国内外碳纤维生产现状及发展趋势
碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。它是利用各种含碳的有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得的较高纯度碳链。碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维中具有高的比强度和高的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度是钢的7.9倍，抗拉弹性模量高于钢。除了优异的力学性能外，碳纤维还兼具其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数真空吸浆法采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，再在另一端以压力将水泥浆压入孔道，提高了压浆饱满度，减少了气泡的影响，因此在负弯矩区压浆应尽可能使用真空吸浆法。因条件限制只能使用原始压浆法时，压浆前应对孔道进行冲洗，因为通过冲洗可以发现某孔道的堵塞，从而进行开窗疏通。出浆口应设有止浆开关，保证出浆端压浆密实。在压浆过程中应有持压阶段，在止浆开关关闭后才能关闭压浆泵。低、X光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。
我国自20世纪60年**始碳纤维研究开发至今已有近40年的历史，但进展缓慢，同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁，至今没能实现大规模工业化直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。直接应力裂缝产预应力孔道压浆有两个重要作用：一是保护预应力筋不被锈蚀；二是保证预力筋和结构共同工作；然而实际工程中预应力孔道的压浆不饱满、不密实、漏浆和漏灌现象十分普遍，已成为预应力结构的通病。其主要原因除了施工单位对孔道压浆工序不够重视外，目前的压浆工艺、留孔质量、浆体配置等也存在一定问题，特别是浆体的水灰比，规范的规定值(0.4～0.4偏大。采用规范规定的水灰比后孔道浆体泌水，孔道不易饱满和密实。生的原因有如下。使用阶段超出设计载荷的重型车辆过桥，车辆、船舶的撞击，发生大风、大雪、地震、爆炸等。由于交通运输的发展以及管理体制等多方面的原因，大部分桥梁处于超载运行状态，使结构的作用超过了抗力，导致结构损伤。如安纳西斯桥的桥面纵向裂缝主要是受汽车荷载反复震动挠弯导致该处混凝土开裂。生产，工业及民用领域的需求长期依赖进口，严重影响了我国高技术的发展，尤其制约了航空航天及国防事业的发展，与我国的经济社会发展进程极不相称。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*前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
一、生产方法
目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。碳纤维生产就是不断除去杂质元素（主要为H、N、O、K、Na），减少缺陷，净化、重整碳链的过程。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化，碳化收率低，技术难度大、设备复杂，成本较高，产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用；由沥青制取碳纤维，原料来源丰富，碳化收率高，但因原料调制处理复杂、产品性能较低，亦未得到大规模发展；由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其它方法简单，而且产品的力学性能优良，用途广泛，因而自各种建筑结构中钢筋、螺杆埋植，建筑结构加固、补强，建筑结构框架、剪力墙植筋。20世纪60年代问世以来，取得了长足的发展，成为*今碳纤维工业生产的主流。
与聚丙烯腈基碳纤维相比，沥青基碳纤维发展相对滞后。1987年9月日本三菱、旭化成建成了年产500t高性能沥青基碳纤维装置，这标志着沥青基碳纤维已处于工业化过渡的新阶段。沥青基碳纤维的炭化收率比聚丙烯腈基高，原料沥青价格也远比聚丙烯腈便宜，在理论上这些差别将使沥青基碳纤维的成本比聚丙烯腈基碳纤维低。然而要制得高性能碳纤维，原料沥青中的杂质等必须完全脱除，沥青转化为中间相沥青，这使得高性能沥青基碳纤维的成本大大增加。实际上高性能沥青基碳纤维的成本反而比聚丙烯腈基碳纤维高。故目前于只追求性能而不计成本的极少数如宇航部门使用。
聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。在生产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱，然后将这些母体放入所以世界上各个国家如美国、加拿大、英国、澳大利亚、海湾地区都非常重视钢筋腐蚀的问题，而且在今后更会成为各国重点解决的问题之一。目前我国正处在大规模建设高潮时期，正值国家实施西部大开发战略，此时从源头开始遏止混凝土的腐蚀，钢筋锈蚀防护的研究不仅具有很大的经济意义，而且有很大的社会意义。因此，混凝土中的钢筋的锈蚀不容忽视并有必要进一步深入研究和探讨。氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。
尽管碳纤维生产流程相对较短，但生产壁垒很高，其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难，具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈与溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团，这三家企业技术严格保密，工艺难以外露，而其他碳纤维企业均是处于成长阶段，生产工艺在摸索中不断完善。
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