碳纤维总类
二、聚丙烯腈基碳纤维发展现况
2.1世界总况
1959年日本的进藤昭男发明了用聚丙烯腈(PAN)原丝生产碳纤维的方法。1969年，日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维，结合美国联合碳化物公司(Union Carbide)的碳化技术，生产出高强度、高模量碳纤维。20世纪70年代末以来，国外许多以PAN纤维为原料制造碳纤维的厂家在原料供应及碳纤维的生产、供销方面进行广泛合作与竞争，促进了PAN基碳纤维工业的长足发展。特别是进入90年代以后，由于PAN基碳纤维性能优越，应用领域日益扩展。
目前世界PAN基碳纤维已进入发展旺盛的成熟期，主要表现为：
1)PAN基碳纤维产量急剧提高，生产规模大型化，产品价格下降。2)PAN基碳纤维生产工艺、设备、技术不断改进，碳纤维性能不断提高。如：日本东丽公司已开发出高强型T1000系列碳纤维，抗拉模量295GPa，拉伸强度达7.05GPa，而其高强高模MSJ型抗拉模量达640GPa，抗拉强度为3.62GPa。3)应用范围从少数高科技领域、军事部门扩展到整个工业民用的各个部门。
目前，聚丙烯腈基碳纤维产量约占全球碳纤维总产量的90%，生产能力约为31565t／a，其中小丝束碳纤维约为23165t／a，占73.4%，大丝束碳纤维约为8400t／a，占在土木工程中，应用最广泛的是以水泥为胶凝材料，普通砂、石为骨料，加水拌成拌合物，经凝结硬化而成的水泥混凝土，又称为普通混凝土。在普通混凝土中，砂、石材料的体积占80％以上，主要起骨架作用，称为骨料。水泥与水形成水泥浆，包裹骨料并填充孔隙，称为水泥石。在大面积混凝土结构中，水泥的品水泥水化热的大小种和用量直接影响着大面积混凝土的质量，温差变形和温度应力；而骨料的品种、级配和用量直接影响到水泥的用量、用水量和抵抗变形的能力。26.6%；日本东丽、东邦和三菱三家公司的高性能小丝束碳纤维生产能力合计为17500t／a，占世界高性能小丝束碳纤维总能力的75.5%，基本控制了世界高性能小丝束碳纤维的生产。
聚丙烯腈基大丝束碳纤维世界总生产能力为8400t／a，福塔菲尔(Fort-afil)、卓尔泰克(Zohek)、阿尔迪拉(Aldila)、爱斯奇爱尔(SGL)等四家公司垄断了世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产。其中福塔菲尔公司为3500t／a，占世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维总生产能力的41.7%，居世界的首位。
引用合力折减系数来考虑碳纤维利用程度的综合折减，不考虑碳纤维层数的影响，最终取用的合力折减系数为y＝O．70。屈文俊等H51建议碳纤维设计抗拉强度为极限抗拉强度的0．8倍；建议碳纤维材料的理论与实验证明，在光波导表面制各金属敏感膜的腐蚀传感方法能够实现钢筋腐蚀在线监测，与传统腐蚀的监测技术相比有着显著的优越性，易于实现结构内部连续、在线、分布式监测，可以显著降低维护费用。设计强度值应考虑环境折减系数，在封闭空间取为0．95，在不封闭空间及恶劣环境下取0．85。