聚丙烯腈纤维改性

PAN纤维的抗静电性改性
抗静电剂法： 静电剂按使用方法分为外用抗静电剂和内用抗静电剂。外 用抗静电剂大多是水溶性界面活性剂,采用喷洒、浸润、涂布 等工艺达到抗静电的目的,主要用于纤维表面进行暂时性的抗 静电处理,以消除在纤维成形、后处理和纺织加工过程中出现 的静电干扰。也有耐久性外用抗静电剂,其耐久性不受时间和 摩擦等因素的影响,一般采用阳离子线型或含有交联基的高分 子化合物,它们在纤维中或因异种离子相互吸引而固着,或因 热处理发生交联而具有耐洗涤性。内用抗静电剂是加入纺丝 原液中,要求与聚合物有较好的相容性,无毒等,最常用的是炭 黑。
PAN纤维的阻燃性改性
物理改性： 纺丝原液的物理改性,包括共混入低分子添加剂(有机物或 无机物),或与高聚物共混纺丝等。共混法就是在纺丝原液中 混入添加型阻燃剂,制取阻燃改性PAN纤维的方法。常用的 阻燃改性剂有高分子类的聚氯乙烯、聚(氯乙烯-偏氯乙烯)等, 低分子类阻燃剂有氧化锑、卤化物、含6～16个碳原子的烷 基磷酸酯、金属醇化物等。对添加型阻燃剂要求颗粒细、与 PAN相容性好、不溶于凝固浴和水、纺丝过程中无堵孔现象。 对湿纺工艺生产的PAN纤维,干燥前是具有多微孔结构的冻 胶网络,此时也可采用冻胶丝处理法对纤维进行阻燃改性。
聚丙烯腈纤维改性
赵华国 纺硕1002
Βιβλιοθήκη Baidu 聚丙烯腈纤维改性的原因
聚丙烯腈纤维被称为合成羊毛，是代替羊毛的一 种理想合成纤维，它具有较好的蓬松性、弹性、保 暖性，但是其回弹性、卷曲性与羊毛相比仍存在较 大的差距。聚丙烯腈纤维吸湿性差的弊端也使其在 使用过程中缺少天然纤维的舒适性。此外，聚丙烯 腈纤维易于产生静电的积聚，纤维的体积电阻率高 达 6.5×1013 /cm，影响了纺丝加工性能及其应用。 随着生活水平的提高，人们对合成纤维的要求也越 来越高，传统聚丙烯腈纤维已不能适应人们的需求， 因此需要对聚丙烯腈纤维进行改性。
PAN纤维的阻燃性改性
化学改性： 高聚物分子链的改性,包括共聚合、分子链的交联或环化。 世界上已工业化的阻燃PAN纤维产品大部分是采用共聚法制 造的。共聚法就是将含有阻燃元素(卤、磷等)的乙烯基化合 物作为共聚单体,与AN进行共聚合而实现阻燃改性的方法。 共聚单体以选用偏二氯乙烯居多,聚合方法以水相悬浮聚合为 主,纺丝方法则湿纺比干纺用得多。由于阻燃成分是以化学键 的方式引入聚合物中,由这种方法得到的纤维具有永久的阻燃 性能。国外由此法制造的阻燃PAN纤维有日本钟渊化学工业 公司的Kanecaron、钟纺公司的Lufnen、意大利的Velicren 及英国Courtaulds公司的Teklan等。
纤维表面改性 PAN纤维表面亲水化是在纤维后处理工序中进行 的。在纤维表面加上一层亲水性化合物,改善纤维的 亲水性。常用的亲水化合物是聚醚类化合物或离子 型表面活性剂。作为亲水化剂不仅须具有较好的亲 水性,而且还必须具有持久的亲水化效果。拜耳公司 用聚乙烯醇作表面活性剂,生产吸水率高的PAN纤维。 日本爱克斯纶公司用硫酸、醛等小分子化合物的 混合水溶液来处理PAN纤维,从而获得亲水性。
抗起毛起球PAN纤维
降低纤维的剪切强度： 影响PAN纤维起球的三个主要因素是剪切强度、抗张强度 和形状因子,它们对起球性的贡献分别是74%、16%和5%。 调节聚合物组成和纺丝条件可以改变这些影响因素。如减少 PAN大分子中丙烯酸甲酯的含量,增加丙烯磺酸钠的含量,可 增加分子间的敛集密度,降低分子链段的活动性,增加纤维的 刚性和对于剪切作用的脆性,能获得较好的抗起球效果。在纺 丝时,采用较低的凝固浴浓度,较高的凝固温度都会导致不均 匀的纤维皮芯结构,较低的拉伸比以及紧张状态下干燥热定型 也会增加纤维的脆性,提高纤维的抗起毛起球性。
PAN纤维的抗静电性改性
提高纤维的吸湿性： 该方法与提高PAN纤维亲水性的方法很相似。可 采用共聚和在PAN大分子主链上引入亲水性、导电 性成分。如AN与不饱和酰胺的N-羟甲基化合物和 CH2=CR1COO(CH2CH2O)nR2构成的混合物共聚, 通过湿法纺丝,所得纤维物性指标没有下降,抗静电 性能优良。也可在聚合或纺丝时加入亲水性聚合物 共混纺丝,可制造抗静电PAN纤维。
用亲水物共混： 可用来共混的亲水性化合物可以分为两种:一种是 低分子化合物,另一种是高分子化合物。对溶液纺丝 来说,用低分子化合物共混的纺丝溶液宜采用干法纺 丝,如西德拜耳公司在PAN纺丝原液中加入5%～ 10%的甘油或四甘醇,进行干纺,生产高吸水性改性 PAN纤维。现在所采用的亲水性化合物逐渐趋向于 用高分子化合物,这些高分子化合物有:亲水性轻度 交联树脂、聚乙二醇衍生物和聚丙烯酰胺等。
PAN纤维的亲水性改性
对纤维表面进行碱减量处理： 用碱减量法对聚丙烯腈纤维进行表面处理， 使纤维表面粗糙化，产生沟槽、凹窝，以增 强其吸水效果。同时，纤维结构中氰基与酯 基在一定浓度碱溶液作用下，水解生成的— COOH、—COONa等亲水基团，也使纤维对 水分子产生很强的亲和力。
PAN纤维的亲水性改性
PAN纤维的阻燃性改性
表面处理法： 阻燃后处理是在纺丝成形过程中对纤维用 阻燃剂进行处理。用脲甲醛和溴化铵的水溶 液,羟甲基化的三聚氰胺羟胺盐等做阻燃剂,对 PAN纤维或织物进行表面涂覆,是较早也是最 方便的阻燃整理方法。但阻燃效果不易长期 保存。
PAN纤维的阻燃性改性
热氧化法： 这是随着碳纤维发展而兴起的一种制取高阻燃、 耐燃PAN纤维的方法。PAN原丝在高温和空气中氧 的作用下,制得预氧化纤维。其特点是耐燃、耐化学 试剂、具有自熄性,LOI值高达55%～62%,用于防火、 耐热、劳动保护和密封材料等。 东华大学曾研制了双功能改性的阻燃PAN纤维。 90年代抚顺有机化工厂引进了意大利Snia公司的阻 燃PAN生产技术,已投入生产,年生产能力为4 000 t/a。
抗起毛起球PAN纤维
树脂整理： 在PAN纤维织物表面涂覆一层改性整理剂,以防止织物起 毛起球。可用的乳液有:丁苯橡胶、氯丁橡胶及丙烯酸、丁二 烯和丙烯腈三元共聚变性橡胶;聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚氨酯、 环氧树脂、三聚氰氨类树脂等。抗起毛起球树脂整理过程大 致是整理液配制、浸轧树脂液、预烘、焙烘和水洗等。而整 理的效果以及对织物其它性能的影响取决于纤维织物性质、 整理剂组成及其相互作用和加工工艺条件。 国外典型的抗起毛起球PAN纤维有:Monterfiber公司的 Ieacril NP、三菱人造丝公司的H-613和孟山都公司的HP等。 国内东华大学也曾进行过PAN纤维抗起毛起球的探讨研究
PAN纤维的亲水性改性
高聚物分子的亲水化： 在聚合时引入亲水性单体与AN共聚,增加 纤维的亲水性。这种亲水性单体是含有-OH、 COOH或其它亲水基团的乙烯基化合物,在国 外有大量的专利报道。如日本旭化成曾分别 采用乙烯基吡啶和二羰基吡咯化合物等为主 的亲水性共聚单体,制得了吸水性PAN纤维。
PAN纤维的亲水性改性
PAN纤维的亲水性改性
与亲水物接枝共聚： 与亲水性物质接枝共聚，同样可以达到增加纤维 中亲水性基团的目的，其工艺要比大分子结构亲水 化的方法简单易行。聚丙烯腈可与甲基丙烯酸、聚 乙烯醇等接枝共聚，达到改善吸湿性的目的。丙烯 腈与天然大豆蛋白通过接枝共聚制得亲水改性聚丙 烯腈纤维是又一成功的范例。随着接枝效率的提高， 吸湿率相应增加，这是由于大豆蛋白存在于聚丙烯 腈纤维的表面的原因。