Polymere und Carbonmaterialien
(Arbeitsgruppe Dr. Andreas Wego)
Die Arbeitsgruppe Polymere und Carbon Materialien beschäftigt sich mit Entwicklungen in denen Carbon Materialien verwendet werden können oder müssen und den Polymeren aus welchen diese hergestellt werden. Das gängigste Polymer aus denen Carbon Materialien und auch -Faser hergestellt werden ist das Polyacrylnitril (PAN). Weitere Polymere aus denen Carbon Materialien hergestellt werden können ist Cellulose, Pech, oder auch Polyethylen (PE). Alle verwendeten Polymere haben sowohl Vor- als auch Nachteile bei der Umwandlung zu Carbon Materialien. Großtechnisch hat sich bisher das PAN als Rohstoff für die Produktion von Carbon Materialien etabliert. Pech und Cellulose werden bisher nur in Nischenanwendungen als Rohstoffquelle verwendet.
PAN wird aus Acrylnitirl (ACN) polymerisiert, meist in Kombination mit weiteren Co-Monomeren wie Methylacrylat (MA) oder Vinylacetat (VA) und/oder Monomere zur Verbesserung der Anfärbbarkeit des PAN verwendet (hier: Verwendung zur Bekleidung oder Outdoormaterial). Durch die Verwendung von Co-Monomeren wird die Erspinnbarkeit und somit die Produktivität von Spinnanlagen deutlich verbessert, allerdings auf Kosten der Festigkeit der resultierenden PAN-Fasern.
Die üblichen in der Industrie verwendeten PAN-Polymere können nicht durch einen Schmelzspinnprozesss ersponnen werden, da die Zersetzungstemperatur des PAN unter der Schmelztemperatur liegt. Dementsprechend muss PAN aus Lösemittel ersponnen werden, entweder in einem Nasspinnverfahren, Trockenspinnverfahren oder auch mittels Elektrospinnen.
Ist PAN durch den Spinnprozess erst einmal in eine Faserform oder auch Nanofaservlies überführt worden, werden diese Fasern oder Vliese durch thermische Prozesse unter Luft und anschließend Stickstoff in Carbonmaterialien überführt. Diese Materialien können Verwendung finden in Wasserstoffbrennstoffzellen, Lithiumionen Akkumulatoren, oder auch elektrische Kondensatoren.
Leiter der Arbeitsgruppe
Dr. Andreas Wego
Tel.: +49-2151-843-2017
Mail: wego@dtnw.de