Fibras de carbono basadas en poliacrilonitrilo-(PAN-): las fibras de carbono basadas en PAN-se forman a partir de poliacrilonitrilo a través de varias etapas: hilado, pre-oxidación y carbonización. La tecnología para preparar fibras precursoras abarca principalmente la fase de producción de precursores y las fases posteriores de oxidación y carbonización. Dentro de la fase de producción de precursores, los métodos de hilatura se clasifican en hilatura en húmedo e hilatura en húmedo con chorro en seco-, mientras que la producción de la solución de polimerización se clasifica en procesos de un-paso y de dos-pasos. El hilado en seco-en húmedo a chorro es un proceso fundamental para las fibras de carbono-de alto rendimiento-como la calidad T1000-e implica extruir una sustancia polimérica a través de una hilera, permitiéndole viajar brevemente a través de un espacio de aire y luego sumergirla en un baño de coagulación. Estas fibras se caracterizan por su alta resistencia, alta rigidez, peso ligero, resistencia a altas-temperaturas, resistencia a la corrosión y propiedades eléctricas específicas; exhiben un excelente rendimiento de compresión y flexión y se utilizan ampliamente en materiales compuestos reforzados.
Fibras de carbono a base de brea-: las fibras de carbono a base de brea-se fabrican utilizando brea de petróleo o brea de carbón como materia prima, y se someten a un proceso que implica refinamiento de brea, hilado, pre-oxidación y carbonización o grafitización. La brea precursora se clasifica en dos tipos: isotrópica y anisotrópica (mesofase). La brea isotrópica generalmente se hila-sopla o se hila-fundida en fibras picadas, mientras que la brea mesofásica se puede hilar-en fibras continuas, aunque el proceso de hilado para estas últimas es técnicamente más desafiante. El costo de las materias primas para las fibras a base de brea-es menor que el de las fibras de carbono a base de PAN-.
Fibras de carbono a base de rayón-: las fibras de carbono a base de rayón-se derivan de fibras de rayón-que consisten principalmente en celulosa-a través de un proceso que implica deshidratación, pirólisis y posterior carbonización.
Fibras de carbono cultivadas en fase-vapor: las fibras de carbono cultivadas en fase-vapor se sintetizan utilizando materias primas como benceno o metano, utilizando metales de transición (por ejemplo, hierro, cobalto, níquel), sus aleaciones o sus compuestos como catalizadores y empleando gas hidrógeno como gas portador dentro de una atmósfera reductora.
La investigación sobre nuevos precursores incluye el desarrollo de precursores de fibra de carbono basados en lignina-y materias primas de origen biológico- (como copolímeros de crotonato de acrilonitrilo/guanidina), con el objetivo de reducir los costos de producción o mejorar el rendimiento.
La preparación de fibras precursoras constituye una etapa crítica en la producción de fibra de carbono y representa casi la mitad (aproximadamente el 51%) del costo total de producción. La optimización del proceso (como el control de los parámetros del baño de coagulación y la tasa de estiramiento) es crucial para las propiedades de la fibra precursora.
