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聚丙烯腈纤维及其合成工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-10-22  浏览次数:257
核心提示:摘 要:聚丙烯腈纤维由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。丙烯腈的聚合属于自由基型链式反
  

要:聚丙烯腈纤维由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。丙烯腈的聚合属于自由基型链式反应,通常有丙烯腈经自由基引发剂引发聚合而成。其聚合方法根据所用溶剂(介质)的不同,可分为均相溶液聚合(一步法)和非均相溶液聚合(二步法)。

关键词:聚丙烯腈纤维;合成工艺;均相溶液聚合;水相沉淀聚合

 

一、    前言

 

聚丙烯腈纤维的商品名是腈纶,由聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85%(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维。聚丙烯腈纤维的性能极似羊毛,弹性较好,伸长20%时回弹率仍可保持65%,蓬松卷曲而柔软,保暖性比羊毛高15%,强度比羊毛高1~2.5倍,有合成羊毛之称。因为聚丙烯腈纤维具有柔软、膨松、不易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点,根据不同的用途的要求,可纯纺或与天然纤维混纺,其纺织品被广泛地用于服装、装饰等领域。

 

二、聚丙烯腈的结构和特性

 

1、聚丙烯腈的结构

聚丙烯腈自问世,因其严重的发脆、熔点高,当加热到280~290℃还未熔融就开始分解无法进行纺丝的缺点,应用受到限制。使用第二单体与丙烯腈共聚,聚合物分子间作用力降低,克服了脆性并改善了柔性和弹性,使聚丙烯腈成为重要的合成纤维品种。以后随着第三单体的引入,进一步改善了纤维的染色性,这样聚丙烯腈的生产才得到迅速发展。常用的第二单体有丙烯酸甲酯(CH2=CH-COOCH3)、甲基丙烯酸甲酯[CH2C(CH3)COOCH3]、醋酸乙烯酯(CH2=CHOOCCH3)等中性单体,第三单体有丙烯磺酸[CH2=C(SO3H)-CH3]、丙烯酸(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纤维的结构如下:

 

2、聚丙烯腈的特性

1)聚丙烯腈纤维的热学性能

聚丙烯腈纤维具有特殊的热收缩性,将纤维热拉伸1.1~1.6倍后骤然冷却,则纤维的伸长暂时不能恢复,若在松弛状态下高温处理,则纤维会相应地发生大幅度回缩,这种性质称为聚丙烯腈纤维的热弹性。

2)聚丙烯腈纤维的吸湿性与染色性

吸湿性较差,标准回潮率为1.2%~2%。由于聚丙烯腈纤维中加入了第二、第三单体,改善了染色性,可采用阳离子染料或酸性染料染色。

3)聚丙烯腈纤维的物理性质

聚丙烯腈为白色粉末状物质,密度为1.14~1.15g/cm2,在220℃~230℃软化的同时发生分解。聚丙烯腈纤维大分子中含有氰基,能吸收日光中的紫外线而保护分子主链,因而聚丙烯腈纤维的耐光性是最好的。成纤聚丙烯腈的分子量通常在10000以上,而且要求分子量分散性较小。

4)聚丙烯腈纤维的化学性质

聚丙烯腈对化学药品的稳定性良好,但在浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸的作用下会溶解。耐碱性比锦纶差,在热稀碱、冷浓碱溶液中会变黄,在热浓碱溶液中会立即被破坏。

 

三、聚丙烯腈纤维的合成工艺

 

1、聚丙烯腈的合成

丙烯腈的聚合属于自由基型链式反应,通常有丙烯腈经自由基引发剂引发聚合而成。其聚合方法根据所用溶剂(介质)的不同,可分为均相溶液聚合(一步法)和非均相溶液聚合(二步法)。

均相溶液聚合,所用的溶剂既能溶解单体,又能溶解聚合物,例如 NaSCN水溶液、氯化锌水溶液等。聚合结束后,聚合可直接纺丝,使聚合纺丝连续化。

非均相溶液聚合 ,聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出,需经分离以后用合适的溶剂重新溶解,以制成纺丝原液才可以纺织纤维。均相溶液聚合是采用的溶液是水则称为“水相沉淀聚合法”。

 
 
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