近日，DITF（德国纺织和纤维研究所）开发了一种新的、既环保又节约成本的木质素碳纤维生产工艺。其特点是节能潜力高。避免溶剂和使用天然原材料使该工艺具有环境友好性。新的原材料取代了现有的工艺

碳纤维通常以工业规模由聚丙烯腈（PAN）生产。为了纤维的稳定以及碳化过程，纤维需要在高温炉中停留相对长的时间。这会消耗大量能量，并增加纤维的成本。此外，制造中产生的有毒副产品还必须在成本高、能源密集的过程中分离出来。DITF开发的一种新工艺能够在所有上述工艺步骤中实现高节能。首先，用木质素代替聚丙烯腈生产前驱体纤维，然后在第二个工艺步骤中将其转化为碳纤维。木质素作为生产碳纤维的原料，迄今为止在工业生产中很少受到关注。它是一种平价的原材料，可大量使用，是造纸过程中产生的废料。

碳纤维的新途径

生产木质素纤维的新工艺基于木质素的水溶液。为此，木材被分为木质素和纤维素。亚硫酸盐消化过程可以生产溶于水的木质素磺酸盐。

纺丝过程本身在所谓的干法纺丝过程中进行。在此过程中，挤出机通过喷嘴将纺丝物料压入加热的纺丝轴。得到的连续纤维在纺丝轴中快速而均匀地干燥。从水溶液中纺制的木质素纤维——这是一种全新的环保方法，因为该过程完全不需要使用溶剂或有毒添加剂。

碳纤维生产的以下步骤，即热空气中的稳定化和随后在高温炉中的碳化，与PAN用作前驱体纤维时的常规工艺类似。然而，木质素纤维在这里也显示出它们的优势，因为它们可以在热风炉中特别快速地稳定，并且在碳化过程中只需要相对较低的温度。与PAN相比，这些工艺步骤中的能量节省约为50%，并具备了真正的竞争优势。

水纺木质素纤维具有技术优势

在生产木质素纤维的新工艺中，木材首先被分离成木质素和纤维素。亚硫酸盐消化过程可以生产溶于水的木质素磺酸盐。木质素的水溶液是纺丝纤维的起始材料。

干法纺丝工艺允许高纺丝速度。因此，与PAN纤维相比，可以在更短的时间内生产更多的材料。这是另一个竞争优势，但它不允许对木质素前体纤维的质量做出任何妥协：事实上，这些纤维非常均匀，表面光滑，无粘连。这种结构特征有助于进一步加工成碳纤维，并最终加工成纤维复合材料。

总之，在新的纺丝工艺中获得的前驱体木质素纤维在成本效率和环境兼容性方面显示出优于PAN的明显优势。另一方面，用它们生产的碳纤维的机械性能几乎相当——它们的强度、耐用性和重量与商用产品相同。

由水纺木质素纤维制成的碳纤维可能特别吸引建筑和汽车行业应用的兴趣，这些行业尤其关注生产过程中的成本降低。