PPT《高分子材料加工工艺学》

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 1.什么是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%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.我国聚丙烯腈纤维的商品名称为睛纶. 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),二甲基亚砜(DMSo),硫氰酸钠(NacNs)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). 3.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.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

一、丙烯腈的合成及性质 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: 2.性质 3.溶解性 丙烯腈在水中的溶解度0℃时为7%,40℃时为8%,20℃时水在丙烯腈中的溶解度则为3.1%.丙烯腈能与大部分有机溶剂以任何比例互相溶解,可以与水、苯等形成恒拂物系.4.作为制造聚丙烯腈纤维用的丙烯腈,由于少量杂质的存在,可显著影响聚合反应及成品的质量,所以各类杂质的总含量(除水外)一班要求不超过0.005%.