高分子材料加工工艺学.ppt

❖我国聚丙烯腈纤维的商品名称为睛纶。
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❖ 2.发展历史：早在20世纪30年代初期，美 国Du Pont公司和德国Hoechst化学公司就
已着手聚丙烯腈纤维的生产试验，并于 1942年同时取得以二甲基甲酰胺(DMF)为
聚丙烯腈溶剂的专利。随后又发现其它有 机与无机溶剂，如二甲基乙酰胺(DMAC)， 二甲基亚砜(DMSo)，硫氰酸钠(NacNs)的
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二、丙烯腈的聚合
❖1.丙烯腈的聚合属自由基型链式反应。
❖丙烯腈可以进行本体聚合，乳液聚合和溶液 聚合，实际生产大多采用溶液聚合。
❖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。均相溶液聚合所得的聚合 液可直接用于纺丝，故又称腈纶生产的一步法。 非均相溶液聚合所得聚合物不断地呈絮状沉淀 析出，经分离后用合适的溶剂溶解，以制成纺 丝原液，此法称为腈纶生产的两步法。
单体衣康酸(IPA)及硫氰酸纳溶剂分别经由计量捅计量
后放人调配桶， 引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和浅色
剂二氧化硫脲（TUD)计量之后，经由加料斗加入调配
桶。然后送试剂混合桶，再送聚合釜聚合成原液。通
浓溶液，氯化锌溶液和硝酸等。随后又花 了十余年时间，直至1950年，聚丙烯腈纤 维才正式生产。
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腈纶是所有合成纤维中工
艺路线最多的品种，其工
业化路线达12种之多。12
种工艺路线中，产量主要
集中于DMA(二甲基乙酰胺)
湿法二步法，DMF干法和
NaSCN 一步法3种工艺路
线，其产量约占腈纶总量
的58% ；其次是HNO 湿法
二步法，NaSCN 两步法，
DMF湿法一步法和二步法4
种工艺路线，产量约为总
量的32% ，其他5种路线，
产量仅占1O 左右(表2)。
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❖3.特点：最早的纤维由纯聚丙烯腈制成，因染色困 难，且弹性较差，故仅作为工业用纤维。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 化法制丙烯腈的新方法，才使聚丙烯脯纤维掌握的内容。
第6节是产品性能与用途，可适当了解。
第7节是产品改性与新品种简介，对腈纶来说也是比较重要 的内容，要适当掌握。
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第五章 聚丙烯腈纤维
❖1.什么是聚丙烯腈纤维
❖是指由聚丙烯睛或丙烯腈含量占85％以上和 其它第二、第三单体的共聚物纺制而成的纤维。 共聚物中的丙烯腈含量占35％一85％、而第二 单体含量占15％一65％的共聚物制成的纤维， 则称为改性聚丙烯腈纤维。
各国生产的聚丙烯腈纤维大多由三元共聚物制得，
其中丙烯腈占88％一95％；第二单体用量为4％一l 0
％，第三单体为0.3％一2.0％。加入第二单体的作用
是降低聚丙烯腈的结晶性，增加纤维的柔软性。加
入第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，
改善纤维的染色性。
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❖第三单体为离子型单体，可分为两大类：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、 甲叉丁二酸(衣康酸)、甲基丙烯苯磺酸纳等， 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，如乙烯吡啶、2—甲 基—5—乙烯吡啶等。
高分子材料加工 工艺学
第五章 聚丙烯腈纤维
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第五章 聚丙烯腈纤维
内容提要：本章共有7节内容，其中：
第1节讲述丙烯腈与聚丙烯腈原料的制备、结构、性质，要 了解清楚。
第2节是聚丙烯腈原液的制备方法，分为一步法和两步法， 要分辨清楚。
第3节是聚丙烯腈纤维产品的湿法成型，第4节是聚丙烯腈纤 维的干法成型，是重点，要认真学习和掌握。
❖聚丙烯腈纤维具有羊毛的特征：蓬松性、保暖性好， 手感柔软，防霉，防蛀、耐光性和耐辐射性好。目前 世界聚丙烯腈纤维产量为331万吨，我国腈纶产量为 67万吨，占我国合成纤维总产量694万吨的10％左右， 是我国合成纤维的第二大产品。
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4.改性：
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的方法，使PAN 纤维 具有某些特殊的性能或功能，制成不少新 的改性纤维，例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； 还有阻燃纤维，抗静电纤维，高收缩纤维， 染色性和耐热性良好的纤维。还是碳纤维 的原料。
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2.性质
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3.溶解性 丙烯腈在水中的溶解度0℃时为7 ％，40℃时为8％，20℃时水在丙烯腈中的 溶解度则为3.1％。丙烯腈能与大部分有机 溶剂以任何比例互相溶解，可以与水、苯 等形成恒拂物系。
4.作为制造聚丙烯腈纤维用的丙烯腈，由于 少量杂质的存在，可显著影响聚合反应及 成品的质量，所以各类杂质的总含量(除水 外)一班要求不超过0.005％。
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2.丙烯腈聚合通常使用下列三类引发剂：
偶氮类引发剂：主要是偶氮二异丁腈，偶氮二异庚 腈
有机过氧化物类，如辛酰过氧化物，十二酰过氧化 物
氧化还原体系类：氧化剂如过硫酸盐、硫酸盐、过 氧化氢，还原剂如氧化铜、亚硫酸盐、亚硫酸氰钠。
❖ 3.纯聚丙烯腈纤维的产量较低，均作工业用途。世界
❖4. 控制转化率:分低50~55%,中70~75%,高 95%.
❖5.聚合助剂：硫脲、乙丙醇等。
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（一）均相溶液聚合
❖单体与聚合物都能溶于溶剂之中的聚合体系称之为 均向溶液聚合。硫氰酸钠法均相溶液聚合的流程如图 4—1所示。
❖原料丙烯腈(AN)、第二单体丙烯酸甲酯(MA)、第三
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第一节 聚丙烯腈纤维原料
❖ 一、丙烯腈的合成及性质
❖ 1.制法： 丙烯腈是合成聚丙烯腈的单体。 目前丙烯氨氧化法已成为生产丙烯腈的最主 要方法。 该法使丙烯在氨、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：