聚丙烯腈纖維

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1、聚丙烯腈纖維南通大學(xué)紡094仝海0915012124【內(nèi)容摘要】腈綸工業(yè)始于20世紀(jì)50年代，先后經(jīng)歷了快速發(fā)展期，緩慢期，進入21世紀(jì)發(fā)展速度呈現(xiàn)螺旋上升的趨勢，在發(fā)達(dá)國家產(chǎn)量逐漸降低，而發(fā)展中國家產(chǎn)量不斷走高。腈綸的用途多種多樣，它產(chǎn)量大，價格便宜，質(zhì)量堪比羊毛、棉花。在紡織行業(yè)中有著舉足輕重的地位?！娟P(guān)鍵詞】聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)域性質(zhì)生產(chǎn)方法工藝路線腈綸（PANfiber），學(xué)名又稱聚丙烯腈纖維，腈綸通常是指用85%以上的丙烯腈與第二和第三單體的共聚物，經(jīng)濕法紡絲或干法紡絲制得的合成纖維。聚丙烯腈纖維可以用來制作套衫、毛毯、地毯、童裝以及諸如旗布、遮陽篷等戶外產(chǎn)品，在紡織上有很大的用處。腈綸

2、在化學(xué)纖維中需求量一直身居顯赫，并能保持此位置而抵住滌綸、尼龍汲取烯烴類纖維的強烈競爭，原因在于腈綸具有諸多非常有用而重要的優(yōu)勢。腈綸的優(yōu)良性能使其在服裝、服飾、產(chǎn)業(yè)三大領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。腈綸通過化學(xué)和物理改性，制成不少新的變性纖維，擴大了腈綸在民用和工業(yè)的用途，所以腈綸是一種有發(fā)展前途的纖維。1聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)1.1聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)一般的腈綸是丙烯腈重量比高于85％的共聚體。常用的第二單體有丙烯酸甲酯(CH2＝CH-COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯[CH2C(CH3)COOCH3]、醋酸乙烯酯(CH2＝CHOOCCH3)等中性單體，第三單體有丙烯磺酸[CH2＝C(SO3H)-CH3]、丙烯

3、酸(CH2＝CHCOOH)、衣康酸(CH2=CHCOOHCH2COOH)等。例：由丙烯腈、丙烯酸甲酯和丙烯磺酸聚合成的聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)如下：2聚丙烯腈纖維的性質(zhì)2.1．聚丙烯腈纖維的吸濕性與染色性吸濕性較差，標(biāo)準(zhǔn)回潮率為1.2％～2％。由于腈綸中加入了第二、第三單體，改善了染色性，可采用陽離子染料或酸性染料染色。2.2．聚丙烯腈纖維的熱學(xué)性能腈綸具有特殊的熱收縮性，將纖維熱拉伸1.1～1.6倍后驟然冷卻，則纖維的伸長暫時不能恢復(fù)，若在松弛狀態(tài)下高溫處理，則纖維會相應(yīng)地發(fā)生大幅度回縮，這種性質(zhì)稱為腈綸的熱彈性。腈綸有兩個玻璃化溫度，分別為80℃～100℃和140℃～150℃，無明顯的熔點，19

4、0℃～200℃開始軟化，280℃～300℃時分解。2.3．聚丙烯腈纖維的光學(xué)性質(zhì)腈綸大分子中含有氰基，能吸收日光中的紫外線而保護分子主鏈，因而腈綸的耐光性是最好的。2.4.聚丙烯腈纖維的物理性質(zhì)聚丙烯腈為白色粉末狀物質(zhì)，密度為1.14～1.15g/cm2，在220℃～230℃軟化的同時發(fā)生分解，聚丙烯腈中-CN的存在，使它具有優(yōu)良的耐光性。成纖聚丙烯腈的分子量通常在10000以上，而且要求分子量分散性較小。2.5．聚丙烯腈纖維的化學(xué)性質(zhì)腈綸對化學(xué)藥品的穩(wěn)定性良好，但在濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸的作用下會溶解。耐堿性比錦綸差，在熱稀堿、冷濃堿溶液中會變黃，在熱濃堿溶液中會立即被破壞。例如，水解3.聚

5、丙烯腈纖維的生產(chǎn)方法與主要工藝路線3.1聚丙烯腈纖維的生產(chǎn)方法聚丙烯腈纖維對原料丙烯腈的純度要求較高,各種雜質(zhì)的總含量應(yīng)低于0.005％。聚合的第二單體主要用丙烯酸甲酯，也可以用甲基丙烯酸甲酯，目的是改善可紡性及纖維的手感、柔軟性和彈性；第三單體主要是改進纖維的染色性，一般為含有弱酸性染色基團的衣康酸，含強酸性染色基團的丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、對甲基丙烯酰胺苯磺酸鈉，含有堿性染色基團的-甲基乙烯吡啶等。3.1.1聚合??聚合工藝分為以水為介質(zhì)的懸浮聚合和以溶劑為介質(zhì)的溶液聚合兩類。懸浮聚合所得聚合體以絮狀沉淀析出，需再溶解于溶劑中制成紡絲溶液。溶液聚合所用溶劑既能溶解單體,又能溶解聚合體,

6、所得聚合液直接用于紡絲。溶液聚合所用溶劑有二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、硫氰酸鈉和氯化鋅等。采用前兩種有機溶劑的聚合時間一般在10h以上，但溶解力強,紡絲溶液的濃度較高，可適當(dāng)提高紡絲速度，溶劑回收也較簡便，所得纖維性能較好，且對設(shè)備的材質(zhì)要求較低；而用后兩種無機溶劑，聚合時間僅需2h，所得纖維白度較好。3.1.2紡絲??紡絲液一般為聚丙烯腈聚合體，平均分子量53000～106000，它的纖維白度比較好，熱分解的溫度在200℃～250℃，溶點為320℃。因此，聚丙烯腈纖維用高聚物溶液的濕法紡絲和干法紡絲制得。干法紡絲的紡絲液濃度為25％～30％,紡絲的速度快,但因噴絲頭噴出的細(xì)流固化慢，固化前易粘

7、結(jié)，所以不能采用孔數(shù)較多的噴絲頭，紡絲溶劑僅二甲基甲酰胺一種,所得纖維結(jié)構(gòu)均勻致密,適于織制仿真絲織物。濕法紡絲適于制作短纖維，纖維蓬松柔軟，宜織制仿毛織物，所用的紡絲溶劑除溶液聚合用的溶劑外，還有二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、硝酸等，大部分溶劑的沸點較高，在紡絲過程中不易蒸出。80年代，研究了用熔體紡絲法制聚丙烯腈纖維，以水為聚合體的增塑劑，無需制備聚合體原液，省去溶劑的回收和循環(huán)系統(tǒng)，纖維的物理性