碳纤维市场需求与用途
我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维,历经近40年的漫长历程。在此期间,由于国外把碳纤维生产技术列入禁运之列,严格控制封锁,制约了我国碳纤维工业的发展。我国科技工作者发扬自增加混凝土保护层厚度。研究表明,即使最低水灰比高质量的混凝土暴露在氯盐环境中,混凝土表面深度内的氯离子含量也远远高于“深度范围”。因此,在氯盐环境中的工程,混凝土保护层的厚度应不小于考虑到施工偏差、设计应选择的保护层厚度。力更生的精神,从无到有,逐步建成了碳纤维的工业雏型。20世纪70年代初突破连续化工艺,1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国第一条PAN基碳纤维扩大试验生产线,生产能力为2t/a;20世纪80年**展了高强型碳纤维的研究,于1998年建成一条新的中试生产线,规模为40t/a。我国主要研究单位有山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学、山东工业大学、东华大学、安徽大学、浙江大学、长春工业大学等。
目前国内小规模PAN基碳纤维生产企业和科研院所共十余家,大生产企业为吉化公司,生产能力100t/a;现有装置生产总能力号称300t/a,实际年产量不足100t;且产品质量不稳定,达不到T300的水平。目前制约我国碳纤维发展的首要原因是PAN原丝质量不过关,其它原因还有生产技术及设备等。
随着我国经济的快速发展,碳纤维需求与日俱增,虽然国际上一些公司T300级原丝和碳纤维产品对我国开始解冻,随着水泥水化过程的结束,混凝土结构内部将逐渐降温,在升温和降温过程中,由于下述原因会产生裂缝:不均匀降温造成的内外温差:混凝土内部热量积聚不易散发,外部则散热较快,无论在升温或降温过程中,混凝土表面温度总低于内部温度。即使在混凝土硬化后期,水化热散尽,结构温度也接近周围气温,这时若受寒潮侵袭,气温骤降,结构表面急冷,仍会产生内外温差。这种温差造成内部和外部热胀冷缩程度不同,就在混凝土表面产生拉应力。当温差大到一定的程度,表面的拉应力超过当时混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面就会产生裂缝。此外,当混凝土的坍落度较大时,混凝土表面水份蒸发引起的体积收缩也会使混凝土产生表面裂缝。内外温差造成的裂缝一般不贯穿整个截面,裂缝的宽度也在0.2 ̄0.6mm之间。但碳纤维及其复合材料的生产是关系到国防建设的高科技技术,必须立足国内。所以,研制生产高性能、高质量的碳纤维,以满足和民用产品的需求,扭转大量进口的局面,是我国碳纤维工业发展亟待 解决的问题。碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品。近期国内有多家企业拟建或正在建设碳纤维生结构在非荷载间接作用下的内力与直接荷载作用下内力的区别与特点在于:只有当构件的非荷载变形得不到满足时才引起构件的内力,且问接作用产生内力的大小与非荷载变形的大小、混凝土早期弹模的大小、混凝土徐变的大小、约束的形式等因素有关,还与外部约束的刚度以及构件本身的刚度有关。约束与构件的刚度越大,相同变形产生的约束力也越大。产装置,如安徽蚌埠灯芯绒集团与华源集团合作建设安徽华皖碳纤维有限公司一期500t/aPAN原丝和200t/a碳纤维工程,于2005年初建成投产,总投资超过2亿元。PAN原丝采用亚砜一步法,技术由国外引进,产品以12K的T300级碳纤维为主导产品,并准备引进成熟的预浸料生产线。华皖碳纤维公司二期建设规模将使碳纤维产量翻一番达到400t/a。此外,山东、浙江、广西等地也有拟建碳纤维生产线的计划。
三、碳纤维市场需浆液搅拌质量控制采用高速制浆机,将水泥、压浆剂和水进行高速搅拌,其转速为1420r/min,叶片线速度>10m/s,能完全满足规范要求。(2011版桥涵施工技术规范7.9.4条规定“搅拌机的转速应不低于1000 r/min,其叶片的线速度不宜小于10m/s。求与用途
2008年我国全面启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目中,包括了碳纤维在内的诸多化工新材料项目,随着以该专项为代表的国内各领域对碳纤维产品的需求增加,许多碳纤维研究项目或千吨级产业化项目纷纷启动。由于我国碳纤维行业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术,产业发展不会一蹴而就。在高性能碳纤维复合材料项目中,国家将重点支持千吨级高性能碳纤维和聚丙烯腈原丝生产工艺技术,预氧化炉、碳化炉等大型关键设备制造,纺丝油剂、碳纤维上浆剂、预浸料等重要辅助材料开发,以及高性能树脂基体材料开发、高性能碳纤维复合材料应用技术的产业化等。 防锈混凝土是通过在混凝土拌合物中掺加一定量的抑制钢筋锈蚀的阻锈剂制作而成的,这种混凝土通过调整阻锈剂的掺量可以满足结构在设计寿命期内的防止或延缓钢筋锈蚀的要求。防锈混凝土从根本上增强了钢筋混凝土桥梁防止锈蚀的能力,正如人类抵御疾病一样.打针吃药是一种外在的补救措施,增强体质才是保持身体健康、延长寿命的最根本途径。
据了解,目前全球碳纤维产能约3.5万吨,我国市场年需求量6500吨左右,属于碳纤维消费大国。但我国碳纤维2007年产能仅200吨左右,而且主要是低性能产品,没有形成规模化产业,绝大部分依赖进口,价格非常昂贵,比如标准型T300市场价格曾高达4000元/千克~5000元/千克。由于缺少具有自主知识产权的技术支撑,国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大,其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。
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