Historial de desarrollo de fibra de carbono

En 1879, Edison utilizó fibras de celulosa como el bambú, el lino o el hilo de algodón como materia prima para producir primero fibras de carbono y obtuvo una patente. Sin embargo, las propiedades mecánicas de las fibras obtenidas eran muy bajas en ese momento, y el proceso no podía industrializarse, por lo que no llegó a desarrollarse.
A principios de la década de 1950, debido al desarrollo de tecnologías de vanguardia como los cohetes, la industria aeroespacial y la aviación, se necesitaban con urgencia nuevos materiales con alta resistencia específica, alto módulo específico y resistencia a altas temperaturas. Filamento, este proceso sentó las bases para la industrialización de la fibra de carbono. En los últimos 40 años, el mayor avance tecnológico experimentado por la fibra de carbono es el siguiente:
A principios de la década de 1950, la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson en los Estados Unidos utilizó fibra de viscosa como materia prima para producir con éxito fibra de carbono. El producto se usó como material de ablación para toberas de cohetes y conos de nariz, y el efecto fue muy bueno. En 1956, Union Carbide Corporation de los Estados Unidos produjo con éxito fibras de carbono a base de viscosa de alto módulo de prueba y se introdujo en el mercado el nombre comercial "Thornel-25". Al mismo tiempo, desarrolló la tecnología de grafitización bajo tensión para mejorar la resistencia y el módulo de las fibras de carbono.
A principios de la década de 1960, Akio Shindo de Japón inventó un método para producir fibras de carbono a partir de fibras de poliacrilonitrilo (PAN) y obtuvo una patente. En 1963, Nippon Carbon Corporation y Tokai Electrode Corporation desarrollaron fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo utilizando las patentes de Shinto. En 1965, Nippon Carbon Corporation logró la producción industrial de fibras de carbono ordinarias a base de poliacrilonitrilo. En 1964, el Royal Aeronautical Research Centre (RAE) británico produjo fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo de alto rendimiento añadiendo tensión durante la preoxidación. Es producido industrialmente por Courtaulds, Hercules y Rolls-Royce utilizando tecnología de RAE.
En 1965, Otani Sugiro de Japón fabricó por primera vez fibras de carbono a base de brea de cloruro de polivinilo y publicó un informe de investigación pionero sobre fibras de carbono a base de brea.
En 1969, Nippon Carbon Corporation desarrolló con éxito fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo de alto rendimiento. En 1970, Toray Textile Inc. de Japón confió en la tecnología avanzada de precursores de poliacrilonitrilo e intercambió la tecnología de carbonización con United Carbide Corporation para desarrollar fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo de alto rendimiento. En 1971, Toray Corporation introdujo en el mercado productos de fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo de alto rendimiento (Torayca). Posteriormente, el rendimiento, la variedad y la producción de los productos continuaron desarrollándose, y todavía se encuentran en la posición de liderazgo en el mundo. Desde entonces, las japonesas Toho, Asahi Kasei, Mitsubishi Rayon y Sumitomo han invertido sucesivamente en la producción de fibras de carbono a base de poliacrilonitrilo. (ver fibra de carbono a base de poliacrilonitrilo)
En 1970, Japan Kureha Chemical Industry Co., Ltd. adoptó la patente de Otani Sugiro y construyó por primera vez una planta de producción con una producción anual de 120 toneladas de fibras de carbono ordinarias a base de brea (GPCF). En 1978, la producción aumentó a 240 toneladas. Después de utilizar el producto como material de refuerzo del cemento, se encontró que el efecto era muy bueno. En 1984, la producción aumentó a 400 toneladas y en 1986 aumentó nuevamente a 900 toneladas. En 1976, United Carbide produjo con éxito fibra de carbono basada en brea mesofásica (HPCF) de alto rendimiento, con una producción anual de 113 t, que aumentó a 230 t en 1982 y 311 t en 1985.
Desde 1982, las japonesas Toray, Toho, Nippon Carbon, American Hercules, Celanese y British Courtaulds han producido sucesivamente modelos de alta resistencia, ultra alta resistencia, módulo alto, módulo ultra alto, modo medio y alta resistencia. -resistencia módulo alto Y otros tipos de productos de alto rendimiento, la resistencia a la tracción de la fibra de carbono aumenta de 3,5 GPa a 5,5 GPa, y los productos a pequeña escala alcanzan los 7.0GPa. El módulo se incrementó de 230 GPa a 600 GPa, lo que es un gran avance en la tecnología de fibra de carbono y lleva el desarrollo de aplicaciones a una nueva etapa de alto nivel.
Desde 1981, se han logrado grandes avances en la ciencia del asfalto y se han desarrollado varios procesos nuevos para modular el asfalto mesofásico, como el método de premesofase del Laboratorio Industrial Kyushu en Japón, el nuevo método de mesofase de EXXON Corporation en los Estados Unidos, y el método de mesofase potencial desarrollado por la Universidad de Gunma en Japón. El método de fase ha promovido el desarrollo de fibras de carbono basadas en brea de alto rendimiento. Posteriormente, Mitsubishi Chemical Corporation, Osaka Gas Corporation y Nippon Steel Corporation de Japón construyeron sucesivamente una serie de plantas de producción de fibra de carbono de alto rendimiento con diferentes especificaciones. Se caracteriza por un mayor módulo y una mayor resistencia. La década de 1980 fue un período de auge para las fibras de carbono a base de brea.
La fibra de carbono a base de viscosa no se ha desarrollado desde mediados-1960, y solo se produce una pequeña cantidad de productos para departamentos militares y especiales.