah timbulnya ketidaksempurnaan permukaan yang dapat mengakibatkan kegagalan material.

Setelah teroksidasi, serat dibungkus untuk mencegah kerusakan saat dililitkan pada gulungan atau ditenun menjadi kain.

Proses pelapisan disebut penentuan ukuran, dan bahan penentuan ukuran dipilih secara cermat agar sesuai dengan perekat yang digunakan untuk membentuk struktur komposit.

Bahan pelapis dapat mencakup poliester, nilon, uretan atau epoksi.