淺談聚丙烯腈纖維第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容概述聚丙烯腈纖維的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)聚丙烯腈纖維的原料制備聚丙烯腈纖維-紡絲成型聚丙烯腈纖維的后加工結(jié)語第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月概述腈綸（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、地毯、童裝以及諸如遮陽篷等戶外產(chǎn)品，在紡織上有很大的用處。腈綸在化學(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(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)，原因在于腈綸具有諸多非常有用而重要的優(yōu)勢(shì)。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(kuò)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。第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月PAN-碳纖維聚丙烯腈纖維原絲第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)（1）聚丙烯腈大分子結(jié)構(gòu)

第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維結(jié)構(gòu)（2）聚丙烯腈纖維的超分子結(jié)構(gòu)聚丙烯腈是半結(jié)晶高聚物，具有最合適的綜合成纖性能和使用性能，通常其結(jié)晶度在40％。

第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維的性質(zhì)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。第9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維性質(zhì)

2.熱性質(zhì)聚丙烯腈有較高的熱穩(wěn)定性，通常在170~180℃下不會(huì)產(chǎn)生色澤的變化當(dāng)聚丙烯腈中混有雜質(zhì)時(shí)會(huì)降低它的熱穩(wěn)定性或在空氣中長(zhǎng)時(shí)間受熱會(huì)使顏色變黃甚至變黑。當(dāng)把聚丙烯腈加熱到250~300℃時(shí)，會(huì)發(fā)生熱裂解，分解出氰化氫及氨。第10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維性質(zhì)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(hù)分子主鏈，因而腈綸的耐光性是最好的。第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.物理性能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(shí)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。聚丙烯腈纖維性質(zhì)第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維性質(zhì)5.聚丙烯腈纖維的力學(xué)性能聚丙烯腈纖維總?cè)∠蛞蛩嘏c纖維力學(xué)性能的關(guān)系取向因素(FcN)0.190.280.300.340.37干態(tài)強(qiáng)度（cN/dtex）0.972.033.263.443.07斷裂延伸度（％）5030302725第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維性質(zhì)6.聚丙烯腈纖維的化學(xué)性質(zhì)腈綸對(duì)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(huì)溶解。耐堿性比錦綸差，在熱稀堿、冷濃堿溶液中會(huì)變黃，在熱濃堿溶液中會(huì)立即被破壞。第14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維性質(zhì)例如，水解：第15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備腈綸纖維的原料通常是共聚物。主單體-丙烯腈（含量85%以上）。

由丙烯氨氧化法生產(chǎn)。丙烯在氨、空氣與水的存在下，用鉬酸鉍與銻酸雙氧鈾作催化劑，在沸騰床上于450℃，150kPa下反應(yīng)，反應(yīng)按下式進(jìn)行：

第二單體-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯等，作用是降低大分子間作用力，改善纖維彈性（含量5％～10％）

第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備第三單體-改進(jìn)纖維的染色性及親水性。一般選用可離子化的乙烯基單體，可分為兩大類：一類是對(duì)陽離子染料有親和力，含有羧基或磺酸基團(tuán)的單體，如丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、衣康酸等；另一類是對(duì)酸性染料有親和力，含有氨基、酰胺基、吡啶基等單體，如乙烯吡啶、2—甲基—5—乙基吡啶、甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯等。加入量約0.5％~3％。第17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備引發(fā)劑：偶氮類、過氧化物類、氧化還原體系溶劑：常用的溶劑有硫氰酸鈉水溶液，氯化鋅水溶液、硝酸、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)等。分子量調(diào)節(jié)劑-異丙醇。第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備丙烯腈的聚合均相溶液聚合：所用溶劑既能溶解單體又可溶解聚合產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)束后，聚合物溶液可直接用于紡絲，該法為一步法

第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維原料制備非均相聚合-水為聚合介質(zhì)第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型一、紡絲原液的制備（以濕法紡絲為例）紡絲原液的生產(chǎn)工藝又分為一步法和二步法。一步法采用均相聚合，所得溶液可以直接紡絲。二步法采用非均相水相沉淀聚合法，聚合物從反應(yīng)體系中分離出并干燥得到粉狀固體，然后將其溶解在適當(dāng)溶劑中制成紡絲原液。第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型1．一步法制備紡絲原液脫單體：聚合釜送出的料液進(jìn)入真空脫單體塔。對(duì)于高轉(zhuǎn)化率(>95％)的聚合溶液則不需脫除單體。原液混合：經(jīng)脫單體后，原液在混合器內(nèi)充分混合。由于聚合反應(yīng)是連續(xù)進(jìn)行的，需控制原野質(zhì)量的波動(dòng)。做原液“倉庫”用。原液脫泡和過濾第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型濕法紡絲原液的質(zhì)量指標(biāo)控制

第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型2.二步法制備紡絲原液工藝過程：溶劑選擇、溶解、混合、脫泡、過濾等。第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型二、濕法紡絲1.紡絲機(jī)第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型2．影響纖維成形的因素(1)原液中聚合物濃度-應(yīng)盡量高，以可紡性為準(zhǔn)(2)凝固?。航M成：濕法紡絲中一般采用制備紡絲原液時(shí)所用溶劑的水溶液作為凝固浴。濃度高低取決于凝固速度。第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-紡絲成型凝固浴溫度：高低取決于成型速度。循環(huán)量：大，有利于保持浴液溫度恒定，但不利于加工控制。(3)凝固浴浸長(zhǎng)：大，紡絲速度低，絲條在凝固浴中的停留時(shí)間就長(zhǎng)，凝固就較充分，有助于改善纖維的質(zhì)量。第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-后加工初生纖維由于其內(nèi)部含有溶劑，并且凝固還不夠充分，纖維沒有實(shí)用價(jià)值，因此必須經(jīng)過一系列的后加工。后加工主要包括拉伸、水洗、干燥、卷曲、熱定型、上油和打包等。從工藝上又可分為先水洗后拉伸和先拉伸后水洗兩種類型。第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-后加工

主要介紹干燥致密化干燥致密化及熱定型的作用是消除纖維的內(nèi)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)缺陷，改進(jìn)纖維的物理機(jī)械性能和紡織加工性能。在干燥時(shí)，纖維中微孔基本消除，致密化程度提高，強(qiáng)度、伸度、鉤強(qiáng)等都有所提高，光澤增加，具有良好的使用性能。在干燥過程中，纖維大分子的運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，大分子間相互堆砌的規(guī)整程度得到提高，纖維中有序區(qū)的比例擴(kuò)大，有利于改善纖維的物理機(jī)械性能。第34頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-后加工1.干燥致密化以后的纖維性能變化第35頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-后加工2.干燥致密化條件①要有適當(dāng)?shù)臏囟龋勾蠓肿渔湺文鼙容^自由地運(yùn)動(dòng)；②要有在適當(dāng)溫度下脫除水分時(shí)所產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，以使微孔被壓縮并融合。第36頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月聚丙烯腈纖維-后加工3.干燥致密化的工藝條件聚丙烯腈纖維的干燥一般采用空氣作干燥介質(zhì)。干燥溫度應(yīng)高于初級(jí)溶脹纖維的Tg，但過高和時(shí)間過長(zhǎng)將會(huì)造成纖維變色。干燥致密化過程中纖維所受張力可分為三種情況：定長(zhǎng)狀態(tài)——不發(fā)生軸向收縮；略施加張力——發(fā)生一定程度的收縮；松弛狀態(tài)——自由收縮。

干燥致密化過程中纖維軸向和徑向都要發(fā)生收縮。

第37頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)語聚丙烯腈纖維由于它的生產(chǎn)工藝不同，與其他纖維相比有著自身的獨(dú)特特點(diǎn)，使得它不僅在人們的日常生活中得到了很好應(yīng)用，而且隨著科學(xué)的發(fā)展使聚丙烯腈纖維在高科技領(lǐng)域及建筑業(yè)