Sejarah Perkembangan Serat Karbon

Pada tahun 1879, Edison menggunakan gentian selulosa seperti benang buluh, rami atau kapas sebagai bahan mentah untuk pertama kali menghasilkan gentian karbon dan memperoleh paten. Walau bagaimanapun, sifat mekanikal gentian yang diperolehi adalah sangat rendah pada masa itu, dan proses itu tidak dapat diindustrikan, jadi ia gagal berkembang.
Pada awal 1950-an, disebabkan oleh perkembangan teknologi canggih seperti roket, aeroangkasa dan penerbangan, bahan baharu dengan kekuatan spesifik tinggi, modulus spesifik tinggi dan rintangan suhu tinggi diperlukan segera. Filamen, proses ini meletakkan asas untuk perindustrian gentian karbon. Sepanjang 40 tahun yang lalu, kemajuan teknologi utama yang dialami oleh gentian karbon adalah seperti berikut:
Pada awal 1950-an, Pangkalan Tentera Udara Wright-Patterson di Amerika Syarikat menggunakan gentian viscose sebagai bahan mentah untuk berjaya menghasilkan gentian karbon percubaan. Produk ini digunakan sebagai bahan ablasi untuk muncung roket dan kon hidung, dan kesannya sangat baik. Pada tahun 1956, Union Carbide Corporation dari Amerika Syarikat berjaya menghasilkan gentian karbon berasaskan viskos modulus tinggi dengan jayanya, dan nama dagangan "Thornel-25" telah diletakkan di pasaran. Pada masa yang sama, ia membangunkan teknologi grafit tegasan untuk meningkatkan kekuatan dan modulus gentian karbon.
Pada awal 1960-an, Akio Shindo dari Jepun mencipta kaedah menghasilkan gentian karbon daripada gentian polyacrylonitrile (PAN) dan memperoleh paten. Pada tahun 1963, Nippon Carbon Corporation dan Tokai Electrode Corporation membangunkan gentian karbon berasaskan poliakrilonitril menggunakan paten Shinto. Pada tahun 1965, Nippon Carbon Corporation berjaya dalam pengeluaran industri gentian karbon berasaskan poliakrilonitril biasa. Pada tahun 1964, Pusat Penyelidikan Aeronautik Diraja British (RAE) menghasilkan gentian karbon berasaskan polyacrylonitrile berprestasi tinggi dengan menambahkan ketegangan semasa pra-pengoksidaan. Ia dihasilkan secara industri oleh Courtaulds, Hercules dan Rolls-Royce menggunakan teknologi RAE.
Pada tahun 1965, Otani Sugiro Jepun pertama kali membuat gentian karbon berasaskan pic polivinil klorida, dan menerbitkan laporan penyelidikan perintis mengenai gentian karbon berasaskan pic.
Pada tahun 1969, Nippon Carbon Corporation berjaya membangunkan gentian karbon berasaskan poliakrilonitril berprestasi tinggi. Pada tahun 1970, Toray Textile Inc. Jepun bergantung pada teknologi prekursor polyacrylonitrile termaju dan bertukar teknologi pengkarbonan dengan United Carbide Corporation untuk membangunkan gentian karbon berasaskan polyacrylonitrile berprestasi tinggi. Pada tahun 1971, Toray Corporation meletakkan produk gentian karbon berasaskan polyacrylonitrile berprestasi tinggi (Torayca) di pasaran. Selepas itu, prestasi, kepelbagaian dan keluaran produk terus berkembang, dan ia masih berada di kedudukan utama di dunia. Sejak itu, Toho, Asahi Kasei, Mitsubishi Rayon dan Sumitomo Jepun telah melabur secara berturut-turut dalam pengeluaran gentian karbon berasaskan poliakrilonitril. (lihat gentian karbon berasaskan poliakrilonitril)
Pada tahun 1970, Japan Kureha Chemical Industry Co., Ltd. menerima pakai paten Otani Sugiro, dan mula-mula membina kilang pengeluaran dengan pengeluaran tahunan sebanyak 120 tan gentian karbon berasaskan padang biasa (GPCF). Pada tahun 1978, pengeluaran meningkat kepada 240 tan. Selepas produk itu digunakan sebagai bahan tetulang simen, kesannya didapati sangat baik. Pada tahun 1984, pengeluaran meningkat kepada 400 tan, dan pada tahun 1986 ia meningkat semula kepada 900 tan. Pada tahun 1976, United Carbide berjaya menghasilkan gentian karbon berasaskan padang mesophase berprestasi tinggi (HPCF), dengan pengeluaran tahunan sebanyak 113t, yang meningkat kepada 230t pada tahun 1982 dan 311t pada tahun 1985.
Sejak 1982, Toray, Toho, Nippon Carbon, American Hercules, Celanese, dan British Courtaulds Jepun telah berturut-turut menghasilkan kekuatan tinggi, kekuatan ultra tinggi, modulus tinggi, modulus ultra tinggi, mod sederhana kekuatan tinggi dan tinggi. -modulus tinggi kekuatan Dan jenis produk berprestasi tinggi yang lain, kekuatan tegangan gentian karbon ditingkatkan daripada 3.5GPa kepada 5.5GPa dan produk berskala kecil mencapai 7.0GPa. Modulus telah ditingkatkan daripada 230GPa kepada 600GPa, yang merupakan satu kejayaan besar dalam teknologi gentian karbon dan membawa pembangunan aplikasi ke peringkat peringkat tinggi baharu.
Sejak tahun 1981, kemajuan besar telah dicapai dalam sains asfalt, dan beberapa proses baharu untuk memodulasi asfalt mesophase telah dibangunkan, seperti kaedah pra-mesofasa Makmal Perindustrian Kyushu di Jepun, kaedah mesophase baharu EXXON Corporation di Amerika Syarikat, dan kaedah mesophase yang berpotensi dibangunkan oleh Universiti Gunma di Jepun. Kaedah fasa telah menggalakkan pembangunan gentian karbon berasaskan padang berprestasi tinggi. Selepas itu, Mitsubishi Chemical Corporation Jepun, Osaka Gas Corporation, dan Nippon Steel Corporation berturut-turut membina beberapa loji pengeluaran gentian karbon berprestasi tinggi dengan spesifikasi berbeza. Ia dicirikan oleh peningkatan modulus dan peningkatan kekuatan. Tahun 1980-an merupakan tempoh yang berkembang pesat untuk gentian karbon berasaskan padang.
Gentian karbon berasaskan viscose belum dibangunkan sejak pertengahan-1960, dan hanya sejumlah kecil produk dihasilkan untuk jabatan ketenteraan dan khas.