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如何有效避免碳纤维布加固“短命”的问题

文章作者:碳纤维布销售官网 文章来源://www.gupaitj.com/ 发布日期:2022-08-30 10:39 关注度:

  外贴碳纤维布加固技术是利用胶粘剂(常用环氧树脂)将碳纤维布在现场浸渍并粘贴至被加固结构表面,以提高结构承载力的一种加固技术。由于碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀等优势,施工流程简单,逐渐成为主流加固技术之一。

  碳纤维布加固技术是通过在被加固构件表面粘贴碳纤维布以改善结构受力状态,实现结构有效加固的关键在于碳纤维布质量、碳纤维布与界面的可靠粘结。但在实际操作中,要解决以上两方面的问题并不容易。

  近年来受下游需求拉动,我国碳纤维产能快速扩张,2021年我国碳纤维运行产能6.35万吨,同比增长75.41%,占全球碳纤维运行产能的30.5%,产能规模全球第一。2021年我国碳纤维产量2.43万吨,同比增长31.35%,产能利用率为38.27%,产量增速不及产能增速,主要系新增产能多在2021年下半年或年底投产,正常生产时间不足所致,预计2022年这些产能将充分释放。这也就是说2022年碳纤维产量相较于2021年将有大幅增长。

  这是否意味着在2022年加固行业需求量没有明显增长的情况下,碳纤维布这类产品将会受供求、竞争关系影响,出现品质提升、价格下跌。如果简单地这样认为,可能有些过于“乐观”。相反,由于碳纤维产能大量释放,反而导致高质量碳纤维布的比例会更低。

  GB 50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中规定:对重要结构,必须选用聚丙烯腈基(PAN基)12K或12K以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维。其性能指标需要符合GB 50728-2011表8.2.4。

  根据GB 50728-2011表8.2.4中的要求,高强Ⅰ级碳纤维布的抗拉强度标准值要达到3400MPa,考虑到碳纤维在编制过程性能折损等问题,要保证高强Ⅰ级碳纤维布性能稳定且符合要求,建议选择T700以上、12K或12K以下小丝束PAN基碳纤维原丝。

  T700,指的是碳纤维的品级,通常以拉伸强度指标作为衡量标准。T700抗拉强度应达到4900MPa,目前也仅有12K小丝束碳纤维原丝可以达到T700。

  需要指出的是,对重要结构,必须选用聚丙烯腈基(PAN基)12K或12K以下的小丝束纤维,严禁使用大丝束纤维,主要原因是因为小丝束抗拉强度十分稳定,离散性很小,其变异系数均在5%以下,且胶液容易浸润、渗透,故在生产和使用过程中,均能对其性能和质量进行有效控制;而大丝束则不然,其变异系数均在高达15~18%,甚至更大。

  经过长期的技术积累,我国以吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神股份、光威复材等为代表的国内碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断,产能规模不断扩张,但仅有部分企业能实现T700级、T800级碳纤维的规模化生产,产品性能与国际龙头比肩;行业内仍有不少企业没有掌握碳纤维核心生产技术,存在工业生产稳定性差、成本高的问题。

  由此可见,符合高强Ⅰ级碳纤维布所需原丝要求的厂家并不多。小丝束碳纤维性能优异但价格较高,一般用于航天军工等高科技领域,以及体育用品中产品附加值较高的产品类别。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低,往往运用于基础工业领域。

  随着碳纤维产能的释放,将会出现采用价格较低的大丝束或者等级较低的碳纤维原丝替代小丝束碳纤维的情况,致使碳纤维布的质量鱼龙混杂,进而影响碳纤维加固的寿命,因此,通过正规渠道,选择高品质、质量稳定的碳纤维布,是避免碳纤维布加固“短命”问题的有效措施之一。


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