碳纖維布可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個(gè)過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。

從粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜，產(chǎn)品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青制取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲可制得高性能的碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其它方法簡單力學(xué)性能優(yōu)良，自20世紀(jì)60年代后在碳纖維工業(yè)發(fā)展良好。

聚丙烯腈碳纖維布是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對(duì)原料的要求是：雜質(zhì)、缺陷少；細(xì)度均勻，并越細(xì)越好；強(qiáng)度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%；熱轉(zhuǎn)化性能好。

生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維布的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高于6到8萬），然后樹脂經(jīng)溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干濕法進(jìn)行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時(shí)，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，即預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。

比鋁還要輕，比鋼還要硬，比重是鐵的1/4，強(qiáng)度是鐵的10倍，這就是世界范圍內(nèi)炙手可熱高科技材料碳纖維。隨著其用途日益多樣化、核心化，全球航天航空、體育休閑和工業(yè)應(yīng)用中碳纖維替代鋼鐵廣泛采用。

由于碳纖維布復(fù)合材料密度低、剛性好合強(qiáng)度高，成為一種先進(jìn)的航天材料。我國對(duì)碳/碳燒蝕材料相關(guān)的科技問題進(jìn)行了深入地研究，其研究成果已在導(dǎo)彈發(fā)射管、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、衛(wèi)星和飛船上等得到應(yīng)用。

碳纖維布的特點(diǎn)及力學(xué)性能碳纖維是具有優(yōu)越的物理力學(xué)性能的新材料，也是目前性能最好，用途最多的增強(qiáng)纖維。在土木工程結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)中，使用較多的碳纖維增強(qiáng)塑料是碳纖維片材。目前，在我國應(yīng)用最多的是日本生產(chǎn)的碳纖維片。這種碳纖維片有單向片、單向預(yù)浸片、單向織布、雙向織布等。CFRP增強(qiáng)塑料是指預(yù)浸料碳纖維（CF），其性能指標(biāo)包括在物理力學(xué)性能方面要求其抗拉強(qiáng)、彈性模量、延伸率等，在施工性和使用耐久性方面主要要求其密度、浸透性、均勻度、耐腐蝕性等指標(biāo)要求。碳纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度是普通建筑鋼材的十幾倍，彈性模量與建筑鋼材在同一水平上并略高，最大可達(dá)鋼材的兩倍左右，一層碳纖維板的補(bǔ)強(qiáng)效果相當(dāng)于4-8層碳素纖維布，能取得良好的補(bǔ)強(qiáng)效果,具有良好的耐久性和耐腐蝕性。

即將在美國加州舉辦的碳纖維行業(yè)國際會(huì)議已經(jīng)確定以“2012年，邁向未來的全球碳纖維材料市場”作為會(huì)議的主題。碳纖維是指含碳量大于90%的纖維材料，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是航空航天等高端領(lǐng)域。目前，碳纖維已是國際公認(rèn)的第二代復(fù)合材料中的關(guān)鍵材料，也是目前國際新材料領(lǐng)域發(fā)展前景最被看好的材料之一?！　?jù)美國行業(yè)媒體《復(fù)合材料世界》報(bào)道，2005年，全球碳纖維市場僅為9億美元，而今年可望達(dá)到或超過100億美元，預(yù)計(jì)到2022年有望達(dá)到400億美元，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用也將進(jìn)入全新的時(shí)代。

碳纖維布加固：碳纖維布加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是采用配套粘結(jié)樹脂將碳纖維布粘貼于混凝土表面，起到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和抗震加固的作用。廣泛適用于建筑梁、板、柱、墻等的加固，以及橋梁、隧道、煙囪、筒倉等其它土木工程的加固補(bǔ)強(qiáng)。 碳纖維布加固具有以下特點(diǎn)： 1.抗拉強(qiáng)度高，是Ⅱ級(jí)鋼筋的10倍以上。 2.輕質(zhì)、柔軟、易粘貼、質(zhì)量易于保證，不增加結(jié)構(gòu)自重及截面尺寸。 3.廣泛應(yīng)用于梁、柱、剪力墻、板的加固，特別適用于各類曲面結(jié)構(gòu)。 4.耐久性好,耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境腐蝕。 5.可提高柱延性（抗震能力）2至4倍，提高梁、板的彎能力30%至100%；增強(qiáng)梁、柱抗剪能力30%至80%；提高柱、墻承壓能力20%至50%。 

應(yīng)用目前技術(shù)進(jìn)行加固，只需要用專用結(jié)構(gòu)膠粘劑將碳纖維片粘貼到混凝土構(gòu)件的表面即可。因此，它比其他加固技術(shù)具有更加廣泛的應(yīng)用價(jià)值。由于碳纖維貼片對(duì)構(gòu)件重量的增加幾乎可以忽略不計(jì)，因此，這種加固方法不會(huì)對(duì)構(gòu)件施加額外的荷載。碳纖維片材加固施工作業(yè)指導(dǎo)書 一編制依據(jù) ：工程設(shè)計(jì)圖紙 ，《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25：90） ，《建筑現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ46-88），《建筑工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》（GB50194-93），《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50300-2001） ，《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS 146:2003）。 

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碳纖維按原料來源可分為聚丙碳纖維布、瀝青碳纖維布、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維；按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強(qiáng)度大于4000兆帕的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450G帕的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。市場上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開，人們還不能直接用碳或石墨來制取，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）為原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維布。

PAN基碳纖維的生產(chǎn)工藝主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過程:首先通過聚丙聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為“母體“的聚丙烯腈纖維或原絲， 將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進(jìn)行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進(jìn)行碳化等工序制成碳纖維。

美國發(fā)明了紡織瀝青基碳纖維用的含有基金屬中間相瀝青，原絲經(jīng)穩(wěn)定化和碳化后，碳纖維的拉伸強(qiáng)度為3.5G帕，模量為252G帕；法國研制了耐熱和高導(dǎo)電的中間相瀝青基碳纖維；波蘭開發(fā)了新型金屬涂覆碳纖維的方法，例如涂覆銅的瀝青基碳纖維是用混合法制成，先用銅鹽與各向同性瀝青混勻，進(jìn)行離心紡絲，在空氣中穩(wěn)定化并在高溫氫氣中處理，得到合金銅的碳纖維。世界瀝青基碳纖維的生產(chǎn)能力較小，國內(nèi)瀝青基碳纖維的研究和開發(fā)較早，但在開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面與國外相比有較大的差距。

碳纖維按產(chǎn)品規(guī)格的不同被劃分為宇航級(jí)和工業(yè)級(jí)兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括360K和480K等。宇航級(jí)碳纖維初期以3K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K，主要應(yīng)用于國防軍工和高技術(shù)，以及體育休閑用品，像飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、球桿球拍等。工業(yè)級(jí)碳纖維應(yīng)用于不同民用工業(yè)，包括：紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等

碳纖維布復(fù)合材料的優(yōu)越性：(1)比強(qiáng)度高，最佳輕質(zhì)高強(qiáng)車輛材料，它的重量只有鋼材的四分之一，強(qiáng)度卻是鋼材的四倍以上。(2)熱膨脹系數(shù)低，極端氣候條件下尺寸穩(wěn)定性好高，不易變形。(3)當(dāng)受到強(qiáng)大的沖擊力將碎成無數(shù)細(xì)小的碎片，吸收大量撞擊能，安全性高。(4)碳纖維兼具高強(qiáng)度和柔軟的特性，可塑性強(qiáng)，與樹脂復(fù)合后可制成后視鏡外殼、內(nèi)飾外飾、車體框架等多種汽車零配件。(5)可將不同零件一體成型，減少零件數(shù)，便于汽車結(jié)構(gòu)的模塊化、整體化制造。(6)外形美觀，黑色編制紋路時(shí)尚優(yōu)雅，低調(diào)奢華。

國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀碳纖維布加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國起步較晚，但最近幾年系統(tǒng)地對(duì)碳纖維用于加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，最初僅有國家工業(yè)建筑診斷與工程技術(shù)研究中心一個(gè)單位，相繼有清華，北大，同濟(jì)等十余家高等學(xué)校和科研設(shè)計(jì)單位嘗試地進(jìn)行過國產(chǎn)和進(jìn)口碳纖維織物加固混凝土構(gòu)件主要包括板、梁、柱等的模型實(shí)驗(yàn)、加固施工工藝及加固性能評(píng)價(jià)等方面的研究，已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性成果，并在工業(yè)與民用建筑、橋梁與隧道以及公路工程中得到具體的應(yīng)用，收到了良好的效果，現(xiàn)在部分單位著手從事纖維增強(qiáng)材料加固混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范的研究。該課題已列入建設(shè)部研究開發(fā)課題及國家科技部“九五”重點(diǎn)攻關(guān)課題。目前這項(xiàng)工作還處于剛剛起步階段。自1997年5月，國家工程中心已制作了一些試件，分為20余個(gè)工況，取得了構(gòu)件抗彎、抗剪和抗壓等一些有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了多項(xiàng)工程的試點(diǎn)與推廣。相信碳纖維增強(qiáng)材料在國內(nèi)將有廣闊的發(fā)展前景

研究所報(bào)告顯示，國內(nèi)目前碳纖維布超過2萬噸,但多為低質(zhì)量重復(fù)建設(shè),單線產(chǎn)能小,“十五”期間又規(guī)劃了1.5萬噸左右的產(chǎn)能,而2015年國內(nèi)碳纖維需求量在1.5萬噸左右,國外企業(yè)占據(jù)了80%的市場,2020年,國內(nèi)碳纖維的市場空間為2~3萬噸,所以國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能面臨過剩,單線產(chǎn)能小、產(chǎn)品質(zhì)量低的碳纖維企業(yè)會(huì)面臨關(guān)停,能夠布局、單線產(chǎn)能上千噸的碳纖維生產(chǎn)龍頭會(huì)受到投資者青睞;碳纖維設(shè)備的制造產(chǎn)業(yè)和碳纖維布的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在優(yōu)勢利上比碳纖維及復(fù)合材料的制備產(chǎn)業(yè)樂觀很多,國產(chǎn)碳纖維設(shè)備已逐漸能滿足碳纖維生產(chǎn)的需求。

碳纖維膠在現(xiàn)今的社會(huì)生產(chǎn)中，所包含的種類多種多樣，但是專家告訴我們，不管什么樣的碳纖維膠，它與相同產(chǎn)品質(zhì)量的碳纖維布聯(lián)合在一塊使用，會(huì)有更加完美的效果。碳纖維膠與碳纖維布聯(lián)合使用特點(diǎn)：1、與碳纖維有很好的適配性；　　2、滲透力強(qiáng)，能很好的滲入混凝土表層；3、耐老化，耐水性和耐化學(xué)腐蝕，性能優(yōu)良；4、固化后的膠層物理機(jī)械性能優(yōu)良，強(qiáng)韌而有一定的彈性。碳纖維膠與碳纖維布聯(lián)合使用的應(yīng)用范圍，碳纖維膠與碳纖維布為高性能環(huán)氧類纖維粘接劑，可用于混凝土、鋼材、陶瓷、石材、木結(jié)構(gòu)等基材與碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維等纖維類織物之間進(jìn)行有效滲透粘接。其主要應(yīng)用于房屋建筑的補(bǔ)強(qiáng)加固。另外，碳纖維膠生產(chǎn)專家告訴大家，碳纖維膠中的找平膠，觸變性能好，用于加固構(gòu)件表面缺陷的修補(bǔ)和找平，其作用是對(duì)混凝土表面缺陷、大的破損、凹凸面及拐角進(jìn)行找平，以便于碳纖維布的粘貼，更好的發(fā)揮碳纖維布的拉伸強(qiáng)度。