碳纤维市场需求与用途
我国从20世纪60年代硅灰的筑水化活性很高，且粒度非常细小，掺加硅灰的混凝土提高了早期抗压强度及弹性模量，几乎与未掺者基本相同，但徐变很小，尤其水胶比较小时，抗裂性能降低，无助于改善混凝土的抗裂性能。但硅灰水化生成新的水化硅酸钙及未反应的硅灰微粒，使水泥石更为致密，提高了混凝土的强度和耐久性。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级原粘贴FRP加固法,是使用高弹性、高强度模量的纤维复合材料,通过专用的粘贴树脂或浸渍树脂,将其粘贴在需加固结构表面,使之与原结构形成整体受力的加固方法。目前,加固工程中常用的FRP的复合材料有碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)及芳仑纤维(AF)3种,但大多用碳纤维(CFRP)。该方法的特点是:可设计性强,几乎不改变原结构外观,不会对原结构造成危害;储存、运输、施工方便简捷,施工质量好控制,且以后维护费用低;不改变结构自重、断面尺寸、净空高度,对原结构基本不会形成新的损伤;具有较高的比刚度、比强度,良好的耐腐蚀性、耐久性及抗疲劳性能,热膨胀系数低;另外施工时,可进行多层粘贴进行增强,粘贴方向性可以灵活掌握[12'13]。该方法可用于混凝土板桥及梁桥的抗剪、抗弯加固,以及混凝土墩柱的抗剪、抗压增强,抗震延性增强以及地震破损后的修复等。对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥,加固效果尤为显著。丝和碳纤维产品对我国因为Cl－的半径小，活性大，容易吸附在位错区、晶界区等氧化膜有缺陷的地方。Cl－有很强的穿透氧化膜的能力，在氧化物内层（铁与氧化物界面）形成易溶的FeCl2，使氧化膜局部溶解，形成坑蚀现象。如果Cl～在钢筋表面分布比较均匀，这种坑蚀现象便会广泛地发生，点蚀坑扩大、合并，发生大面积的腐蚀。开始解冻，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碳纤维工程用无机胶粘贴碳纤维布加固前后试验梁的跨中挠度变化表明，加固后梁的刚度有较大增加，这主要发生在主筋屈服后，主筋屈服前对梁的刚度影响较小。梁的刚度随着碳纤维布层数的增加而增大。粘贴一层、两层碳纤维布的加固效果明显，挠度减小幅度大，粘贴三层碳纤维布加固梁的挠度与两层相比挠度减少幅度降低，由此可见，碳纤维布的使用，可以在一定程度上提高构件的抗弯刚度，但随着碳纤维布层数的增加，挠度下降幅度减少。，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，包括钢筋混凝土结构具有材料来源容易、价格低廉、坚固耐用等特点，已成为现代化生活中最常用的建筑结构。随着我国经济建设的快速发展，建筑业的发展也日新月异，随之带来的问题也日益明显，尤其是钢筋混凝土的腐蚀问题。在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上，Mehta教授在题为《混凝土耐久性一50年进展》的报告指出；“当今世界，混凝土破坏的原因，按重要性递降顺序排列依次是钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。”可见，对于钢筋混凝土结构或构件而言，钢筋腐蚀是最重要的破坏因素之一。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。
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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