Op polyacrylonitril-gebaseerd (op PAN-gebaseerd) Koolstofvezels: Op PAN-gebaseerde koolstofvezels worden gevormd uit polyacrylonitril via verschillende fasen: spinnen, pre-oxidatie en carbonisatie. De technologie voor het bereiden van precursorvezels omvat voornamelijk de productiefase van de precursor en de daaropvolgende oxidatie- en carbonisatiefasen. Binnen de productiefase van de precursor worden de spinmethoden onderverdeeld in natspinnen en droog-straalnatspinnen, terwijl de productie van de polymerisatieoplossing wordt geclassificeerd in een-staps- en twee-stapsprocessen. Droog-straalnat spinnen is een cruciaal proces voor koolstofvezels met hoge-prestaties-zoals de T1000-kwaliteit-en omvat het extruderen van een polymeerdope door een spindop, waardoor het kort door een luchtspleet kan reizen en het vervolgens in een coagulatiebad wordt ondergedompeld. Deze vezels worden gekenmerkt door hoge sterkte, hoge stijfheid, lichtgewicht, hoge-temperatuurbestendigheid, corrosieweerstand en specifieke elektrische eigenschappen; ze vertonen uitstekende druk- en buigprestaties en worden op grote schaal gebruikt in versterkte composietmaterialen.
Koolstofvezels op basis van pek-: Koolstofvezels op basis van pek- worden vervaardigd met petroleumpek of steenkoolpek als grondstof. Ze ondergaan een proces dat pekraffinage, spinnen, pre-oxidatie en carbonisatie of grafitisering omvat. De voorloperpek wordt ingedeeld in twee typen: isotroop en anisotroop (mesofase). Isotroop pek wordt doorgaans door smelt-geblazen of smelt-gesponnen tot gehakte vezels, terwijl mesofasepek door smelt-smelten tot continue vezels kan worden gesponnen, hoewel het spinproces voor laatstgenoemde technisch gezien een grotere uitdaging is. De kosten van grondstoffen voor op pek-gebaseerde vezels zijn lager dan die voor PAN-gebaseerde koolstofvezels.
Op rayon-gebaseerde koolstofvezels: Op rayon-gebaseerde koolstofvezels zijn afgeleid van rayonvezels-die voornamelijk uit cellulose bestaan- via een proces dat uitdroging, pyrolyse en daaropvolgende carbonisatie omvat.
Damp-Phase Grown Koolstofvezels: Damp-phase gegroeide koolstofvezels worden gesynthetiseerd met behulp van grondstoffen zoals benzeen of methaan, waarbij overgangsmetalen (bijvoorbeeld ijzer, kobalt, nikkel), hun legeringen of hun verbindingen als katalysatoren worden gebruikt, en waterstofgas als draaggas wordt gebruikt in een reducerende atmosfeer.
Onderzoek naar nieuwe precursoren omvat de ontwikkeling van op lignine-gebaseerde koolstofvezelprecursoren en bio-gebaseerde grondstoffen (zoals acrylonitril/guanidinecrotonaatcopolymeren), met als doel de productiekosten te verlagen of de prestaties te verbeteren.
De bereiding van precursorvezels vormt een kritische fase in de productie van koolstofvezels en is goed voor bijna de helft (ongeveer 51%) van de totale productiekosten. Procesoptimalisatie (zoals de controle van de coagulatiebadparameters en de trekverhouding) is cruciaal voor de eigenschappen van de precursorvezel.
