丙烯腈-丙烯酰胺共聚物纳米纤维的性能及热处理

五、聚丙烯腈纤维的改性5.1改性的原因聚丙烯腈纤维被称为合成羊毛，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，但是其回弹性、卷曲性与羊毛相比仍存在较大的差距。

聚丙烯腈纤维吸湿性差的弊端也使其在使用过程中缺少天然纤维的舒适性。

此外，聚丙烯腈纤维易于产生静电的积聚，纤维的体积电阻率高达 6.5×1013Ω/cm，影响了纺丝加工性能及其应用。

随着生活水平的提高，人们对合成纤维的要求也越来越高，传统聚丙烯腈纤维已不能适应人们的需求，因此需要对聚丙烯腈纤维进行改性。

5.2聚丙烯腈纤维的亲水性改性5.2.1高聚物分子的亲水化在聚合时引入亲水性单体与AN共聚,增加纤维的亲水性。

这种亲水性单体是含有-OH、COOH或其它亲水基团的乙烯基化合物,在国外有大量的专利报道。

如日本旭化成曾分别采用乙烯基吡啶和二羰基吡咯化合物等为主的亲水性共聚单体,制得了吸水性PAN纤维。

5.2.2用亲水物共混：可用来共混的亲水性化合物可以分为两种:一种是低分子化合物,另一种是高分子化合物。

对溶液纺丝来说,用低分子化合物共混的纺丝溶液宜采用干法纺丝,如西德拜耳公司在PAN纺丝原液中加入5%～10%的甘油或四甘醇,进行干纺,生产高吸水性改性PAN纤维。

现在所采用的亲水性化合物逐渐趋向于用高分子化合物,这些高分子化合物有:亲水性轻度交联树脂、聚乙二醇衍生物和聚丙烯酰胺等。

5.2.3与亲水物接枝共聚与亲水性物质接枝共聚，同样可以达到增加纤维中亲水性基团的目的，其工艺要比大分子结构亲水化的方法简单易行。

聚丙烯腈可与甲基丙烯酸、聚乙烯醇等接枝共聚，达到改善吸湿性的目的。

丙烯腈与天然大豆蛋白通过接枝共聚制得亲水改性聚丙烯腈纤维是又一成功的范例。

随着接枝效率的提高，吸湿率相应增加，这是由于大豆蛋白存在于聚丙烯腈纤维的表面的原因。

5.2.4对纤维表面进行碱减量处理用碱减量法对聚丙烯腈纤维进行表面处理，使纤维表面粗糙化，产生沟槽、凹窝，以增强其吸水效果。

•CH2＝CHCN,无色透明液体,蒸气有毒。

相对密度0.8060,熔点-83～-84℃,沸点77.3～77.4℃。

微溶于水,易溶于一般有机溶剂。

易燃烧,蒸气与空气形成爆炸混合物,爆炸极限 3.05%～17.0%(体积)。

水解时生成丙烯酸,还原时生成丙腈,易聚合,也能与醋酸乙烯、氯乙烯等单体共聚。

可由丙烯氨氧化,或由乙炔和氢氰酸直接化合而制得。

用于制造聚丙烯腈、丁腈橡胶和其它合成树脂等。

也用于电解制己二腈和水解成丙烯酸酰胺。

- 来源：化学物质辞典•简称“AN”。

化学式CH2＝CHCN。

分子量53.06。

一种共轭不饱和腈。

无色易燃液体。

有毒! 比重0.8060。

沸点77.3℃。

折光率1.3888 (25℃)。

略溶于水,易溶于一般有机溶剂。

分子中含氰基、碳-碳双键等,能参与各种反应:•工业合成路线主要有下列几种:(1) 乙炔法:(2) 乙烯法:(3)丙烯氨氧化法: 参见“氨氧化反应”。

主要用以制合成纤维(丙烯腈纤维)、腈基橡胶(丁腈橡胶,BAN)及ABS塑料(丁二烯-丙烯腈-苯乙烯共聚物)等。

- 来源：化学词典•化学式CH2 =CHCN。

为无色、具杏仁气味、易燃、易挥发的液体。

比重0.8,沸点77.3℃,蒸气比重1.9,水中溶解度7.3%(20℃),易溶于有机溶剂。

是制备聚丙烯腈的单体,与依康酸、丁二烯、醋酸乙烯、苯乙烯、氯乙烯和偏氯乙烯等单体共聚。

用于制造合成纤维、合成橡胶、塑料和合成树脂等,故丙烯腈是有机合成工业中的重要单体。

本品属高毒类,毒作用似氰化氢。

主要经吸入或经皮肤进入人体,急性中毒症状与氰化氢中毒相似。

此外,尚可致接触性皮炎,表现为红斑、疱疹及脱屑,愈后可残留色素沉着;对眼也有强烈刺激作用。

预防重点是防止跑、冒、滴、漏;加强排风措施;使用手套、防毒口罩(活性炭滤料可吸附丙烯腈)等个人防护用品。

急救治疗同氰化氢,但用亚硝酸钠剂量宜较小。

车间空气中最高容许浓度为2mg/m3。

- 来源：卫生学大辞典•分子式C3H3N,分子量53.05,结构简式CH2=CH—CN。

年产聚丙烯腈纤维1. 简介聚丙烯腈纤维是一种合成纤维，具有优良的物理和化学性能，被广泛应用于纺织、医疗、汽车、建筑等领域。

本文档将介绍年产聚丙烯腈纤维的相关信息，包括生产工艺、产品特性和市场前景等。

2. 生产工艺2.1 原料准备聚丙烯腈纤维的生产主要原料为丙烯腈单体。

原料的准备包括丙烯腈的采购和质量检测。

2.2 聚合反应原料丙烯腈通过聚合反应生成聚丙烯腈。

聚合反应需要控制反应温度、反应时间和添加聚合催化剂等参数。

2.3 纺丝和拉伸聚合得到的聚丙烯腈通过纺丝和拉伸工艺，形成连续的聚丙烯腈纤维。

纺丝过程中需要控制纺丝温度和纺丝速度，拉伸过程中需要控制拉伸速度和温度。

2.4 染色和后处理获得的聚丙烯腈纤维可以进行染色和后处理。

染色可以改变纤维的颜色和外观，后处理可以改善纤维的强度和柔软性。

3. 产品特性聚丙烯腈纤维具有以下特性：•高强度：聚丙烯腈纤维的强度比其他合成纤维高，可以用于制备强度要求高的纺织品。

•耐磨性：聚丙烯腈纤维具有良好的耐磨性，适用于制作耐久性要求高的衣物和织物。

•耐候性：聚丙烯腈纤维对紫外线和氧化性环境具有较好的耐受性，能够在户外环境中长时间使用。

•舒适性：聚丙烯腈纤维具有柔软和吸湿排汗的特性，能够增加纺织品的舒适感。

•抗菌性：聚丙烯腈纤维具有抗菌性能，可以防止细菌滋生。

4. 市场前景聚丙烯腈纤维作为一种功能性纤维，具有广阔的市场前景。

随着人们对生活品质的要求提高，对纺织品的功能性需求也越来越多样化。

聚丙烯腈纤维具备多种功能特性，可以满足不同领域的需求。

在纺织行业中，聚丙烯腈纤维可以用于制作高强度的织物和服装，如军用服装、工作服等。

在医疗行业中，聚丙烯腈纤维可以应用于医疗纺织品，如手术衣、口罩等。

在汽车行业中，聚丙烯腈纤维可以用于汽车座椅材料，提供舒适性和耐久性。

在建筑行业中，聚丙烯腈纤维可以用于制作防水材料和隔热材料，提高建筑的性能和耐久性。

综上所述，年产聚丙烯腈纤维具有广阔的市场前景，可以满足不同领域对纺织品功能性的需求。

聚丙烯腈纤维的物理性能及高强度聚丙烯腈纤维的制备M.Ketabchi;M.Khodarahmi;S.Alijanlou;李宗昊【摘要】断裂强度是聚丙烯腈纤维最重要的参数之一,也是纺织行业客户的基本要求.在共聚物制备和纺丝过程中可以采取不同的方法,如提高固含量,改变黏度、凝固浴、干燥器等,提高断裂强度.但是在工业化、大规模、持续生产过程中会有很多限制问题.研究了工业生产中一些决定性因素,尤其是牵伸、收缩和凝固条件对提高断裂强度的影响.Polyacryl公司的AcrylicⅡ工厂利用二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂,通过溶液聚合得到聚合物,并用湿法纺丝方法制备了纤维.【期刊名称】《国际纺织导报》【年(卷),期】2014(042)007【总页数】4页(P10-12,47)【关键词】聚丙烯腈纤维;湿法纺丝;凝固浴;断裂强度;牵伸比;收缩率;DMF质量分数【作者】M.Ketabchi;M.Khodarahmi;S.Alijanlou;李宗昊【作者单位】Acrylic Ⅱ,Polyacryl伊朗公司(伊朗);Acrylic Ⅱ,Polyacryl伊朗公司(伊朗);Acrylic Ⅱ,Polyacryl伊朗公司(伊朗)【正文语种】中文伊朗Polyacryl公司用二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，通过溶液聚合制备聚合物。

所制备的聚合物以丙烯腈和乙酸乙烯酯作为共聚单体。

湿法纺聚丙烯腈(PAN)纤维的成形原理相当复杂，涉及流变学和扩散现象的共同影响。

湿法纺丝过程包括纺丝、凝固、水洗、牵伸、干燥、卷曲及收集过程，最后形成丝束或切断纤维，打包。

图1为湿法纺丝过程原理图。

决定PAN纤维质量最重要的一个参数是断裂强度。

在工业上，持续大量的纤维生产过程中会遇到很多限制因素，因此控制纤维的断裂强度比较困难。

可通过改变纺丝过程中的操作条件提高纤维的断裂强度，以满足客户的要求。

1.1 材料用丙烯腈和乙酸乙烯酯单体在DMF溶液中通过溶液聚合得到PAN。

专题论述浅谈提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术张旺玺(山东大学材料学院,山东济南250061)摘要:从国外研究较多的共聚单体、聚丙烯腈原丝的改性、上油油剂等三个方面论述了提高聚丙烯腈基碳纤维性能的几种关键技术。

聚丙烯腈原丝的热性能与共聚单体的种类和加入量有重要关系。

共聚单体的加入促进纤维预氧化反应,使碳纤维性能和炭化收率都得到提高。

各种各样的化学试剂用于改性聚丙烯腈原丝后,对改善最终碳纤维的结构和性能有重要的作用。

油剂的使用对聚丙烯腈原丝的质量,如耐热性、亲水性、集束性、分纤性及加工毛丝率等有重要的影响。

关键词:碳纤维;聚丙烯腈;共聚单体;改性;油剂中图分类号:TQ342.74文献标识码:A文章编号:1006-334X(2002)02-0019-04聚丙烯腈基碳纤维作为用于先进复合材料的主要增强纤维,在航空航天和国防工业中是不可替代的高新技术材料。

我国现在又把/聚丙烯腈原丝及其碳纤维0列入了国家化纤业/十五0发展规划。

但是,我国从20世纪60年代,先后有吉林、北京、上海、山西、甘肃、山东等地进行了聚丙烯腈原丝及其碳纤维的研制,虽然一些科研单位的小试、中试成果通过了国家或省、部级鉴定,长期以来,仅有吉化合成树脂厂的硝酸一步法生产的聚丙烯腈原丝小批量生产,获准用于特种应用。

国内许多专家普遍认为聚丙烯腈原丝的质量不过关是制约我国碳纤维工业发展的瓶颈。

如何有效地改进聚丙烯腈原丝的质量,提高碳纤维的性能,成为目前摆在我们科研工作者面前需要解决的迫在眉睫的问题。

本文就在聚丙烯腈原丝及其碳纤维研制工作中感到对聚丙烯腈基碳纤维的性能影响较大,但国内又缺乏深入研究的几个关键问题作浅要论述。

1共聚单体X一般纺织用聚丙烯腈纤维不能制得理想性能的碳纤维。

经过研究发现适合于高性能碳纤维需要的聚丙烯腈原丝有如下特点:(1)高相对分子质量(U 105);(2)合适的相对分子质量分布,M w/M n U2~3;(3)最少的分子缺陷;(4)原丝的线密度为015~1 dte x;(5)合适的共聚单体及用量,使原丝的放热峰宽化,低温开始环化放热;(6)高的炭化收率(>50%)。

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。

丙烯腈用途作用
丙烯腈是一种有机化合物，化学式为C3H3N，是无色、带有刺激性气味的液体。

它是塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料的重要原料。

丙烯腈的下游产品主要集中在腈纶、ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）和丙烯酰胺等领域。

以下是丙烯腈的具体用途和作用：
1. 腈纶生产：丙烯腈与氢氰酸反应生成腈纶，腈纶是一种合成纤维，具有优良的柔软性、弹性和耐磨性，广泛应用于纺织、服装等领域。

2. ABS树脂生产：丙烯腈与苯乙烯、丁二烯共聚可生成ABS树脂，ABS 树脂具有良好的耐热、耐磨、抗冲击性能，广泛应用于家电、汽车、建材等工业领域。

3. 丙烯酰胺生产：丙烯腈水解可生成丙烯酰胺，丙烯酰胺是一种重要的有机化工原料，可用于制备聚丙烯酰胺、丙烯酸及其酯类等产品。

4. 丁腈橡胶生产：丙烯腈与丁二烯共聚可生成丁腈橡胶，丁腈橡胶具有优异的耐油、耐磨、耐老化性能，广泛应用于密封件、轮胎等橡胶制品领域。

5. 熏蒸剂：丙烯腈及其衍生物可用作熏蒸剂，用于杀虫、消毒等领
域。

6. 狄尔斯-阿尔德反应：丙烯腈和其衍生物（如2-氯-丙烯腈）可参与狄尔斯-阿尔德反应，生成环状化合物。

综上所述，丙烯腈在化工、纺织、汽车、家电、医药等领域具有广泛的应用和作用。