高分子材料加工 工艺学 第五章聚丙烯腈纤维
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。 第5节是纤维的后加工，也是需要要很好掌握的内容。 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
第五章聚丙烯腈纤维 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%-85%、而第二 单体含量占15%-65%的共聚物制成的纤维, 则称为改性聚丙烯腈纤维。 ◇我国聚丙烯腈纤维的商品名称为睛纶
v1.什么是聚丙烯腈纤维 v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。 v我国聚丙烯腈纤维的商品名称为睛纶
今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), 甲基亚砜(DMSo),硫氰酸钠( NacS)的 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
腈纶是所有合成纤维中工 表2腈纶各工艺路线的产量比例 艺路线最多的品种,其工工艺勇线 产量比例 业化路线达12种之多。12M量三步 24 种工艺路线中,产量主要D干 19 集中于DMA(二甲基乙酰胺)MCN霾一 15 湿法二步法,DM干法和B二步来 NascN一步法3种工艺路NN量二步熊 线,其产量约占腈纶总量D一 的58%;其次是N湿法M二华 二步法,NaCN两步法,2步 DM湿法一步法和二步法4事 种工艺路线,产量约为总 EC湿法二步法 量的32%,其他5种路线,两解干 产量仅占10左右(表2)。两解二步
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)
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,才使聚丙烯脯纤维迅速发展 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
v3.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，才使聚丙烯脯纤维迅速发展。 v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
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
第一节聚丙烯腈纤维原料 丙烯腈的合成及性质 令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°C、150kPa下反应,反应式如 下
v 一、丙烯腈的合成及性质 v 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：
450℃ H2C-CHCHa +NHs+0 2-CH,CHCN+3HO 催化剂 反应的H-52Jmd,除主反应以外,还伴随着如下的 系列副反应: HC=CHCH3+3NH3+302→→3HCN6H0 HC-CHCHa +302+NH, -+DCH CN+3H,O H2C-CHCH3t02+HC, -cHCHo+HO HC=CHCH3+302…→+3C0+3HO
2性质 在室温常压下,丙烯腈是具有独特气味的无色液体。其物理 性质如下: 沸点 77.3C 气化潜热 62.53/mol 聚合热 72. 4kJ/mol 凝固点 -83.6℃ 折光指数 nB=1.3888 闪点 2.5℃ 在空气中的爆炸限度 305%~17.5%(体积)