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聚丙烯腈是由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。主要用於制聚丙烯腈纖維,聚丙烯腈纖維(俗稱晴綸)的強度並不高,耐磨性和抗疲勞性也較差。聚丙烯腈纖維的優點是耐候性和耐日晒性好,在室外放置18個月後還能保持原有強度的77%。它還耐化學試劑,特別是無機酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機試劑。

1 聚丙烯腈 -簡介

聚丙烯腈英文簡寫:PAN
聚丙烯腈是由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。

2 聚丙烯腈 -性質

聚丙烯腈外觀為白色粉末狀,密度為1.14~1.15g/cm ,加熱至220~300℃時軟化併發生分解。玻璃化轉變溫度:104℃
為白色或略帶黃色的不透明粉末;相對密度1.12,玻璃化溫度約90℃。它溶於二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、環丁碸、硝酸亞乙基酯等極性有機溶劑,還能溶於硫氰酸鹽、過氯酸鹽、氯化鋅、溴化鋰等無機鹽的濃水溶液,以及濃硝酸等特殊溶劑。它的軟化溫度和分解溫度很接近,加熱至200℃以上也不熔化,而是逐漸著色,以至碳化。

3 聚丙烯腈 -研發歷史

聚丙烯晴纖維的研究始於30年代。1931年德國法本公司的Rain首次製造了聚丙烯腈(PAN),但由於此種聚合物不溶於大多數有機、無機溶劑,且熔融溫度高於分解溫度,所以無法採用當時已知的溶液紡絲及熔融法紡絲,PAN未能製成纖維。40年代,PAN纖維首先由杜邦公司實現了工業化。

4 聚丙烯腈 -生產規模

聚丙烯腈纖維是指由聚丙烯腈紡制的纖維或丙烯腈含量佔85%以上的共聚物紡制而成的纖維。2000年世界聚丙烯腈纖維產量2.6685Mt,中國聚丙烯腈纖維產量473.7kt。

5 聚丙烯腈 -生產技術

聚丙烯腈聚丙烯腈纖維

聚丙烯腈纖維有多種不同的生產方法,形成了各具特點的工藝路線。這些工藝路線的共同點是:採用溶液(濕法和干法)紡絲方法,有相應的溶劑回收處理等。這些工藝路線的不同點是:不同的共聚物組成;不同的聚合(非均相沉澱聚合或均相聚合)方法;不同的紡絲溶劑(可採用二甲基甲醯胺,二甲基乙醯胺,二甲基亞碸,碳酸乙烯酯,硫氰酸鈉,硝酸,氯化鋅等):不同的紡絲方法(濕法或干法紡絲,濕法中採用不同凝固浴);不同的牽伸、后處理工藝;不同的溶劑回收工藝。各種工藝中,最主要的因素是溶劑,不同的溶劑決定了紡絲液的製備條件、紡絲條件、溶劑回收方法和廢水處理方法等一系列工藝特點,也影響到防火、防毒及設備選材等許多方面。

6 聚丙烯腈 -產品應用

聚丙烯腈聚丙烯腈纖維

聚丙烯腈纖維(俗稱晴綸)的強度並不高,耐磨性和抗疲勞性也較差。聚丙烯腈纖維的優點是耐候性和耐日晒性好,在室外放置18個月後還能保持原有強度的77%。它還耐化學試劑,特別是無機酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機試劑。聚丙烯腈對鹼不穩定,遇鹼易著色,在80℃以上的濃鹼中能水解為聚丙烯酸鈉。在回彈性和捲曲性方面,與羊毛存在很大的差距。隨著合成纖維生產技術的不斷發展,複合聚丙烯腈纖維以及各種改性聚丙烯腈相繼出現,如高收縮、抗起球、親水、抗靜電、阻燃、細纖度、異型截面等品種都已有商品生產。

聚丙烯腈纖維廣泛用來代替羊毛,或與羊毛混紡製成毛織物等,可代替部分羊毛製作毛毯和地毯等織物,還可作為室外織物,如滑雪外衣、船帆、軍用帆布、帳篷等。

聚丙烯腈中空纖維膜具有透析、超濾、反滲透和微過濾等功能,可用於醫用器具、人工器官、超純水製造、污水處理和回用等。

共聚單體含量盡量降低的普通腈綸,經預氧化和碳化,可獲得含碳量93%左右的耐1000℃高溫碳纖維。

7 聚丙烯腈 -研發趨勢

聚苯烯腈纖維的研發趨勢,可以歸納為二個方面;其一,是新成纖工藝研究,如採用增塑劑法,合成聚丙烯腈共聚物,以期降低聚丙烯腈大分子間的相互作用從而降低聚合物的熔點,來採用熔融紡織工藝或提高幹噴濕紡工藝中紡絲漿液的濃度,達到提高成纖后原絲力學性能的目的。其二,是研究聚丙烯腈纖維的新品種,例如阻燃性聚丙烯腈纖維,高收縮性聚丙烯腈纖維,聚丙烯腈纖維紡絲過程中的在線著色技術,抗靜電聚丙烯腈纖維,高吸水率聚丙烯腈纖維,細旦絲纖維,複合聚丙烯腈纖維,抗菌防臭聚丙烯腈纖維,遠紅外聚丙烯腈纖維,高強高模聚丙烯腈纖維等。

8 聚丙烯腈 -用途

聚丙烯腈主要用於製造合成纖維(如腈綸)。用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物仿製的合成纖維。聚丙烯腈纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司於20世紀40年代研製成功純聚丙烯腈纖維(商品名為奧綸),因染色困難、易原纖化,一直未投入工業化生產。後來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎上,腈綸才得以實現工業化生產。各個國家有不同的商品名,如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸,英國有考特爾,日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。腈綸密度一般為1.16~1.18克/厘米3,標準回潮率為1.0%~2.5%。纖維的特點是蓬鬆性和保暖性好,手感柔軟,並具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維,俗稱人造羊毛;制毛線、針織物(純紡或與羊毛混紡)和機織物,尤其適宜作室內裝飾布,如窗帘等。在材料學中常以聚丙烯腈為基體來合成多空材料,例如PAN基活性炭。

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