聚丙烯腈纤维介绍
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聚丙烯腈纤维分子式
探秘聚丙烯腈纤维的神奇世界
聚丙烯腈纤维（PPAN）是一种合成纤维，其特点是强度高、耐磨损、抗紫外线辐射、不易变形、耐高温、不易老化等。
这种纤维的分
子式是(C3H3N)n，由于它是由丙烯腈单体经过聚合反应制得，所以又
称为丙烯腈纤维。
它主要应用于特种纺织品、产业过滤、环保材料等
领域。
作为一种功能性纤维，PPAN的应用领域非常广泛。
在特种纺织品
方面，PPAN纤维通常被用于防弹面料、防切割手套、防火罩、防静电
服装和军用防护服等。
在产业过滤领域，PPAN的无机纤维后处理能力
很强，可以用于各种过滤器、净化器和分离器中。
在环保材料领域，PPAN的烟气净化性能得到了广泛应用，被广泛用于工业烟气处理中。
PPAN的优越性能除了来自于其分子式，更是取决于它的纤维结构。
PPAN纤维具有“颗粒聚合-拉伸-固化”三个主要阶段的特殊制备工艺，因此能形成更为紧密、均匀、不规则的纤维结构，以达到更高的强度、延伸和热稳定性。
总之，PPAN纤维在现代工业生产中具有不可替代的地位。
我们相信，随着技术的不断发展，这种神奇纤维将在更多的领域发挥更大的
作用。
聚丙烯腈用途
聚丙烯腈用途一、简介聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称PAN）是一种无色或浅黄色的高分子有机化合物，具有优异的物理性能和化学稳定性。
它是一种重要的合成纤维原料，广泛应用于纺织、电子、环保等领域。
二、纺织行业中的应用1. 制作服装聚丙烯腈纤维具有优异的柔软性和耐磨性，可以制作高档运动服、休闲服等。
此外，它还可以与其他材料混纺，如与棉混纺可制作舒适的内衣；与涤纶混纺可制作防静电工作服等。
2. 制作家居用品聚丙烯腈纤维具有良好的吸湿性和透气性，在家居用品中也得到了广泛应用。
如床上用品、窗帘等。
3. 制作工业用品聚丙烯腈纤维具有耐酸碱、耐高温等特点，在工业领域也有着广泛应用。
如过滤材料、防护服等。
三、电子行业中的应用1. 制作电缆聚丙烯腈纤维具有良好的绝缘性能和耐磨性，可以制作高档电缆。
2. 制作电池隔膜聚丙烯腈纤维具有优异的化学稳定性和电化学性能，适合用于制作锂离子电池、铅酸电池等隔膜。
四、环保领域中的应用1. 制作空气过滤器聚丙烯腈纤维具有优异的吸附能力和过滤效果，可以制作高效空气过滤器，用于净化室内空气。
2. 制作水处理设备聚丙烯腈纤维具有良好的耐酸碱性和抗菌性能，可以制作水处理设备中的滤芯、反渗透膜等部件。
五、其他领域中的应用1. 制作航空航天材料聚丙烯腈纤维具有轻质高强度、抗辐射等特点，在航空航天领域也得到了广泛应用。
如制作飞机结构材料、航天器外壳等。
2. 制作医疗用品聚丙烯腈纤维具有良好的生物相容性和抗菌性能，在医疗领域中也有一定应用。
如制作医用面罩、手术衣等。
六、总结聚丙烯腈作为一种优异的高分子有机化合物，具有广泛的应用前景。
在纺织、电子、环保等领域中都有着重要的应用价值。
未来随着科技的不断进步，聚丙烯腈在更多领域中也将得到更广泛的应用。
聚丙烯腈纤维
聚丙烯腈纤维之物理化学性质及其应用与发展一、前言聚丙烯腈纤维，学名Polyacrylonitril，商品名为Acrylic，大陆称为腈纶。
聚丙烯腈纤维为今日已工业化之合成纤维中，最多采多姿的纤维。
聚丙烯腈纤维的定义为“属一种人造纤维形成这种纤维的物质是任何长练的聚合体所组成的，此聚合体至少含有85%以上之聚丙烯腈成分”。
而经改质过的聚丙烯腈纤维称为改质聚丙烯腈纤维(modacrylic fiber)，其中聚丙烯腈成分占85%以下但至少须含有35%以上(Textile Fiber Product Identification Act 1960)。
聚丙烯腈纤维之分类聚丙烯腈纤维为高熔点之聚合物，例如奥隆(Orlon)之熔点为238℃~249℃，聚丙烯腈纤维之熔点约在240℃左右，故加热至融点时容易变质，不能融熔纺丝，一班均采用融液纺丝法。
早期因为无适当的溶剂，对于溶剂的选择上，为最大的问题点。
直到1948年，美国杜邦公司(Du pont)发现DMF(dimethyl formamide二甲基甲酰胺)为聚丙烯腈纤维之最佳的溶剂，而在1950年大量生产，命名为奥隆(Orlon)。
因为聚丙烯腈单独聚合时染色较不易，故除了奥隆及极少数商品之外，现在市场上出售的聚丙烯腈纤维皆为其共聚合物(copolymer)。
例如维尼龙N为丙烯腈与醋酸乙烯酯，压克力隆为丙烯腈与苯乙烯之共聚合物。
而共聚合之意义在于强化物理性质与改善染色性(导入染色座席使盐基性染料可染或酸性染料可染)，但各个制造厂商对于所使用之共聚合原料均极端的保守秘密，不做任何明确的说明。
纯粹聚丙烯腈纤维具有甚高的强度，而改质的聚丙烯腈纤维则强度较低，与黏液嫘萦差不多。
各种聚丙烯腈纤维的纵侧面都很类似，唯有截面的形状有异。
Orlon截面之形态 Orlon纵侧面之形态Acrilan截面之形态 Acrilan纵侧面之形态特有特有性质(1)短纤维柔软、蓬松，有像羊毛般给人温暖的感觉。
聚丙烯腈纤维宣传资料
聚丙烯腈纤维
产品介绍：
聚丙烯腈纤维是用于水泥和沥青混凝土增强的纤维产品。
聚丙烯腈纤维比聚丙烯纤维有更高的抗拉强度，更好的抗紫外线能力和耐高温耐严寒能力，可以明显地减少水泥混凝土的早期开裂，增强防渗性能。
并能显著提高水泥混凝土的韧性和强度，增强其防冻能力，延长使用寿命。
该产品用于沥青混凝土，能提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性。
聚丙烯腈纤维在混凝土中的多用途已经受到业界广泛的关注，前景广阔。
聚丙烯腈纤维性能参数：
主要功能：
提高水泥混凝土防开裂性能和防渗性能，提高耐用性；
提高水泥混凝土的韧性和强度
提高沥青混凝土的高温稳定性
提高沥青混凝土的低温抗裂性
提高沥青混凝土的耐久性和抗疲劳性
提高沥青混凝土的水稳定性以及韧性
应用范围：
水泥混凝土：
水泥混凝土路面和防护栏水利水电工程大坝
飞机场跑到、停机坪路面喷射 / 泵送混凝土
地下室侧墙、底板和屋顶防水蓄水池、游泳池、腐化池
立交桥、桥墩仓库、楼房内外砂浆抹面
水泥预制板、构件
沥青混凝土：
新旧沥青混凝土路面罩面
桥面铺设沥青混凝土磨耗层、气膜层
旧沥青路面和旧水泥路面的薄层沥青混凝土罩面
机场跑道与停机坪的加强
路面补强和修复、路沿加强
掺量设计：
水泥混凝土中的掺量：
1 、一般每立方米砂浆、混凝土纤维掺量为 0.6 -1.2kg ；
2 、根据砂料、石料、水泥用量的变化及工程对抗裂的要求，可适当调整纤维掺量，最高掺量为 1.5kg /m
3 。
沥青混凝土中的掺量：
1．用于高等级公路：
青混合料。
聚丙烯腈纤维介绍
二、丙烯腈的聚合
完成聚合后的浆液由釜顶出料，通往脱单体塔。 脱单体后的浆液被送入后续的脱泡工段。
均相溶液聚合的优点是省去分离聚合物的沉淀、 过滤和烘干等过程，但对原料的纯度要求较高，对 原液的质量控制和检测难度较大。
二、丙烯腈的聚合
(三)丙烯腈的水相沉淀聚合（图5－2）
丙烯腈等单体可溶于水，PAN则不溶于水而沉淀。
部发生歪扭和曲折。
三、聚丙烯腈的结构和性质
2 PAN的三种不同聚集状态
x射线图发现，这种不规则螺旋状大分子在整个 纤维中的堆砌，就有序区来说，它的序态还是有缺 陷的，还未达到结晶高聚物晶区的规整程度。这是 由于这种螺旋体的歪曲和曲折，并且没有一定螺距， 所以不能整齐堆砌成较完整的晶体，通常称为“准 晶”。但就无序区来说，它的序态又高于一般高分 子物的无定形区的规整程度。因此，聚丙烯腈具有 三种不同的聚集状态，即非晶相的低序态，非晶相 中序态和准晶相高序态。
事实上， PAN纤维
中的大分子并不完全如
图所示那样是有规则的 螺旋状分子，而是具有 不规则曲折和扭转的分 子，是由于氰基的存在。 氰基中的碳原子带正电 荷，氮原子带负电荷，
所以把氰基称为偶极子。
三、聚丙烯腈的结构和性质
在同一大分子上氰基间
因极性方向相同而互相排
斥，而相邻大分子间的氰 基则因极性方向相反而互 相吸引(偶极子力)，由于这 种很大的斥力和引力的相 互作用，使大分子活动受 到极大的阻碍，而在它局
非均相溶液聚合—所用介质（水或溶剂）只能溶 解或部分溶解单体，而不能溶解所得到的聚合物， 在聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经 分离后需用合适的溶剂再溶解，方可制成纺丝原 液，此法称为腈纶生产的两步法。因非均相聚合 的介质通常采用水，所以又称为水相聚合法。 由此可见，溶液聚合主要有三大部分：单体、 引发剂和溶剂。
建筑用工程纤维之聚丙烯腈纤维说明
建筑用工程纤维之聚丙烯腈纤维介绍博特(BOT)系列产品1.什么是聚丙烯腈纤维?聚丙烯腈纤维是一种专门用于沥青混凝土或水泥混凝土中起到增强防裂作用的新型加筋纤维，它又称腈纶纤维，是由100%聚丙烯腈树脂经特殊工艺加工而成的合成纤维。
作为混凝土的次要加筋材料，聚丙烯腈纤维可明显地提高混凝土的韧性及抗冲击性能，并有效地阻止裂缝的产生和发展，提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能，另外，作为加强沥青混凝土的专用纤维产品，它不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性、疲劳耐久性，并且具有低温防裂和防止反射裂缝的性能，有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度。
它在混凝土中的巨大作用和使用前景已经越来越被工程界所认识和接受。
2.聚丙烯腈纤维常见类型聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯网状纤维、聚酯纤维、纤维素纤维、建筑用木质纤维、路用木质纤维、颗粒状木质纤维、高性能塑钢纤维、钢纤维、抗车辙剂、矿物质纤维、微硅粉等3.聚丙烯腈纤维作为混凝土的次要加筋材料，聚丙烯腈纤维可明显地提高混凝土的韧性及抗冲压性能，并有效地阻止裂缝的产生和发展，提高混凝土的抗渗性、抗冻性等耐久性能。
另外作为加强沥青混凝土的产业用纤维产品，它不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性，疲劳耐久性，并且具有低温防裂和防止反射裂缝的性能。
有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度。
它在混凝土中的巨大作用和使用前景已经越来越被工程界所认识和接受。
4.聚丙烯腈纤维的物理参数：化学成分：聚丙烯腈类型：集束状单丝颜色：淡黄色自然色比重：1.18g/m³长度：6-19mm(可调)直径：12±3um熔点：220℃燃点：580℃拉伸强度：≥450MPa弹性模量：≥7.0GPa断裂伸长率：15-26%耐酸碱性：强自分散性：好安全性：安全无毒5.产品用途：新建沥青路面、桥面、旧水泥路面罩面、旧沥青路面罩面、局部损坏路面修补。
添加量：用于高等级公路路面，1.5-2.5kg/吨沥青混合料，适用于昼夜交通量3000-80000用于桥面磨耗层，2.0-3.5kg/吨沥青混合料。
聚丙烯腈的结构简式-概述说明以及解释
聚丙烯腈的结构简式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚丙烯腈是一种重要的合成纤维材料，也是丙烯腈单体聚合得到的聚合物。
它具有优异的物理性质和化学性质，广泛应用于纺织、化工等领域。
聚丙烯腈的化学结构中含有酰胺基团，使得其具有良好的强度、耐久性、抗静电性和抗皱性等特点。
此外，聚丙烯腈还可以通过进一步的化学反应和处理获得其他功能性纤维，如碳纤维，增加了其应用的多样性。
本文将对聚丙烯腈的化学结构、物理性质以及应用领域进行详细介绍，并展望其未来可能的发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称PAN）为研究对象，探讨它的结构简式、物理性质及应用领域。
具体而言，文章将分为三个主要部分。
第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将简单介绍聚丙烯腈的基本情况，以及其在化学和材料领域的重要性。
文章结构一节将解释整篇文章的组织框架，说明各部分的主要内容。
目的一节将明确本文的主要研究目标和意义。
第二部分为正文部分，主要包括聚丙烯腈的化学结构、物理性质及应用领域三个小节。
在聚丙烯腈的化学结构一节中，将详细介绍聚丙烯腈的分子结构、化学键以及聚合方式。
聚丙烯腈的物理性质一节将涵盖其热力学性质、力学性能、光学性质等方面的内容。
在聚丙烯腈的应用领域一节中，将探讨聚丙烯腈在纺织、医药、电子等领域的广泛应用和发展前景。
第三部分为结论部分，将主要包括总结聚丙烯腈的结构简式、对聚丙烯腈的未来发展进行展望以及结束语。
总结聚丙烯腈的结构简式一节将回顾本文中所提及的聚丙烯腈的化学结构，并概括其主要特点。
对聚丙烯腈的未来发展进行展望一节将探讨聚丙烯腈在新材料、新技术等方向的发展前景，并提出相关建议和展望。
最后，结束语将对本文的研究进行总结，并提出对读者的期望。
通过以上结构的安排，本文将全面介绍聚丙烯腈的结构简式、物理性质及其应用领域，为读者提供一份关于聚丙烯腈的综合性参考文献。
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是一种合成纤维材料，通常简称为PAN纤维。
它的主要成分
是聚丙烯腈。
聚丙烯腈是一种聚合物，是由丙烯腈单体经过聚合反应制得的高分子化合物。
聚丙烯腈的化学结构
聚丙烯腈的化学结构如下所示：
[-CH2-CH(CN)-]n
其中，n代表重复单元的个数，它们通过共价键连接在一起形成了聚合物链。
聚丙烯腈具有线性结构，聚合反应中每个丙烯腈单体的腈基（-CN）与相邻单体的
丙烯基（-CH2-CH-）发生共价键连接，形成了聚丙烯腈的链状结构。
物理性质
聚丙烯腈纤维具有优良的物理性质，如高强度、高耐磨性、柔软光滑等，适用
于纺织品、工程材料等领域。
由于聚丙烯腈分子中含有大量的氰基（-CN），在纤
维结构中具有较强的极性，使聚丙烯腈纤维易于与染料或其他物质相互作用，具有良好的着色性。
制备方法
聚丙烯腈纤维的制备方法主要包括丙烯腈的聚合反应、拉丝和纺纱成纤等工艺。
首先，将丙烯腈单体在适当的催化剂作用下进行聚合反应，生成聚丙烯腈高分子化合物。
然后，通过将聚丙烯腈熔融或溶解后进行拉丝，形成纤维。
最后，对纤维进行纺纱成薄、细的纱线，用于织造或其他用途。
聚丙烯腈纤维因其化学稳定性、耐热性、抗腐蚀性等优良性质，被广泛应用于
纺织、医疗、电子、建筑等领域。
其成分简单明确，在工业生产和应用中具有重要的地位和价值。
聚丙烯腈系纤维
聚丙烯腈系纤维性质和用途：聚丙烯腈纤维的密度一般为 1.16～1.18克/厘米3，标准回潮率为1.0～2.5％。
纤维的特点是蓬松性好，保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。
普通聚丙烯腈短纤维的断裂强度为2.4～3.7克／旦，断裂伸长为26～44％。
主要用作毛线、针织物（纯纺或与羊毛混纺）和机织物，特别适用于作室内装饰布，如窗帘。
丙烯腈系纤维的新品种有具有永久立体卷曲的复合纤维和具有多孔结构的高吸水性纤维，联邦德国商品名叫杜诺瓦，日本称阿奎纶,穿着舒适,适于做运动衣；还有抗燃、阻燃纤维、高收缩纤维等。
聚丙烯腈中空纤维可用作人工肾脏透析器的材料。
聚丙烯腈纤维是生产碳纤维的主要原料，它的共聚组分与一般聚丙烯腈纤维不同,多为二元共聚，且第二组分含量小,经预氧化、炭化、石墨化处理可分别制成耐1000℃的碳纤维和耐3000℃的石墨纤维。
制备：聚丙烯腈的原料可从石油、天然气、煤和电石中制取。
由丙烯、液氨以及氧气在400～500℃下发生气、固相催化反应的方法称丙烯氨氧化法。
丙烯腈的聚合大多采用溶液法，根据所用溶剂的不同分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。
均相溶液聚合所用的溶剂既能溶解单体，又能溶解反应所生成的聚合体，反应完毕后，聚合液可直接用于纺丝，故又称腈纶生产一步法。
如以浓硫氰酸钠水溶液、浓氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺 (DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂聚合，则可采用均相溶液聚合。
非均相聚合所用的介质只能溶解或部分溶解单体,而不能溶解聚合体,在聚合过程中聚合体不断地呈絮状沉淀析出，经分离再溶解于溶剂中制成纺丝溶液，称为腈纶生产二步法。
因非均相聚合介质在大多数情况下都使用水，又称为水相聚合法。
聚合时根据溶剂不同选用不同的引发剂，例如使用硫氰酸钠和二甲基亚砜溶剂时常用偶氮二异丁腈作为引发剂；在水相聚合时则用氧化还原引发体系。
为防止聚合体产生颜色，在聚合过程中加入少量的还原剂或其他添加剂，如二氧化碳脲、氯化亚锡等，以提高纤维的白度。
聚丙烯腈纤维(共62张PPT)
按工艺路线分为：先水洗后拉伸或先拉伸后水洗 两种类型。后加工路线较多，归纳起来，可分 为5种。
湿法纺丝及后处理工艺流程图
先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。 如初生纤维不经预热处理直接蒸汽或沸水拉伸，纤维物理机械性能较差；
在高倍拉伸前，应对冻胶体的初生纤维进行预热浴处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单 元之间的作用力，为进一步的高倍拉伸创造条件。
拉伸
喷丝头拉伸率 －58%～－65％。 刚凝固的纤维是高度
溶胀的冻胶体，一般采取喷丝头负拉伸。
喷丝头拉伸率
VLV010% 0 a V0
V0，VL分别为纺丝原液挤出速度和初生纤
维在第一导辊上的卷取速度 。
熔体纺丝喷丝头拉伸率 PET〔POY〕130～
140； PP：60。
先预拉伸，后高倍拉伸。预拉伸2倍左右，总拉伸8～ 11倍。
反响热容易控制，聚合产物的相对分子质量分布 较窄。
工艺流程
AN MA
NaOH 无离子水
水溶液→聚合→终止反响→真空过滤→烘干和粉碎→聚合物粉末
HNO3
引发剂 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－复原引
发剂。 在碱性条件下十分稳定，不会引
发聚合反响，其水溶液的PH值在8～9之间，不会 发生分解。只有在pH<4.5时才能分解为自由基， 引发聚合反响最正确pH值是1.9～2.2。聚合时一般 参加HNO3或H2SO4使体系成为强酸性。
⑵纺丝成形
湿法纺丝成形机理 凝固介质：PAN可以采用不同溶剂制备纺
丝原液。湿法纺丝时，一般都用溶剂的水溶液 作为凝固浴。
双扩散
纺丝液由喷丝头喷出进入凝固浴后，原液细
流的外表首先与凝固浴接触，很快凝固成一层膜，凝固
浴中的凝固剂〔水〕不断通过这一皮层扩散到细流内部
湿法纺丝及后处理工艺流程图
先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。 如初生纤维不经预热处理直接蒸汽或沸水拉伸，纤维物理机械性能较差；
在高倍拉伸前，应对冻胶体的初生纤维进行预热浴处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单 元之间的作用力，为进一步的高倍拉伸创造条件。
拉伸
喷丝头拉伸率 －58%～－65％。 刚凝固的纤维是高度
溶胀的冻胶体，一般采取喷丝头负拉伸。
喷丝头拉伸率
VLV010% 0 a V0
V0，VL分别为纺丝原液挤出速度和初生纤
维在第一导辊上的卷取速度 。
熔体纺丝喷丝头拉伸率 PET〔POY〕130～
140； PP：60。
先预拉伸，后高倍拉伸。预拉伸2倍左右，总拉伸8～ 11倍。
反响热容易控制，聚合产物的相对分子质量分布 较窄。
工艺流程
AN MA
NaOH 无离子水
水溶液→聚合→终止反响→真空过滤→烘干和粉碎→聚合物粉末
HNO3
引发剂 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－复原引
发剂。 在碱性条件下十分稳定，不会引
发聚合反响，其水溶液的PH值在8～9之间，不会 发生分解。只有在pH<4.5时才能分解为自由基， 引发聚合反响最正确pH值是1.9～2.2。聚合时一般 参加HNO3或H2SO4使体系成为强酸性。
⑵纺丝成形
湿法纺丝成形机理 凝固介质：PAN可以采用不同溶剂制备纺
丝原液。湿法纺丝时，一般都用溶剂的水溶液 作为凝固浴。
双扩散
纺丝液由喷丝头喷出进入凝固浴后，原液细
流的外表首先与凝固浴接触，很快凝固成一层膜，凝固
浴中的凝固剂〔水〕不断通过这一皮层扩散到细流内部
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第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的 柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感，提高染 料向纤维内部的扩散速度，在一定程度上改善纤维的 染色性。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、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。
12
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二、丙烯腈的聚合
第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，以 增加纤维对染料的亲和力，可制得色谱齐全，颜色鲜 艳，染色牢度好的纤维，并使纤维不会因热处理等高 温过程而发黄。
10
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二、丙烯腈的聚合
2 引发剂 三类因不同溶剂路线和不同的聚合方法对引发
剂的选择但有所不同。
有 偶 氧机 氮 化氧 类 还N化 ： 原 aS物 体 C溶N类 系 剂： ： 合 路水 法 线相 （聚 均相 合溶 ）液
11
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二、丙烯腈的聚合
3 单体
纯聚丙烯腈纤维的产量较低，均作工业用途。聚丙 烯腈纤维大多数以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其 中丙烯腈占88～95％；第二单体含量为4～10％；第 三单体为0.3～2.0％。
作为聚丙烯腈纤维原料的丙烯腈，少量杂质的存 在可明显影响聚合反应和成品质量，因此，除水外 的各类杂质(如醛、氢氰酸、不挥发组分及铁等)的 总含量不得超过0.005％。
7
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二、丙烯腈的聚合
（一）聚合方法概述 1 聚合方法分类
丙烯腈的聚合属自由基型链式反应，实际生产 中大多采用溶液聚合。什么叫溶液聚合? 单体和引 发剂溶于适当的溶剂中的聚合称为溶液聚合。根据 所用溶剂的不同，可分为:均相溶液聚合和非均相溶 液聚合。
5
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第一节 聚丙烯腈纤维原料
6
.
一、丙烯腈的合成及其性质
丙烯腈(CH2=CH－CN)，是合成聚丙烯腈的单体。 目前，丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中最主要的生产 方法。使丙烯在氨、空气与水的存在下，用钼酸铋 与锑酸双氧铀作催化剂，在沸腾床上于450℃、 150kPa下反应，反应式如下：
H2C=CHCH3 + NH3+ 3/2O2 4催5化0℃剂CH2=CH－CN + H2O
聚丙烯腈纤维
1
.
本章重点： 掌握丙烯腈聚合、原液制备的原理及工艺、
湿法纺丝的特点、湿法纺丝纤维成形原理。
2
.
聚丙烯腈纤维（acrylic fibres）是指由聚丙烯腈或丙 烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。 如果聚合物中内丙烯腈含量占35～85％、其他共聚 单体含量占15～65％，则这种共聚物制成的纤维被 称为改性聚丙烯腈纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品 名为腈纶。目前其产量在合纤中仅次于聚酯纤维、 聚酰胺纤维和聚丙烯纤维，居第四位，占合纤8％。
20世纪30年代初期，就已着手聚丙烯腈纤维的生产 试验，直至1 950年，聚丙烯腈纤维才正式投入大生 产。
3
.
最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈(PAN)制成，故染 色困难，且弹性较差，仅作为工业用纤维。后来开 发出丙烯腈与烯基化合物组成的二元或三元共聚物， 改善了聚合体的可纺性和纤维的染色性。其后又研 制成功丙烯氨氧化法制丙烯腈新方法，才使聚丙烯 腈纤维工业得以迅速发展。
8
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二、丙烯腈的聚合
均相溶液聚合—所用溶剂既能溶解单体，又能溶 解反应生成物，反应完毕后，所得的聚合液可直 接用于纺丝，故又称腈纶生产一步法。丙烯腈聚 合所用溶剂主要有硫氰酸钠(NaSCN)浓水溶液、氯 化锌(ZnCl2)浓水溶液、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲 基亚砜胺(DMSO)等。
9
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二、丙烯腈的聚合
非均相溶液聚合—所用介质（水或溶剂）只能溶 解或部分溶解单体，而不能溶解所得到的聚合物， 在聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经 分离后需用合适的溶剂再溶解，方可制成纺丝原 液，此法称为腈纶生产的两步法。因非均相聚合 的介质通常采用水，所以又称为水相聚合法。
由此可见，溶液聚合主要有三大部分：单体、 引发剂和溶剂。
第三单体为离子型，分两大类：一类是对阳离子染 料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺 酸钠、甲基丙烯磺酸钠等；另一类是对酸性染料有亲 和力，含有氨基，酰胺基，吡啶基等的单体。此外， 为使聚合产物具有合适的分子量，在丙烯腈聚合过程 中还需加入分子量调节剂（如异丙醇）、终止剂(如乙 二胺四乙酸四钠盐)和浅色剂(如二氧化的聚合
(二)丙烯腈的均相溶液聚合（图5－1流程简图）
丙烯腈等单体及PAN均溶于同种溶剂－ NaSCN；
单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯 (MA)、第三单体衣康酸(ITA)；
引发剂：偶氮二异丁腈(AIBN)；
溶剂：48.8％硫氰酸钠(NaSCN)；
浅色剂：二氧化硫脲(TUD)；
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聚丙烯腈纤维具有羊毛的特性（有合成羊毛之称）， 蓬松性和保暖性好，手感柔软、防霉，防蛀。并有非 常优越的耐光性和耐辐射性。
近年来，为了适应某些特殊用途的需要，通过化学和 物理改性方法，制成具有特殊性能或功能的改性聚丙 烯腈纤维，如具有永久性立体卷曲的复合纤维和具有 多孔结构的高吸水纤维；还有阻燃、抗静电、高收缩、 染色性和耐热性良好的纤维。中空聚丙烯腈纤维可作 为血液净化器的材料。聚丙烯腈纤维还可作为生产碳 纤维的原丝，可分别制成耐高温的预顶氧化纤维、耐 1000℃的碳纤维、以及耐3000℃的石墨纤维。
分子量调节剂：异丙醇(IPA)；
单体转化率：55～70％，中转化率；
平均分子量：60000～8001500。
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二、丙烯腈的聚合
完成聚合后的浆液由釜顶出料，通往脱单体塔。 脱单体后的浆液被送入后续的脱泡工段。
均相溶液聚合的优点是省去分离聚合物的沉淀、 过滤和烘干等过程，但对原料的纯度要求较高，对 原液的质量控制和检测难度较大。
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二、丙烯腈的聚合
(三)丙烯腈的水相沉淀聚合（图5－2） 丙烯腈等单体可溶于水，PAN则不溶于水而沉淀。 单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、 第三单体衣康酸(ITA)； 引发剂：硫酸亚铁铵－过硫酸钾、活化NaHSO3； 溶剂：无离子水； 转化率：70～80％； 终止剂：乙二胺四乙酸四钠盐； 由引发剂与活化剂相互作用产生的自由基，引发丙烯 腈聚合反应及对反应速度、17 聚合物分子量的有效控制。.
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二、丙烯腈的聚合
4 转化率 丙烯腈的聚合一般控制三种转化率：低转化率
(50～55％)，中转化率(70～75％)和高转化率(95％ 以上)。在硫氰酸钠为溶剂的腈纶一步法生产中，通 常只用低或中转化率。水相沉淀聚合时转化率较高， 可达70～80％。在以硝酸及二甲基亚砜为溶剂的腈 纶一步法生产中，可采用高转化率。
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二、丙烯腈的聚合
第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，以 增加纤维对染料的亲和力，可制得色谱齐全，颜色鲜 艳，染色牢度好的纤维，并使纤维不会因热处理等高 温过程而发黄。
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二、丙烯腈的聚合
2 引发剂 三类因不同溶剂路线和不同的聚合方法对引发
剂的选择但有所不同。
有 偶 氧机 氮 化氧 类 还N化 ： 原 aS物 体 C溶N类 系 剂： ： 合 路水 法 线相 （聚 均相 合溶 ）液
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二、丙烯腈的聚合
3 单体
纯聚丙烯腈纤维的产量较低，均作工业用途。聚丙 烯腈纤维大多数以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其 中丙烯腈占88～95％；第二单体含量为4～10％；第 三单体为0.3～2.0％。
作为聚丙烯腈纤维原料的丙烯腈，少量杂质的存 在可明显影响聚合反应和成品质量，因此，除水外 的各类杂质(如醛、氢氰酸、不挥发组分及铁等)的 总含量不得超过0.005％。
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二、丙烯腈的聚合
（一）聚合方法概述 1 聚合方法分类
丙烯腈的聚合属自由基型链式反应，实际生产 中大多采用溶液聚合。什么叫溶液聚合? 单体和引 发剂溶于适当的溶剂中的聚合称为溶液聚合。根据 所用溶剂的不同，可分为:均相溶液聚合和非均相溶 液聚合。
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第一节 聚丙烯腈纤维原料
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一、丙烯腈的合成及其性质
丙烯腈(CH2=CH－CN)，是合成聚丙烯腈的单体。 目前，丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中最主要的生产 方法。使丙烯在氨、空气与水的存在下，用钼酸铋 与锑酸双氧铀作催化剂，在沸腾床上于450℃、 150kPa下反应，反应式如下：
H2C=CHCH3 + NH3+ 3/2O2 4催5化0℃剂CH2=CH－CN + H2O
聚丙烯腈纤维
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本章重点： 掌握丙烯腈聚合、原液制备的原理及工艺、
湿法纺丝的特点、湿法纺丝纤维成形原理。
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聚丙烯腈纤维（acrylic fibres）是指由聚丙烯腈或丙 烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。 如果聚合物中内丙烯腈含量占35～85％、其他共聚 单体含量占15～65％，则这种共聚物制成的纤维被 称为改性聚丙烯腈纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品 名为腈纶。目前其产量在合纤中仅次于聚酯纤维、 聚酰胺纤维和聚丙烯纤维，居第四位，占合纤8％。
20世纪30年代初期，就已着手聚丙烯腈纤维的生产 试验，直至1 950年，聚丙烯腈纤维才正式投入大生 产。
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最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈(PAN)制成，故染 色困难，且弹性较差，仅作为工业用纤维。后来开 发出丙烯腈与烯基化合物组成的二元或三元共聚物， 改善了聚合体的可纺性和纤维的染色性。其后又研 制成功丙烯氨氧化法制丙烯腈新方法，才使聚丙烯 腈纤维工业得以迅速发展。
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二、丙烯腈的聚合
均相溶液聚合—所用溶剂既能溶解单体，又能溶 解反应生成物，反应完毕后，所得的聚合液可直 接用于纺丝，故又称腈纶生产一步法。丙烯腈聚 合所用溶剂主要有硫氰酸钠(NaSCN)浓水溶液、氯 化锌(ZnCl2)浓水溶液、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲 基亚砜胺(DMSO)等。
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二、丙烯腈的聚合
非均相溶液聚合—所用介质（水或溶剂）只能溶 解或部分溶解单体，而不能溶解所得到的聚合物， 在聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经 分离后需用合适的溶剂再溶解，方可制成纺丝原 液，此法称为腈纶生产的两步法。因非均相聚合 的介质通常采用水，所以又称为水相聚合法。
由此可见，溶液聚合主要有三大部分：单体、 引发剂和溶剂。
第三单体为离子型，分两大类：一类是对阳离子染 料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺 酸钠、甲基丙烯磺酸钠等；另一类是对酸性染料有亲 和力，含有氨基，酰胺基，吡啶基等的单体。此外， 为使聚合产物具有合适的分子量，在丙烯腈聚合过程 中还需加入分子量调节剂（如异丙醇）、终止剂(如乙 二胺四乙酸四钠盐)和浅色剂(如二氧化的聚合
(二)丙烯腈的均相溶液聚合（图5－1流程简图）
丙烯腈等单体及PAN均溶于同种溶剂－ NaSCN；
单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯 (MA)、第三单体衣康酸(ITA)；
引发剂：偶氮二异丁腈(AIBN)；
溶剂：48.8％硫氰酸钠(NaSCN)；
浅色剂：二氧化硫脲(TUD)；
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聚丙烯腈纤维具有羊毛的特性（有合成羊毛之称）， 蓬松性和保暖性好，手感柔软、防霉，防蛀。并有非 常优越的耐光性和耐辐射性。
近年来，为了适应某些特殊用途的需要，通过化学和 物理改性方法，制成具有特殊性能或功能的改性聚丙 烯腈纤维，如具有永久性立体卷曲的复合纤维和具有 多孔结构的高吸水纤维；还有阻燃、抗静电、高收缩、 染色性和耐热性良好的纤维。中空聚丙烯腈纤维可作 为血液净化器的材料。聚丙烯腈纤维还可作为生产碳 纤维的原丝，可分别制成耐高温的预顶氧化纤维、耐 1000℃的碳纤维、以及耐3000℃的石墨纤维。
分子量调节剂：异丙醇(IPA)；
单体转化率：55～70％，中转化率；
平均分子量：60000～8001500。
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二、丙烯腈的聚合
完成聚合后的浆液由釜顶出料，通往脱单体塔。 脱单体后的浆液被送入后续的脱泡工段。
均相溶液聚合的优点是省去分离聚合物的沉淀、 过滤和烘干等过程，但对原料的纯度要求较高，对 原液的质量控制和检测难度较大。
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二、丙烯腈的聚合
(三)丙烯腈的水相沉淀聚合（图5－2） 丙烯腈等单体可溶于水，PAN则不溶于水而沉淀。 单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、 第三单体衣康酸(ITA)； 引发剂：硫酸亚铁铵－过硫酸钾、活化NaHSO3； 溶剂：无离子水； 转化率：70～80％； 终止剂：乙二胺四乙酸四钠盐； 由引发剂与活化剂相互作用产生的自由基，引发丙烯 腈聚合反应及对反应速度、17 聚合物分子量的有效控制。.
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二、丙烯腈的聚合
4 转化率 丙烯腈的聚合一般控制三种转化率：低转化率
(50～55％)，中转化率(70～75％)和高转化率(95％ 以上)。在硫氰酸钠为溶剂的腈纶一步法生产中，通 常只用低或中转化率。水相沉淀聚合时转化率较高， 可达70～80％。在以硝酸及二甲基亚砜为溶剂的腈 纶一步法生产中，可采用高转化率。