碳纖維研制和應(yīng)用可以追溯到1850年的碳素?zé)艚z,此后的研究應(yīng)用一直處于停滯狀態(tài),到上世紀(jì)五十年代隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和軍事工業(yè)的要求,碳纖維的研制和生產(chǎn),相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業(yè)生產(chǎn)工藝,使碳纖維應(yīng)用才進(jìn)入到一個(gè)新階段。首先是在航空航天等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,逐步擴(kuò)展到高級(jí)民用工業(yè),而真正用于建筑工程結(jié)構(gòu)加固也就只有近十多來(lái)年的歷史。
碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱為碳纖維,含碳量都在95%以上,但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融,不可能直接從碳元素制取碳纖維,理論上任何有機(jī)纖維經(jīng)碳化后均可制成碳纖維,實(shí)際上目前具有工業(yè)意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青,各國(guó)生產(chǎn)碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料,經(jīng)過(guò)高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5~10μm),提高單絲強(qiáng)度,使一定量纖維的表面積增大很多,更利于加強(qiáng)與樹(shù)脂膠的結(jié)合。
過(guò)去制約碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用的因素之一是原絲和成品的價(jià)格,剛研制成功時(shí)每公斤的碳纖維原絲價(jià)在1000美元以上,當(dāng)前已降至30美元以下;碳纖原絲產(chǎn)量最高的國(guó)家仍是日本和美國(guó),而以碳纖布商品進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)的則有日本、法國(guó)、瑞士和臺(tái)灣等地的產(chǎn)品,用進(jìn)口原絲加工編織的國(guó)產(chǎn)碳纖布亦開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,價(jià)格正在逐漸下降。
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