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聚丙烯腈纤维的预氧化及性能研究王永【摘要】According to long pre-oxidation time and high cost of pre-oxidation equipment at home and abroad,a new type of pre-oxidation equipment was designed,and its construction and pre-oxidation principle was introduced.The pre-oxidation process of PAN fiber was described systematically and the relevant process parameters were obtained.The fineness,strength,elongation and fire-re-tardant performance of the fiber were tested.The feasibility of new pre-oxidation equipment was proven.Suggestions on the optimiza-tion of the equipment were presented through data analysis.According to the results of the relevant performance testing and the relat-ed literature analysis,the reasons and influencing factors of the performance change of pre-oxidized fiber were obtained.These studies played a positive role in the research and application of new pre-oxidation equipment.%针对国内外预氧化设备的预氧化时间过长、成本过高等缺点,设计了一种新型预氧化设备,并介绍了其构造及预氧化原理.对聚丙烯腈(PNA)纤维的预氧化过程进行了系统的描述,得到了相关工艺参数,并且对预氧化后的纤维进行细度、强力、伸长及阻燃等性能的测试,确定了新型预氧化设备的可行性.通过数据分析对此设备的一些优化提出了修改意见,并且根据性能测试的结果和相关文献对预氧丝进行分析,得出变化的原因和影响因素等,对新型的预氧化设备的研究和应用起到积极的作用.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】3页(P19-21)【关键词】聚丙烯腈纤维;预氧化;性能测试【作者】王永【作者单位】宿迁市纤维检验所,江苏宿迁223800【正文语种】中文【中图分类】TS102.52关于PAN纤维预氧化的研究,起始于20世纪50、60年代。
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。
一、概述聚丙烯腈（ＰＡＮ）纤维又称腈纶，是由丙烯腈为主要单体经自由基聚合反应制得。
ＰＡＮ纤维来源广泛、成本较低且具有较好的化学稳定性、热稳定性和优良的机械性性能，是目前主要应用的三大合成纤维之一。
ＰＡＮ纤维最早应用在服装领域和纺织领域，随着合成纤维生产技术的不断发展，以ＰＡＮ纤维为基体经物理、化学改性制备螯合纤维材料受到了研究人员的广泛关注。
随着研究的深入，不同结构的功能性螯合纤维材料被广泛应用，不仅扩展了ＰＡＮ纤维材料的的应用性能，而且促进了ＰＡＮ纤维在环境净化和高效催化剂等领域的应用。
二、聚丙烯腈螯合纤维的种类在合成纤维中，ＰＡＮ纤维是最适合改性的基体纤维之一，由于ＰＡＮ纤维是由多种单体聚合而成，含有多种基团，这些基团通过与多种化学试剂的反应在纤维大分子链上引入多种的功能基团，从而制得在多方面都有应用的、具有多种性能的功能性螯合纤维材料。
根据ＰＡＮ螯合纤维所含基团的不同，螯合纤维可分为偕胺肟基、羧基螯合纤维、含硫、含磷螯合纤维以及胺基螯合纤维等。
１.含偕胺肟基团的螯合纤维。
偕胺肟螯合纤维是含有偕胺肟螯合基团的功能性纤维，是研究最多的一类螯合纤维。
ＰＡＮ纤维的偕胺肟反应是在一定温度下反应体系中游离的羟胺对ＰＡＮ纤维侧基位置上的－ＣＮ发生亲核攻击形成中间产物后，经异构化转变成偕胺肟基团的反应。
含偕胺肟基团的螯合纤维由于其制备条件温和、简单，其中的偕胺肟基团对多种金属离子具有很好的配位和吸附能力，使其在贵金属离子分离与富集方面具有广泛的应用，受到了人们的广泛关注。
２.含胺基螯合纤维。
胺基螯合纤维一般是与胺类化合物、苯肼类化合物、氨基咪唑类化合物在一定条件下反应制得。
含多胺类的螯合纤维，由于其结构中有大量胺基的存在，而胺基中Ｎ原子含量高，因此对阴离子和重金属离子具有较好的吸附性。
同时由于胺属于弱碱性结构，对ｐＨ较为敏感，故其吸附性能随环境中ｐＨ的变化而有较大的变化。
３.含羧基螯合纤维。
ＰＡＮ纤维通过碱性条件下的水解可以得到含羧基的螯合纤维，是由于在碱性条件下ＰＡＮ纤维中的腈基可水解转化成酰胺和羧酸盐。
聚丙烯腈基碳纤维简介及其发展概况摘要：聚丙烯腈基碳纤维为人造合成纤维，是一种力学性能优异的新材料，在航空航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。
生产碳纤维采用特殊组分且性能优异的专用PAN基纤维即ＰＡＮ原丝。
本文简要介绍国内外PAN基碳纤维的发展概况和现状，ＰＡＮ基碳纤维的应用，重点介绍了PAN基碳纤维的结构、性能、纺丝、制备等技术，以及分析我国碳纤维与世界先进国家之间的差距及存在的问题且提出一些建设性意见。
关键词：聚丙烯腈基碳纤维纺丝国内外发展比较差距碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90％以上，成为最主要的品种。
碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90％的特种纤维。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。
PAN基生产工艺简单，产品综合性能好，因而发展很快，产量占到９０％以上，成为最主要的的品种。
一、碳纤维及其发展史1.1碳纤维的先驱——斯旺和爱迪生碳纤维的起源可追溯到１９世纪６０年代，１８６０年，英国人约瑟夫·斯旺用碳丝制作灯泡的灯丝早于美国人爱迪生。
十九世纪后期他俩各自设计出了白炽灯泡．他是研制碳丝的第一人，同时他的利用挤压纤维素成纤技术为后来合成纤维的问世起到了启迪作用。
爱迪生解决了碳丝应用与白炽灯的灯丝问题，他发明的电灯，这也是碳丝第一次得到了实际应用。
１９１０年库里奇发明了拉制钨丝取代了碳丝作为灯丝，从此碳丝的研制工作停止了下来。
指导了２０世纪５０年代碳丝的研制又重新出现在现在的材料科学的舞台上，但研究的目的是为了解决战略武器的耐高温和耐烧耐腐蚀材料，今天的碳纤维已经形成了一个举足轻重的新型材料体系，已广泛应用于航空、军事和民用工业领域，而且仍在强劲发展．1.2碳纤维的三大原料路线黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维，其中以聚丙烯腈基碳纤维应用最为广泛，也是本文将要为大家介绍的。
聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究王立楠100201班摘要:汇述了碳纤维应用领域、世界碳纤维市场、世界碳纤维制造、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产商与制造工艺以及中国碳纤维发展现状与趋势，尤其近年来在大飞机重大专项的牵引下，我国各地争上千吨级碳纤维项目，而形成“碳纤维热”。
同时，为缩小与国外先进水平的较大差距，提出“突破PAN原丝关键技术瓶颈，避免重复引进和重复研究，加快提升自主创新能力”3项发展建议。
关键词:碳纤维；应用领域；市场需求；产能；生产Study on polyacrylonitrile based carbon fiber properties and performanceLi’nan Wang class:100201Abstract: The carbon fiber application fields, world’s market, capacities of foreign producers and their extending plan, production technologies and the development situation & trend of carbon fiber in China are illustrated, especiallyin the drawing of China’s big airplane important project, several 1 000 t/a carbon fiber programs were constructed all over the country, forming “overheat”in carbon fiber in recent years. In the same time, three suggestions are put forward in order to shorten the distances with foreign companies, they are “making a breakthrough at the bottleneck of PAN precursor key technologies, avoiding the repeated imports of foreign equipment and re -searches, accelerating and raising the ability of innovation ”.Key words: carbon fiber; application territory; market demand; production capacity; advance1、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的用途PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料，是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。
聚丙烯腈论文：碳纤维用聚丙烯腈溶液共聚合反应研究【中文摘要】碳纤维自上世纪六十年代开始发展以来,以其比重小、强度高、模量高、耐高温、耐腐蚀等一系列优良特性,成为未来最具发展前景的材料之一。
制备碳纤维的前驱体有很多,其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的产量占到了90%以上。
聚丙烯腈基碳纤维的生产可分为两步：聚丙烯腈纺丝原液的制备和原丝的预氧化与炭化。
其中的聚丙烯腈往往是丙烯腈和少量其它单体的共聚物,共聚物的合成是制备碳纤维的第一步,也是最为关键的环节,其性能直接影响到碳纤维的性能。
本论文采用高浓度的丙烯腈(AN)和少量衣康酸(IA)混合物为共聚单体,低浓度的偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,在溶剂二甲基亚砜(DMSO)中,进行丙烯腈溶液共聚合,制备高分子量的聚丙烯腈。
通过测定不同温度、引发剂浓度、共聚单体含量、总单含量下,经过不同反应时间条件所得到的AN-IA共聚物的转化率,探讨了上述因素对聚合反应速率的影响。
以DMF为溶剂,在30℃条件下,用乌氏粘度计测量各个反应条件下所得共聚物的分子量,探讨聚合条件对分子量的影响。
经过上述实验,得到了转化率30%以下,粘均分子量在30-100万的AN-IA共聚物。
发现不同的条件下,聚合过程中聚合液及共聚物的形态差别较大。
经过定量测定,绘制了各个条件下反应的转化率-时间关系曲线。
发现反应速率和分子量均随总单浓度的增大而增大,却均随衣康酸含量的增大而减小。
温度、引发剂含量的增大均使反应速率显著增大,却使分子量减小,而反应时间的增大虽使转化率增大,但对分子量却基本没有影响。
以衣康酸单正丁酯(MI)为共聚单体,中等浓度的偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,在二甲基亚砜(DMSO)中,进行AN-MI溶液共聚合。
初步探讨了IA的加入对共聚反应的影响,并得到一组转化率-时间关系图。
在各个不同温度下,改变AN/MI配比,得到转化率为10%以下的AN-MI共聚物。
采用元素分析方法,得到共聚物中两种单体单元的组成。
聚丙烯腈纤维电纺丝摘要聚丙烯腈是一种性能优异、应用广泛的成纤聚合物,聚丙烯腈基碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀的优良性能,广泛应用于化工、机械、造船等方面。
通过Fick 定律建立了纺丝液溶剂扩散的数学模型,得出了溶剂沿纤维原丝的径向分布,讨论了各种因素对溶剂质量分数分布的影响。
静电纺丝技术则可用于制备聚丙烯腈纳米纤维,通过表面仿生修饰、碳纳米管填充等方法改性的聚丙烯腈电纺纤维被尝试作为酶固定化的载体材料,在显著提高载酶量的同时,能大幅度提高酶活性。
糖基功能化的纳米纤维对特定的蛋白质具有较高的识别效率,可望用于蛋白质的分离与纯化。
卟啉化的聚丙烯腈电纺纤维则在显示出荧光特性的同时,在催化、传感等方面具有潜在的应用前景。
关键词聚丙烯腈静电纺丝纳米纤维酶固定化糖基化PAN electrospinningAbstract：PAN is a kind of high-performance, widely used fiber-forming polymers, polyacrylonitrile-based carbon fiber with high strength, high modulus, high temperature resistance, excellent corrosion properties, are widely used in chemical industry, machinery, shipbuilding and so on. By Fick's law established a spinning liquid solvent diffusion mathematical model to arrive along the fiber precursor solvent radial distribution discussed a variety of factors on the solvent mass fraction distribution.Electrospinning technology can be used to prepare polyacrylonitrile nanofibers through the bionic surface modification methods such as carbon nanotubes filled with modified polyacrylonitrile electrospun fiber has been tried as an enzyme immobilization carrier material, significantly increased the amount of enzyme contained in at the same time, can greatly enhance the activity. Functional glycosylation of nano-fiber on a specific identification of proteins with high efficiency,9 could be used for protein separation and purification. Porphyrin-oriented polyacrylonitrile electrospun fiber shows fluorescence in the same time, in catalysis, sensing have potential application prospects.Key words :PAN diffusion dry-jet wet-spinning前言聚丙烯腈(PAN) 是一类通用聚合物材料,其成纤性好、耐一般溶剂、不易水解、抗氧化、化学稳定,并具有优异的耐细菌侵蚀性。
1．绪论 聚丙烯腈是由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头尾方式相连的。主要用于制聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维（俗称晴纶）的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂,特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。
2.聚丙烯腈的性能及用途 聚丙烯腈纤维是一种高分子长链合成的聚合物形成的人造纤维，其丙烯腈含量至少占85%。它表面平滑，具有良好的悬垂性能，可以生产保暖且很轻的织物。它的弹性和回弹性具佳，并具有优异的耐阳光和耐气候性能。这种纤维可以水洗或干洗。但是聚丙烯腈纤维的强度一般，湿态时强度约降低20%，但是干燥后即恢复。是一种疏水性纤维（回潮率为1%），常发生静电和起球现象，其耐磨性能一般。 有着人造羊毛美称的腈纶，又有着便宜的价格，所以成为了羊毛和棉花的最佳替代品。在我国化纤工业中，聚酯纤维主要用于仿棉或仿丝型织物、而仿毛型织物以腈纶为主要原料。腈纶外观蓬松，手感柔软，具有良好的耐光、耐气候、其弹性和保暖性可以和羊毛媲美，深受消费者欢迎。在我国毛纺及人造毛皮所用原料中腈纶占最主要地位。腈纶的优良性能使其在服装、服饰、产业领域有广泛的应用。聚丙烯腈纤维根据不同的用途可纯纺或与天然纤维混纺，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。 3.腈纶的发展历史 早在100多年前人们就已制得聚丙烯腈,但因没有合适的溶剂，未能制成纤维。1942年，德国人莱因与美国人莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维。1950年，美国杜邦公司首先进行工业生产。以后,又发现了多种溶剂,形成了多种生产工艺。1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展。 腈纶工业从2O世纪5O年代在美国、德国和日本实现了工业化生产，6O年代和7O年代世界腈纶工业快速发展，到8O年代由于服用纤维转向棉和天然纤维，而且原料价格上涨，成本增加，导致腈纶增长减缓。欧洲、美国、日本等发达国家和地区因腈纶生产中物耗、能耗和环境影响等因素逐渐处于停滞或萎缩状况，并向发展中国家转移。1984年，聚丙烯腈纤维的世界产量为2.4Mt。2000-2006年，我国平均每年要进口411kt腈纶，已经成为世界最大腈纶输入国。
表一 世界主要纤维产量（1994） 纤维 锦 毛 人造丝 尼龙 涤纶 腈纶 聚烯烃类
产量（百万吨） 18.73 1.64 2.33 3.93 11.18 2.48 2.48
表二 1995年世界腈纶产量（按地区划分） 地区 亚洲 日本 非洲 西欧 东欧 拉美 美国 总计 产量（千吨） 658 370 235 635 161 208 199 2466
近年来世界腈纶产量不断减少。美国目前唯一腈纶生产厂Solutia公司在2005年已退出腈纶产业，墨西哥生产厂也宣布自2006年从腈纶退出，欧洲和日本、韩国也在减小腈纶产量。1990-2005年，世界腈纶生产的平均增长率仅有0．8％ ，其总体变化不大，基本保持平衡。2004年全球腈纶产量为2 750kt，占化纤总量的比例为7．96％ ；2005年全球腈纶产量为2 619kt，占化纤总量的比例为7．78％ 。2006年全球腈纶产量继续下降约4％ 。具体如表三：
年份 国家 1998 2000 2002 2004 2005 2006 中国 417 475 594 662 784 839 日本 422 375 594 441 266 247 土耳其 170 202 231 282 280 320 西欧 625 621 620 625 450 449 美国 157 150 118 165 64 40 韩国 134 134 136 150 95 49 中国台湾 119 100 129 142 140 155 其他 586 675 319 283 540 420 世界合计 2650 2625 2741 2750 2619 2519
在世界经济一体化大趋势中, 腈纶产业链形成了国际供需分工新格局。发达国家产品侧重于个性化、功能化、环保化和高技术化;发展中国家则主要生产中低档常规产品。我国腈纶工业要想在激烈的竞争中生存发展下去, 就要突破科技创新的贫乏区, 努力提高产品的科技含量, 研制开发高性能、高技术的腈纶纤维, 进一步向精、深、细加工方向发展, 确保产品质量的稳定,逐步提高产品的附加值。
图 4.腈纶产业链国际分工格局 4. 丙烯腈的合成 丙烯腈 H2C = CH - CN ，C3H3N作为聚丙烯腈的初始原料,是一种无色、易燃且有刺激性气味的液体。它的分子量为53.06 ，密度为0. 806 g/ cm3 ，丙烯腈的熔点为- 82 ℃，沸点为77 ℃。这种液体属易爆品，爆炸极限在2.8 %～28 %(容
发达国家 腈纶生产技术 腈纶关键设备 发展中国家 差别化腈纶 腈纶纺丝 纺丝加工 常规腈纶 丙烯腈 腈纶制造 积比) 之间,闪点为- 5 ℃,丙烯腈是一种极易致癌的物质，并且推测是致诱变及畸形的物质。丙烯腈的其他工业应用包括用作生产丙烯腈—丁二烯—苯乙烯(ABS) 塑料，丙烯腈—丁二烯橡胶(ABR) 以及苯乙烯—丙烯腈共聚物等的原材料。己二酸腈由丙烯腈二聚体氢化形成,这种酸可用于聚酰胺生产的初始产品 - 己二酰二胺的合成，而且自1965 年以来Monsanto 公司已将此工艺用于工业生产。 丙烯腈还用于生产杀虫剂。丙烯腈的产量接近470 万t/ a ，其中50 %～60 %进一步用作聚丙烯腈的生产。丙烯腈有四种不同的合成方式: (1) 根据O.Bayer 和P. Kurtz 在1939 年发明的生产工艺,即将氰化氢直接加入到乙炔中去,同时在催化剂如氯化铜( I) 以及氯化钠、氯化钾或氯化铵存在的情况下80 ℃～90 ℃,或者在氯化物催化剂如氯化锌存在的情况下,在450 ℃～700 ℃的气相条件下合成得到。 HC ≡CH + HCN →H2C = CH —CN (2) 在工艺初期通过水裂解将环氧乙烷转变为3-羟基丙腈：
CH2CH2
O
+ HCN
催化剂+H2O
HOCH2CH2CN
(3) 第二阶段,3-羟基丙腈在金属氯化物或碱金属盐存在的条件下脱水而制成丙烯腈:
CH2CNH2OH2COHCH2CHCN
(4) 丙烯腈是石油化学工业的重要产品，是合成聚丙烯腈纤维、丁腈橡胶和合成塑料（例如ABS树脂）的重要单体。丙稀氨氧化法制丙烯腈是1960年由美国Sohio公司首创并工业化的，现已成为合成丙烯腈的主要方法，丙烯腈的其他生产方法则已相继被淘汰。丙烯腈氧化法的有点如下： 1.丙烯是目前大量生产的石油化学工业的产品，氨是合成氨工业的产品，这两种原料均来源丰富且价格低廉。 2.工艺流程比较简单，经一步反应便可得到丙烯腈产物。 3.反应的副产物较少，副产物主要是氢氰酸和乙腈，都可回收利用，而且丙烯腈成晶纯度较高。 4.丙烯氨氧化过程系放热反应，在热平衡上很有利。 5.反应在常压或低压下进行，对设备无加压要求。 6.与其他生产方法如乙炔与氢氰酸合成法，环氧乙烷与氢氰酸合成法等比较，可以减少原料的配套设备（如乙炔发生装置和氰化氢合成装置）的建设投资。 丙烯氨氧化法制丙烯腈（AN）生产过程的主反应为
C3H6+NH3+3/2O2 CH2=CHCN+3H2O 该反应的反应热为 （-△Hr）298=586.5kJ/mol AN 主要的副反应和相应的反应热数据如下： (1)生成氢化氰（HCN）
C3H6 + 3NH3 +3O2 3HCN + 6H20 （-△Hr）298=315.1kJ/mol HCN (2)生成丙烯醛（ACL） C3H6 + O2 CH2=CH-CHO + H2O （-△Hr）298=353.1kJ/mol ACN (3)生成乙腈（ACN） C3H6 + 3/2NH3 + 3/2O2 3/2CH3CN + 3H2O （-△Hr）298=362.3kJ/mol ACN (4)生成CO2和H2O C3H6 + 9/2O2 3CO2 + 3H2O （-△Hr）298=641kJ/mol CO2
5. 丙烯腈的聚合 一般而言,聚合产物必须易过滤、易干燥而且易溶解以便制成纺丝溶液。纺丝液本身必须保持相同的粘度,对分子量的恒定性有一总体要求。这样这一要求才能满足技术装备(反应器容积,搅拌系统) 和工艺参数调节的需求。这样,工艺参数,如化学组成、分子量、分子量分布及白度等就会持续不断地得到控制,以确保最终产品的质量。 一般而言,丙烯腈可用多种工艺聚合。文献中工艺的区分是灵活多样的,一般区分如下： 乳液聚合； 悬浮聚合(分散聚合) ； 溶液聚合—沉淀聚合是溶液聚合中的特殊工艺； 离子聚合； 本体聚合(整体聚合) 。 5.1 乳液聚合 水不溶性单体借助乳化剂的作用在水中乳化后的聚合,聚合时还要借助水溶性引发剂(高锰酸钾、氧化还原引发系统) 的作用。 5.2 悬浮聚合(分散聚合) 在所有的文献中这两种聚合工艺是没有区别的,通常使用的术语是悬浮聚合,与分散聚合相反的是分散剂和引发剂都是不溶于水的。常用的引发剂是氧化还原引发系统,包括铵、高锰酸钠或高锰酸钾(催化剂) 、二氧化硫、亚硫酸氢钠或偏亚硫酸氢钠以及铁(Ⅱ) 化合物。 5.3 溶液聚合 溶液聚合的优点在于其简单的聚合物生产和纱线成形以及连续聚合物生产及连续纺丝工艺的可行性。在应用溶剂的丙烯腈聚合时,无论单体还是聚合物都用溶剂溶解。浓缩聚合物溶液马上用于纤维的生产。通过排除反应热的无效放热反应的控制是其优点之一,另外粘度的增加是较小的。这种聚合方法的缺点就是相对较低的转化度(50 %～70 %) ,未转化的单体可以通过聚合物溶液的脱单工艺回收后重新用于聚合。 脱单工艺可以通过50 ℃～60 ℃真空下的薄层工艺完成。该工艺并不能形成全部的单体脱除,因此总有0. 2 %～0. 3 %的单体仍然留在聚合物溶液中,由此形成纺丝中的不足。采用不同溶剂的纤维纺丝得到的纤维特征几乎是相等的。
