年产聚丙烯腈纤维

第３１卷第３期　２００８年６月　合成纤维工业　ＣＨＩＮＡ　ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　ＦＩＢＥＲ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２００８　

ＤＳＣ法研究聚丙烯腈纤维的环化反应动力学　

宋会青　温月芳　杨永岗“　王茂章　

（１．中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室，山西太原０３０００１　２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）　

摘　要：通过差示扫描量热（ＤＳＣ）法研究了聚丙烯腈（ＰＡＮ）纤维的热性能及其在不同升温速率下的环化　

反应动力学。结果表明：ＰＡＮ纤维在氮气气氛中只发生环化反应，ＤＳＣ曲线的放热峰尖而窄。根据Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ　

法得出其活化能为６６．８６　ｋＪ／ｔｏｏｌ，反应级数为１。由ＤＳＣ曲线及外推法得到升温速率为０时，其放热峰峰值　

为２５６．８　。随着稳定化时间的增加，ＰＡＮ纤维的环化度增大，纤维稳定化程度提高。　

关键词：聚丙烯腈纤维环化反应　动力学差式扫描量热法稳定化　

中图分类号：ＴＱ３４２．３１　文献识别码：Ａ　文章编号：１００１．００４１（２００８）０３－００１２—０３　

聚丙烯腈（ＰＡＮ）纤维是最适合制造碳纤维　

的三大原料之一＿】Ｊ。ＰＡＮ基碳纤维的生产过程　

包括聚合、纺丝、稳定化、炭化等步骤。ＰＡＮ纤维　

的稳定化是制备ＰＡＮ基碳纤维的关键步骤之一，　

决定着最终碳纤维的结构和性能。在此过程中，　

腈基产生热环化作用，其问的强有力的静电偶合　

作用被削弱，形成耐热稳定的梯形结构。　

环化反应是ＰＡＮ纤维在稳定化过程中发生　

的主要反应之一，在环化反应发生的同时，伴随着　

热量的变化，差式扫描量热（ＤＳＣ）分析是研究这　

种热变化的有效手段。张旺玺等　用ＤＳＣ研究　

了ＰＡＮ的共聚物及其原丝的热性能，得出共聚单　

体的种类和组成配比是影响稳定化过程的因素。　

孙瑾通过　ＤＳＣ法研究了各种ＰＡＮ纤维的热性　

能，由ＤＳＣ曲线求得了空气稳定化法所得稳定化　

纤维的环化度，研究认为：纤维的组成、结构、使用　

宁波化Ｉ　Ｎｉｎｇｂｏ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年钨１葫　

功能聚丙烯腈纤维的研究进展　

杨丹　，王金淳２，蔡萍莉　，米俊　，刘永维　，俞成内　

（１一Ｉ　海火学材料科学￣－ｊＴ．程学院，．Ｉ：：海２０１８００；２．解放军第四五五医院，．Ｉ：海２０００５２）　

摘要：介绍了聚丙烯腈纤维在合成、纺丝、表面处理和后整理过程中，对之进行物理或化学的改性处　理，使之具备某些特殊功能，着重介绍了聚丙烯腈纤维的抗静电性、抗起球性和阻燃性等效果。　关键词：聚丙烯腈纤维；改性；功能；纤维　中图分类号：ＴＱ３４２．３９文献标识码：Ａ　

０　绪论　聚丙烯腈纤维被称为人造羊毛，是代替羊毛的　

一种理想合成纤维，它具有较好的蓬松性、弹性、　

保暖性，但是其ＩＨＩ弹性、卷曲性与羊毛相比，仍存　在较大的差距【１】。目前，合成纤维的改性途径主要　

有两条：一是采用新的单体或合成方法制造新的成　

纤高聚物，以此来纺制新型纤维；■是对现有合成　

纤维进行改性，赋予其新的性能。但实践表明，开　发一种新型纤维需要很长的时间和花费大量的投　

资，而且在价格、生产技术方面尚－Ｉ，Ｈ‘　￣与已有的主　要品种进行竞争。如果用比较简单的物理、化学方　

法或加入添加剂对合成纤维进行改性，则具有投资　

少、收效快等优点。加之埘现有纤维制品在纺纱、　织物共至服装设计上进行创新，其效果更是引人入　

胜【２Ｊ。　义通过对聚丙烯腈纤维的功能化方法进行　归纳和总结，讨论对它进行功能化改性处理的研究　

和方法。　

１　聚丙烯腈纤维的功能化整理　１．１共聚法　

共聚法就是将其它单体加入到聚丙烯腈纤维　

的合成单体中，进行共聚制得高聚物。例如将含阻　燃元素的乙烯基化合物作为共聚单体，与丙烯腈及　

相应的柔弹性染色性单体进行共聚可实现阻燃改　

性的方法。卤素和磷系是目前应用最广的阻燃成　分，主要有氯乙烯（ＶＣ）、偏二一氯乙烯（ＶＤＣ）、　

乙烯基双（２一氯代乙基）磷酸酯、磷酸单烯丙基二　烷基酯等，还可包括其他阻燃成分，如氮、硅、硼、　锵等元素［３．４】。在聚丙烯腈纤维共聚体的合成过程　

聚丙烯腈纳米纤维的发展现状与展望 关键词：聚丙烯腈；静电纺丝；纳米纤维；活化；纳米碳纤维 摘 要：聚丙烯腈 (PAN)，一种以良好的稳定性和机械性能著称的聚合物，已经广泛应用于碳纳米纤维 (CNFs)的生产中，由于其环境友好性和商业可行性等诸多优良特点，近来很受关注。在生产碳纳米纤维 (CNFs)的众多单体中，由于聚丙烯腈的高含碳量和加工中的灵活性，以及腈类聚合物的阶梯型结构组成，碳纳米纤维 (CNFs)也很容易获得稳定的产品。由此可见，它们在电子、组织工程膜、过滤材料和高性能复合材料等领域有广泛的应用。本文综述了PAN和PAN预聚体是生产PAN碳纳米纤维(CNFs)聚合物原料中的混合物和各种复合材料。各种PAN的改性和PAN未来的前景在不同的科学技术学科领域都将得以研究。 1. 介绍 聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯腈的共聚物已经广泛地地在商业/技术开发领域研究了近一个世纪。PAN可被交联，但也可能存在不交联。PAN的交使其产生了一些重要的物理性能。比如不溶性和耐普通有机溶剂溶胀性。近来，相当大的努力一直致力于研究聚丙烯腈（PAN）的加工和纤维成型技术。在用于生产碳纳米纤维（碳纳米纤维）的各种不同预聚体中，聚丙烯腈是最常用的聚合物，由于梯形结构的腈类通过聚合形成；主要是由于其高的碳产率（高达56％）、弹性剪切最终使碳纳米纤维（CNF）产品容易获得稳定的结构。PAN的化学性质是非常重要，因为其在形成纳米碳纤维的不同应用中，包括高多孔结构化纳米碳纤维的预聚体的使用中表面存储电子和能量应用，以及在石墨增强丝线用于高强度和高刚度的有机复合材料中的应用。最近Inagaki等；介绍了化学和纳米碳纤维的应用科学技术发展研究主要限于日本。Barhate和罗摩克里希发表了纳米纤维作为过滤微小材料的过滤介质。李霞讨论关于静电技术生产纳米纤维的发展趋势。然而，据我们所知，关于PAN-based CNFs研究的不同的技术和PAN-based CNFs在诸多不同领域中的应用，如图1，对PAN基碳纳米纤维的整体批判性的评价没有过评论。各种PAN的改性作为一个有效的预聚体和他们的未来前景在不同聚丙烯腈纳米纤维的发展现状与展望

再生资源网

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本文摘自再生资源回收-变宝网（）

聚丙烯腈纤维的性能及特点

聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%（质量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。

一、聚丙烯腈纤维的性能

聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%，蓬松卷曲而柔软，保暖性比羊毛高15%，有合成羊毛之称。强度 22.1～48.5cN/tex，比羊毛高1～2.5倍。耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。纤维软化温度190～230℃。

二、聚丙烯腈纤维的作用

腈纶纤维有人造羊毛之称。具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点，根据不同用途的要求可纯纺或与天然纤维混纺，其纺织品被广泛地用于服装、装饰、产业等领域。

聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。聚丙烯腈纤维加工的膨体可以纯纺，或与粘胶纤维混纺。

三、聚丙烯腈纤维的特点对比

粘胶纤维(吸湿易染) 再生资源网

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是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。比重大，织物重，耐碱不耐酸。

用途广泛而且环保，几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、仿毛、混纺。

涤纶(挺括不皱)

特点：强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。具有“洗可穿”的特点。