PPT《高分子材料加工工艺学》

三、聚丙烯腈的结构和性质

(一)聚丙烯腈的结构 1.通过光谱分析研究证实,聚丙烯睛大分子链中丙烯腈单元的连接方式主要是首尾连接,与―CN基相连接的碳原子间隔着一个―CH2基. 2.丙烯腈均聚物大分子的主链与聚乙烯大分子链的主链一样,都是由碳―碳键构成.但是,是聚丙烯腈主链并不是平面锯齿形分布.而是螺旋状的空间立体构象,螺旋体的直径为6A°,如图4-3所示. 3.有人认为聚丙烯腈纤维的单元晶格为六角晶系.也有人认为是正交晶系.大分子以特殊的螺旋形沟象砌入单元晶格,每个单元晶格含有三个分子.如图4-4所示. 事实上,聚丙烯腈纤维中的大分子并不完全如图4―4所示那样有规则的螺旋状分子,而是具有不规则曲折和扭转(扭转的方向也不一定)的分子,这种不规则性的产生同样是由于氰基的存在.这种不规则螺旋状大分子在整个纤维中的准砌, 就有序区来说,它的序态还是有缺陷的,还及不上结晶高聚物晶区的规整程度.这是由于这种螺旋体的歪扭和曲折,并且没有一定螺距,所以不能整齐堆砌成较完整的晶体.通常称为 准晶 结构.但就无序区来说,它的序态又高于一般高分子物的无定形区的规整程度.这种序态结构的x射线图像不具有普通结晶高聚物中无定形部分所显示的特有晕圈,而只有散布在整个x射线图像的漫散射.如图4-5所示.

(二)聚丙烯腈的性质 1.物理性质 聚丙烯腈为白色粉末,散重为200―250 g/L.密度为1.14一1.15g/cm3,220℃时软化并分解. 2.玻璃化温度 聚丙烯腈具有三种不同的聚集状态,即非晶相的低序态、中序态和准晶相高序态.有三个与之相对应的链段运动的转变温度.这种转变温度对非晶相是玻璃化温度、对晶相则是熔点.因此聚丙烯腈有两个玻璃化温度.据测定,聚丙烯腈在低序区的Tg1 =80―100℃,中序区的Tg2=140―150℃.对于三元共聚,由于共聚组分的加入,Tg1和Tg2逐渐相互靠近,以至完全相同.其Tg=75―100℃.水溶胀聚丙烯腈Tg下降到65―80℃;

而初级溶胀聚丙烯腈的Tg 则在40一60℃范围内........