聚丙烯腈纤维基本资料
第6章 聚丙烯腈纤维
均相溶液聚合（一步法）：所用的溶剂既能溶 解单体、又能溶解反应生成的聚合物。反应完 毕，聚合液可直接用作纺丝。如以浓NaSCN 水溶液、DMSO、DMF或DMAc为溶剂的聚合， 均为均相溶液聚合。
非均相溶液聚合（二步法）：可用介质只能 溶解或部分溶解单体，而不能溶解反应生成的 聚合物，纺丝前需要用溶剂重新溶解聚合物制 成纺丝溶液。因非均相的聚合介质通常采用水， 所以又称为水相沉淀聚合。
聚丙烯腈的制备
主要原料及用途 丙烯腈的聚合
聚丙烯腈的性质
一、腈纶生产的主要原料及用途 ⒈单体
聚丙烯腈纤维大多 由三元共聚物制得
第一单体丙烯腈， 88％～95％ 第二单体， 5％～10％
第三单体， 0.5％～3％
第二单体的作用：降低大分子间的作用力，降低 PAN的结晶性、增加纤维的柔软性、改善纤维的弹性。
脱单体过程：完成聚合后的浆料由釜顶出料， 通往脱单体塔，未反应的单体在脱单体器
的伞面上沸腾逸去，在这里反应用的试剂混合 液又被作为回收单体的冷凝液，经冷凝器把未 反应的单体冷凝下来，带回试剂混合槽。第一 次可以除去未反应单体的90～95％，残存单体 仍高于工艺要求需进行第二次再脱，单体含量 <0.3%。
⒉非均相聚合（水相沉淀聚合）
丙烯腈的非均相聚合一般多采用以水为介 质的水相沉淀聚合法。是指以水为介质，单体 在水中具有一定的溶解度。当水溶性引发剂引 发聚合时，聚合产物不溶于水而不断地从水相 中沉淀出来。水相沉淀聚合具有下列优点：
通常采用水溶性氧化—还原引发体系，引发剂 分解活化能较低。聚合可在30～50℃之间甚 至更低的温度下进行，所得产物色泽较白；
反应结束后，在含单体的聚合物淤浆中，在碱性中止 釜中加入NaOH，调整PH值，使反应终止。
聚丙烯腈纤维宣传资料
聚丙烯腈纤维
产品介绍：
聚丙烯腈纤维是用于水泥和沥青混凝土增强的纤维产品。
聚丙烯腈纤维比聚丙烯纤维有更高的抗拉强度，更好的抗紫外线能力和耐高温耐严寒能力，可以明显地减少水泥混凝土的早期开裂，增强防渗性能。
并能显著提高水泥混凝土的韧性和强度，增强其防冻能力，延长使用寿命。
该产品用于沥青混凝土，能提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性。
聚丙烯腈纤维在混凝土中的多用途已经受到业界广泛的关注，前景广阔。
聚丙烯腈纤维性能参数：
主要功能：
提高水泥混凝土防开裂性能和防渗性能，提高耐用性；
提高水泥混凝土的韧性和强度
提高沥青混凝土的高温稳定性
提高沥青混凝土的低温抗裂性
提高沥青混凝土的耐久性和抗疲劳性
提高沥青混凝土的水稳定性以及韧性
应用范围：
水泥混凝土：
水泥混凝土路面和防护栏水利水电工程大坝
飞机场跑到、停机坪路面喷射 / 泵送混凝土
地下室侧墙、底板和屋顶防水蓄水池、游泳池、腐化池
立交桥、桥墩仓库、楼房内外砂浆抹面
水泥预制板、构件
沥青混凝土：
新旧沥青混凝土路面罩面
桥面铺设沥青混凝土磨耗层、气膜层
旧沥青路面和旧水泥路面的薄层沥青混凝土罩面
机场跑道与停机坪的加强
路面补强和修复、路沿加强
掺量设计：
水泥混凝土中的掺量：
1 、一般每立方米砂浆、混凝土纤维掺量为 0.6 -1.2kg ；
2 、根据砂料、石料、水泥用量的变化及工程对抗裂的要求，可适当调整纤维掺量，最高掺量为 1.5kg /m
3 。
沥青混凝土中的掺量：
1．用于高等级公路：
青混合料。
聚丙烯腈纤维介绍
二、丙烯腈的聚合
完成聚合后的浆液由釜顶出料，通往脱单体塔。 脱单体后的浆液被送入后续的脱泡工段。
均相溶液聚合的优点是省去分离聚合物的沉淀、 过滤和烘干等过程，但对原料的纯度要求较高，对 原液的质量控制和检测难度较大。
二、丙烯腈的聚合
(三)丙烯腈的水相沉淀聚合（图5－2）
丙烯腈等单体可溶于水，PAN则不溶于水而沉淀。
部发生歪扭和曲折。
三、聚丙烯腈的结构和性质
2 PAN的三种不同聚集状态
x射线图发现，这种不规则螺旋状大分子在整个 纤维中的堆砌，就有序区来说，它的序态还是有缺 陷的，还未达到结晶高聚物晶区的规整程度。这是 由于这种螺旋体的歪曲和曲折，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”。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。因此，聚丙烯腈具有 三种不同的聚集状态，即非晶相的低序态，非晶相 中序态和准晶相高序态。
事实上， PAN纤维
中的大分子并不完全如
图所示那样是有规则的 螺旋状分子，而是具有 不规则曲折和扭转的分 子，是由于氰基的存在。 氰基中的碳原子带正电 荷，氮原子带负电荷，
所以把氰基称为偶极子。
三、聚丙烯腈的结构和性质
在同一大分子上氰基间
因极性方向相同而互相排
斥，而相邻大分子间的氰 基则因极性方向相反而互 相吸引(偶极子力)，由于这 种很大的斥力和引力的相 互作用，使大分子活动受 到极大的阻碍，而在它局
非均相溶液聚合—所用介质（水或溶剂）只能溶 解或部分溶解单体，而不能溶解所得到的聚合物， 在聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出，经 分离后需用合适的溶剂再溶解，方可制成纺丝原 液，此法称为腈纶生产的两步法。因非均相聚合 的介质通常采用水，所以又称为水相聚合法。 由此可见，溶液聚合主要有三大部分：单体、 引发剂和溶剂。
聚丙烯腈的结构简式-概述说明以及解释
聚丙烯腈的结构简式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚丙烯腈是一种重要的合成纤维材料，也是丙烯腈单体聚合得到的聚合物。
它具有优异的物理性质和化学性质，广泛应用于纺织、化工等领域。
聚丙烯腈的化学结构中含有酰胺基团，使得其具有良好的强度、耐久性、抗静电性和抗皱性等特点。
此外，聚丙烯腈还可以通过进一步的化学反应和处理获得其他功能性纤维，如碳纤维，增加了其应用的多样性。
本文将对聚丙烯腈的化学结构、物理性质以及应用领域进行详细介绍，并展望其未来可能的发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将以聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称PAN）为研究对象，探讨它的结构简式、物理性质及应用领域。
具体而言，文章将分为三个主要部分。
第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将简单介绍聚丙烯腈的基本情况，以及其在化学和材料领域的重要性。
文章结构一节将解释整篇文章的组织框架，说明各部分的主要内容。
目的一节将明确本文的主要研究目标和意义。
第二部分为正文部分，主要包括聚丙烯腈的化学结构、物理性质及应用领域三个小节。
在聚丙烯腈的化学结构一节中，将详细介绍聚丙烯腈的分子结构、化学键以及聚合方式。
聚丙烯腈的物理性质一节将涵盖其热力学性质、力学性能、光学性质等方面的内容。
在聚丙烯腈的应用领域一节中，将探讨聚丙烯腈在纺织、医药、电子等领域的广泛应用和发展前景。
第三部分为结论部分，将主要包括总结聚丙烯腈的结构简式、对聚丙烯腈的未来发展进行展望以及结束语。
总结聚丙烯腈的结构简式一节将回顾本文中所提及的聚丙烯腈的化学结构，并概括其主要特点。
对聚丙烯腈的未来发展进行展望一节将探讨聚丙烯腈在新材料、新技术等方向的发展前景，并提出相关建议和展望。
最后，结束语将对本文的研究进行总结，并提出对读者的期望。
通过以上结构的安排，本文将全面介绍聚丙烯腈的结构简式、物理性质及其应用领域，为读者提供一份关于聚丙烯腈的综合性参考文献。
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是什么成分
聚丙烯腈纶纤维是一种合成纤维材料，通常简称为PAN纤维。
它的主要成分
是聚丙烯腈。
聚丙烯腈是一种聚合物，是由丙烯腈单体经过聚合反应制得的高分子化合物。
聚丙烯腈的化学结构
聚丙烯腈的化学结构如下所示：
[-CH2-CH(CN)-]n
其中，n代表重复单元的个数，它们通过共价键连接在一起形成了聚合物链。
聚丙烯腈具有线性结构，聚合反应中每个丙烯腈单体的腈基（-CN）与相邻单体的
丙烯基（-CH2-CH-）发生共价键连接，形成了聚丙烯腈的链状结构。
物理性质
聚丙烯腈纤维具有优良的物理性质，如高强度、高耐磨性、柔软光滑等，适用
于纺织品、工程材料等领域。
由于聚丙烯腈分子中含有大量的氰基（-CN），在纤
维结构中具有较强的极性，使聚丙烯腈纤维易于与染料或其他物质相互作用，具有良好的着色性。
制备方法
聚丙烯腈纤维的制备方法主要包括丙烯腈的聚合反应、拉丝和纺纱成纤等工艺。
首先，将丙烯腈单体在适当的催化剂作用下进行聚合反应，生成聚丙烯腈高分子化合物。
然后，通过将聚丙烯腈熔融或溶解后进行拉丝，形成纤维。
最后，对纤维进行纺纱成薄、细的纱线，用于织造或其他用途。
聚丙烯腈纤维因其化学稳定性、耐热性、抗腐蚀性等优良性质，被广泛应用于
纺织、医疗、电子、建筑等领域。
其成分简单明确，在工业生产和应用中具有重要的地位和价值。
聚丙烯腈系纤维
聚丙烯腈系纤维性质和用途：聚丙烯腈纤维的密度一般为 1.16～1.18克/厘米3，标准回潮率为1.0～2.5％。
纤维的特点是蓬松性好，保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。
普通聚丙烯腈短纤维的断裂强度为2.4～3.7克／旦，断裂伸长为26～44％。
主要用作毛线、针织物（纯纺或与羊毛混纺）和机织物，特别适用于作室内装饰布，如窗帘。
丙烯腈系纤维的新品种有具有永久立体卷曲的复合纤维和具有多孔结构的高吸水性纤维，联邦德国商品名叫杜诺瓦，日本称阿奎纶,穿着舒适,适于做运动衣；还有抗燃、阻燃纤维、高收缩纤维等。
聚丙烯腈中空纤维可用作人工肾脏透析器的材料。
聚丙烯腈纤维是生产碳纤维的主要原料，它的共聚组分与一般聚丙烯腈纤维不同,多为二元共聚，且第二组分含量小,经预氧化、炭化、石墨化处理可分别制成耐1000℃的碳纤维和耐3000℃的石墨纤维。
制备：聚丙烯腈的原料可从石油、天然气、煤和电石中制取。
由丙烯、液氨以及氧气在400～500℃下发生气、固相催化反应的方法称丙烯氨氧化法。
丙烯腈的聚合大多采用溶液法，根据所用溶剂的不同分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。
均相溶液聚合所用的溶剂既能溶解单体，又能溶解反应所生成的聚合体，反应完毕后，聚合液可直接用于纺丝，故又称腈纶生产一步法。
如以浓硫氰酸钠水溶液、浓氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺 (DMF)和二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂聚合，则可采用均相溶液聚合。
非均相聚合所用的介质只能溶解或部分溶解单体,而不能溶解聚合体,在聚合过程中聚合体不断地呈絮状沉淀析出，经分离再溶解于溶剂中制成纺丝溶液，称为腈纶生产二步法。
因非均相聚合介质在大多数情况下都使用水，又称为水相聚合法。
聚合时根据溶剂不同选用不同的引发剂，例如使用硫氰酸钠和二甲基亚砜溶剂时常用偶氮二异丁腈作为引发剂；在水相聚合时则用氧化还原引发体系。
为防止聚合体产生颜色，在聚合过程中加入少量的还原剂或其他添加剂，如二氧化碳脲、氯化亚锡等，以提高纤维的白度。
聚丙烯腈纤维(共62张PPT)
湿法纺丝及后处理工艺流程图
先拉伸后水洗、先水洗后拉伸。 如初生纤维不经预热处理直接蒸汽或沸水拉伸，纤维物理机械性能较差；
在高倍拉伸前，应对冻胶体的初生纤维进行预热浴处理以降低其溶胀度，加强纤维结构单 元之间的作用力，为进一步的高倍拉伸创造条件。
拉伸
喷丝头拉伸率 －58%～－65％。 刚凝固的纤维是高度
溶胀的冻胶体，一般采取喷丝头负拉伸。
喷丝头拉伸率
VLV010% 0 a V0
V0，VL分别为纺丝原液挤出速度和初生纤
维在第一导辊上的卷取速度 。
熔体纺丝喷丝头拉伸率 PET〔POY〕130～
140； PP：60。
先预拉伸，后高倍拉伸。预拉伸2倍左右，总拉伸8～ 11倍。
反响热容易控制，聚合产物的相对分子质量分布 较窄。
工艺流程
AN MA
NaOH 无离子水
水溶液→聚合→终止反响→真空过滤→烘干和粉碎→聚合物粉末
HNO3
引发剂 水相沉淀聚合采用的是水溶性氧化－复原引
发剂。 在碱性条件下十分稳定，不会引
发聚合反响，其水溶液的PH值在8～9之间，不会 发生分解。只有在pH<4.5时才能分解为自由基， 引发聚合反响最正确pH值是1.9～2.2。聚合时一般 参加HNO3或H2SO4使体系成为强酸性。
⑵纺丝成形
湿法纺丝成形机理 凝固介质：PAN可以采用不同溶剂制备纺
丝原液。湿法纺丝时，一般都用溶剂的水溶液 作为凝固浴。
双扩散
纺丝液由喷丝头喷出进入凝固浴后，原液细
流的外表首先与凝固浴接触，很快凝固成一层膜，凝固
浴中的凝固剂〔水〕不断通过这一皮层扩散到细流内部
腈纶是什么材料
腈纶是什么材料
腈纶是一种合成纤维，也被称为聚丙烯腈纤维。
它是一种具有优异性能的人造
纤维，被广泛应用于纺织品、工业材料等领域。
腈纶具有许多优点，比如耐磨、耐腐蚀、抗拉伸等特性，因此备受青睐。
本文将介绍腈纶的性质、用途和制备方法，让读者对这种材料有更深入的了解。
腈纶是一种具有优异性能的合成纤维，它的主要成分是聚丙烯腈。
腈纶纤维具
有高强度、耐磨、耐腐蚀、抗拉伸等特点，因此被广泛应用于纺织品、工业材料等领域。
腈纶纤维的强度比普通的纤维要高很多，而且具有优异的耐磨性，因此在服装、绳索、工业布料等方面有着广泛的应用。
腈纶纤维还具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀。
这使
得腈纶纤维在化工、环保等领域有着重要的应用，比如化工管道、防腐蚀材料等。
此外，腈纶纤维还具有良好的抗拉伸性能，不易变形，因此在制作绳索、索具等产品时，腈纶纤维也是首选材料之一。
腈纶纤维的制备方法主要有湿法法和干法法两种。
湿法法是将聚丙烯腈溶解于
溶剂中，然后通过旋转、拉伸等方法形成纤维；而干法法则是将聚丙烯腈直接通过干喷丝、熔融纺丝等工艺形成纤维。
这两种方法各有优劣，但都能够制备出高强度、耐磨的腈纶纤维。
总的来说，腈纶是一种优异的合成纤维，具有高强度、耐磨、耐腐蚀、抗拉伸
等特点，被广泛应用于纺织品、工业材料等领域。
它的制备方法多样，可以通过湿法法和干法法来制备。
腈纶纤维的出现，为人类的生活和工业生产带来了许多便利，相信在未来会有更广阔的应用前景。
聚丙烯腈纤维
• 聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量 占85%以上的线性聚合物所纺织的纤维。 • 腈纶是聚丙烯腈在我国的商品名，国外则称 为“奥纶”、“开司米纶”。
第一节 聚丙烯腈纤维的原料
• 一 丙烯腈的合成及性质 • 丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中主要的生产方法。 • Sochio法：丙烯在氨、空气与水的存在下，以钼 酸铋与锑酸双铀为催化剂，在沸腾床上于450℃、 150kPa下反应。 • 丙烯腈性质：常温常压下，具有特殊杏仁气味、 无色易流动液体，沸点77.5~77.9 ℃；溶解性 （在水中的溶解度，0 ℃为7%，40 ℃为8%；能 与大部分有机溶剂互相溶解）
• 聚丙烯腈纤维大多是以丙烯腈为主的三元共 聚物制得，其中丙烯腈占88~95%,第二单体 用量为4~10%，第三单体为0.3~2.0%。 • 第二单体：降低结晶性，增加柔软性，提高机械强度、
弹性和手感，提高染料扩散性。如：丙烯酸甲酯，甲基丙 烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。
• 第三单体：引入一定数量的亲染料基团，增加纤维对染
第四节 聚丙烯腈纤维的干法纺丝及其它纺丝方法
一、干法纺丝的工艺流程
• 短纤流程：纺丝原液经计量泵→原液加热器（ 130~ 140℃）
→喷丝板→纺丝甬道（ 400 ℃ N2 与原液细流并流下行）→冷 水喷淋降温→导辊集束→皮带夹送器→摆丝装置→盛丝桶。
• 长丝流程：纺丝原液经计量泵→原液加热器→喷丝板→纺
（二）水相沉淀聚合
聚合工艺条件 • • • • • • • 单体：同上 引发剂：硫酸亚铁铵-过硫酸钾 活化剂：亚硫酸氢钠 溶剂：水 聚合温度：30~50℃ 反应时间：1~2hr 转化率：70~80%
三 聚丙烯腈的结构和性质
• 白色粉末状，表观密度为200~250g/L，密度 1.14~1.15g/cm3。220~230 ℃时软化并分解。 • 聚丙烯腈低序区的Tg为80~100 ℃，非晶相 中序区的Tg为140~150 ℃。三元共聚聚丙烯 腈的Tg为75~100 ℃。由于水的增塑作用次 级溶胀PAN的Tg进一步下降到65~ 80 ℃；初 级溶胀PAN的Tg则在40~ 60 ℃范围内。 • 热性质：成纤用用PAN的颜色在加热到 170~180 ℃时无变化。 250~300 ℃就发生热 分解。
聚丙烯腈纤维介绍
二、丙烯腈的聚合
(二)丙烯腈的均相溶液聚合（图5－1流程简图）
丙烯腈等单体及PAN均溶于同种溶剂－ NaSCN；
单体：原料丙烯腈（AN）、第二单体丙烯酸甲酯 (MA)、第三单体衣康酸(ITA)；
引发剂：偶氮二异丁腈(AIBN)；
溶剂：48.8％硫氰酸钠(NaSCN)；
浅色剂：二氧化硫脲(TUD)；
20世纪30年代初期，就已着手聚丙烯腈纤维的生产 试验，直至1 950年，聚丙烯腈纤维才正式投入大生 产。
.
最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈(PAN)制成，故染 色困难，且弹性较差，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， 改善了聚合体的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新方法，才使聚丙烯 腈纤维工业得以迅速发展。
.
二、丙烯腈的聚合
第三单体的目的是引入一定数量的亲染料基团，以 增加纤维对染料的亲和力，可制得色谱齐全，颜色鲜 艳，染色牢度好的纤维，并使纤维不会因热处理等高 温过程而发黄。
第三单体为离子型，分两大类：一类是对阳离子染 料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺 酸钠、甲基丙烯磺酸钠等；另一类是对酸性染料有亲 和力，含有氨基，酰胺基，吡啶基等的单体。此外， 为使聚合产物具有合适的分子量，在丙烯腈聚合过程 中还需加入分子量调节剂（如异丙醇）、终止剂(如乙 二胺四乙酸四钠盐)和浅色剂(如二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化硫脲)等。
由于共聚组分的加入两个Tg逐渐相互靠近，以至完全
相同，三元共聚的PAN的Tg约为75～100℃。由于水的
增塑作用，次级溶胀PAN的Tg进一步下降到65～80℃；
而初级溶胀PAN的Tg则在40～60℃范围内。
.
PAN_聚丙烯腈纤维
1950年德国和美国实现了聚丙烯腈纤维的工业化 生产，德国的商品名为Perlon，美国的商品名为
Orlon
聚丙烯腈纤维-概述
聚丙烯腈纤维有合成羊毛之称。 以石油天然气为原料 20世纪60年代纤维聚丙烯腈纤维发展快，产量
④与第三种方法相似，纤维成形后进行预热拉 伸，随后洗去溶剂，再在95～100℃水中或蒸 汽中进行拉伸。该法的特点是拉伸浴中不存在 溶剂，拉伸时需要较大的拉伸应力。
⑤先将初生纤维水洗后进行预热拉伸，接着进 行干燥致密化，再在热板或蒸汽介质中进行拉 伸。该法的总拉伸倍数可达10倍左右。
聚丙烯腈纤维-后加工
（3）物理性能 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， 聚丙烯腈中－CN的存在，使它具有优良
的耐光性。 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。
聚丙烯腈纤维-结构与性能
（4） 热性质
聚丙烯腈有较高的热稳定性，通常在 170~180℃下不会产生色泽的变化
第 7章 聚丙烯腈
目录
➢聚丙烯腈纤维 ➢概述 ➢聚丙烯腈的结构与性质 ➢原料的合成 ➢纺丝 ➢后加工
聚丙烯腈纤维-概述
聚丙烯腈(PAN)纤维通常指含丙烯腈在85％以上的 丙烯腈共聚物或均聚物纤维，国内简称腈纶。
丙烯腈含量在85％以下的丙烯腈共聚物纤维则称 为改性聚丙烯腈纤维。
1929年德国的巴斯夫公司(BASF)成功地合成出聚 丙烯腈，
0.1 0.2 0.3 0.3 0.3
取向因 9 8 0 4 7 素
聚丙烯腈纤维
第六章 聚丙烯腈纤维
（五）初生纤维的卷绕速度
卷绕速度是指第一导盘把丝条从凝固浴中曳出的速度，通常 用v2表示。
提高卷绕速度，就能提高纺丝机的生产能力。但是卷绕速度 受丝束的凝固程度和凝固浴动力学阻力的限制。提高卷绕速度 必然降低丝束在浴中的停留时间，为达到工艺规定的凝固程度， 必须提高凝固浴的凝固能力，但过快的固化速度必定影响成品 纤维的质量及其均匀性。卷绕速度提高后，凝固浴对丝束的动 力学阻力也提高，容易使刚成型的丝条发生毛丝或断裂，上述 因素都必须综合考虑。
第六章 聚ห้องสมุดไป่ตู้烯腈纤维
（三）凝固浴的温度
凝固浴的温度直接影响浴中凝固剂和溶剂的扩散速度，从 而影响成型过程。所以凝固浴温度和凝固浴浓度一样，也是影 响成型过程的一个主要因素，必须严格控制。
第六章 聚丙烯腈纤维
（四）凝固浴循环量
在纤维成形过程中，纺丝原液中的溶剂不断地进入凝固浴， 使凝固浴中榕剂浓度逐渐增浓，同时由于原液温度和室温都比 凝而浴温度高，所以浴温也会有所升高。而凝固浴的浓度和温 度又直接影响纤维的品质，因此必须不断地使凝固浴循环，以 保证凝固浴浓度及温度在工艺要求的范围内波动以确保所得纤 维的质量。
（二）聚丙烯腈的性质
1.物理性质 聚丙烯腈为白色粉末状物质，其密度为1.14～1.15g/cm3，
加热至220～230℃时软化，并同时发生分解。 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、 非晶相中序态及准晶相高序态。因此对应两个玻璃化温度和一 个熔点。玻璃化温度分别为80～100℃、140～150℃。由于 共聚组分的加入Tg1和Tg2逐渐互相接近至完全相同，其玻璃 化温度约为75～100℃。
第六章 聚丙烯腈纤维
聚丙烯腈纤维(晴仑)
聚丙烯腈纤维（晴仑）腈纶腈纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名，国外则称为“奥纶”、“开司米纶”。
通常是指用85%以上的丙烯腈与第二和第三单体的共聚物，经湿法纺丝或干法纺丝制得的合成纤维。
丙烯腈含量在35%～85%之间的共聚物纺丝制得的纤维称为改性聚丙烯腈纤维。
腈纶针织纱腈纶筒纱编辑本段聚丙烯腈纤维简介即平时所说的“腈纶(jīnglún)”，也叫“人造羊毛”读音:jù bǐng xī jīng xiān wéi英文名:polyacrylonitrile fiber腈纶的主要生产工艺：聚合→ 纺丝→ 预热→ 蒸汽牵伸→ 水洗→ 烘干→热定形→ 卷曲→ 切断→ 打包。
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%，有合成羊毛之称。
强度 22.1～48.5cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。
耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20％，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。
能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。
纤维软化温度190～230℃。
腈纶纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、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、产业等领域。
聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
聚丙烯腈纤维加工的膨体毛条可以纯纺，或与粘胶纤维、羊毛混纺，得到各种规格的中粗绒线和细绒线“开司米”聚丙烯睛纤维主要生产工艺。
编辑本段腈纶与其他六大纤维的区别一、粘胶(吸湿易染)：是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。
粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。
聚丙烯腈碳纤维
未来，聚丙烯腈碳纤维在新能源、智能制造等领域的应用将得到进一 步拓展，为新兴产业的发展提供有力支持。
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聚丙烯腈碳纤维对酸、碱等化学物质具有较 强的耐腐蚀性。
抗氧化性
在高温和有氧环境中，聚丙烯腈碳纤维不易 被氧化。
良好的耐溶剂性
对各种有机溶剂，聚丙烯腈碳纤维表现出较 好的稳定性。
耐辐照稳定性
在强辐照环境下，聚丙烯腈碳纤维的性能不 易发生变化，具有较好的稳定性。
04 聚丙烯腈碳纤维的应用实 例
航空航天领域
05 聚丙烯腈碳纤维的未来发 展与挑战
新材料开发与性能提升
研发高强度、高模量、轻量化的聚丙烯腈碳纤维
通过材料改性、纳米复合等技术手段，提高聚丙烯腈碳纤维的力学性能和热稳定性，以满 足高端领域对高性能纤维的需求。
探索新型聚丙烯腈碳纤维的制备方法
研究新的合成路径和反应条件，降低生产成本，提高产量和纯度，实现大规模生产。
表面打磨
对碳纤维表面进行打磨处理，去 除表面的毛刺和不平整部分，提
高碳纤维与基体的结合强度。
03 聚丙烯腈碳纤维的性能特 点
力学性能
高强度
聚丙烯腈碳纤维具有极高的拉 伸强度，远超过其他纤维材料
。
高弹性模量
其弹性模量高，能够承受较大 的压力而不发生形变。
耐磨性
聚丙烯腈碳纤维具有较好的耐 磨性，能在复杂环境中保持其 性能。
在汽车领域，聚丙烯腈 碳纤维因其高强度和轻 质特性，被用于制造汽 车零部件，如车架、悬 挂系统等，提高了汽车 的燃油经济性和动力性 能。
在体育器材领域，聚丙 烯腈碳纤维因其轻质和 高强度特性，被广泛应 用于制造高尔夫球杆、 钓鱼竿、自行车车架等 运动器材，提高了运动 性能和安全性。
聚丙烯腈纤维基本资料
聚丙烯腈纤维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。
常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。
1基本信息腈纶化学分子式腈纶在显微镜下观察的几种形态。
其它名称: “腈纶(jīnglún)读音:jù bǐng xī jīng xiān wéi英文名:polyacrylonitrile fiber聚丙烯腈纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、不易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点。
2生产历程早在100多年前人们就已制得聚丙烯腈但因没有合适的溶剂，未能制成纤维。
1942年，德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维。
1950年，美国杜邦公司首先进行工业生产。
以后,又发现了多种溶剂形成了多种生产工艺。
1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展。
1984年，聚丙烯腈纤维的世界产量为2.4Mt。
生产工艺聚合→ 纺丝→ 预热→ 蒸汽牵伸→ 水洗→ 烘干→ 热定形→ 卷曲→ 切断→ 打包。
3性能作用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%，有合成羊毛之称。
强度 22.1～48.5cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。
耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降20%，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。
能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。
纤维软化温度190～230℃。
腈纶纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、，根据不怕虫蛀等不同优点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、产业等领域。
聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
聚丙烯腈 原材料
聚丙烯腈原材料聚丙烯腈是一种重要的合成纤维原料，具有广泛的应用领域。
本文将从聚丙烯腈的结构、性质、制备方法以及应用方面进行介绍。
聚丙烯腈是一种由丙烯腈单体聚合而成的高聚物。
它的化学结构中含有一个氰基，因此也被称为聚丙烯腈纤维。
聚丙烯腈的分子链结构紧密，由于聚合度高，因此具有较高的拉伸强度和耐磨损性。
此外，聚丙烯腈还具有较好的耐热性和耐化学性。
聚丙烯腈的制备方法主要有两种：乳液聚合法和溶剂聚合法。
乳液聚合法是将丙烯腈溶解在水中，通过乳化剂的作用使丙烯腈形成乳液，然后加入引发剂进行聚合反应。
溶剂聚合法是将丙烯腈溶解在有机溶剂中，加入引发剂后进行聚合反应。
两种方法均可获得高分子量的聚丙烯腈。
聚丙烯腈具有良好的物理性能和化学性能，因此在纺织、合成革、纸张增强等领域得到广泛应用。
在纺织领域，聚丙烯腈纤维可以用于制作针织品、毛线衫、袜子等。
由于聚丙烯腈纤维具有较好的弹性和保暖性能，因此在冬季服装中得到广泛应用。
此外，聚丙烯腈纤维还可以制作过滤材料、绳索、工业线等。
在合成革领域，聚丙烯腈纤维可以用于制作仿皮革材料。
聚丙烯腈纤维具有较好的耐磨损性和耐化学性，因此合成的仿皮革材料具有较高的耐用性和耐腐蚀性。
在纸张增强领域，聚丙烯腈纤维可以用于纸张增强，提高纸张的强度和耐久性。
除了上述应用领域，聚丙烯腈还可以用于制备其他功能性材料。
例如，聚丙烯腈可以在高温下进行炭化处理，得到碳纤维材料，具有较高的强度和刚度。
碳纤维材料被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
此外，聚丙烯腈还可以进行化学修饰，制备各种功能性化合物，如聚丙烯腈酰胺和聚丙烯腈酮等。
聚丙烯腈作为一种重要的合成纤维原料，在纺织、合成革、纸张增强等领域具有广泛的应用。
通过不同的制备方法和后续处理，可以得到不同性能的聚丙烯腈材料，满足不同领域的需求。
聚丙烯腈的应用前景仍然广阔，随着科技的进步，相信聚丙烯腈材料在更多领域将发挥重要作用。
聚丙烯腈纤维概述
聚丙烯腈纤维概述聚丙烯腈纤维（Polyacrylonitrile Fiber，Acrylic Fiber，Polyacrylic Fiber），商品名为腈纶或奥纶。
通常由85%以上的丙烯腈和其他单体的共聚物组成，常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。
共聚物中丙烯腈的含量在35%～85%，称为改性腈纶。
由于在外观、手感、弹性、保暖性等方面类似羊毛，所以有“合成羊毛”之称。
1931年，德国化学家Rein探索溶解丙烯腈的合适溶剂。
1934年，他发现了在某些无机盐（氯化锌、硫氰化钠、硫氰化钙）的浓溶液和氰胺盐中溶解聚丙烯腈的可能性。
然而从经济学观点来看这些溶剂并不能被人们所接受。
1941年，Rein与美国人Houtz各自独立地几乎同时发明了除α-吡咯烷酮和环丁砜以外最经济适用的溶剂：二甲基甲酰胺（DMF）。
1939年，德国法本公司首次进行了聚丙烯腈长丝纱的生产实验，并将这种纤维命名为“PAN”纤维。
在美国，Latham 描述了一种从聚丙烯腈纺丝溶液中制备纤维的工艺，按此工艺在杜邦公司进行了聚丙烯腈长丝纱的生产实验，纤维命名为ANP或纤维A。
第二次世界大战的爆发耽搁了聚丙烯腈纤维的研究。
1950年，DuPont公司在美国市场推出了名为Orlon 的聚丙烯腈纤维，该纤维是按干法纺丝工艺生产的。
1952年，首批工业生产的聚丙烯腈纤维进入德国市场，商品名为PAN和Redon。
另外，改性聚丙烯腈纤维的生产于1949年在美国Union Carbide公司开始。
在德国，聚丙烯腈的主要产地是多尔马根，在那里Bayer工厂生产出了Dralon，在此以前，德国法兰克福的Cassella-Werke Mainkur在1955年成功地通过了聚丙烯腈纤维的生产验收，而且从1956年开始，Wolcrylon（后改为Wolpryla）在沃尔芬投产，从1960年起，在Premnitz进行生产。
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聚丙烯腈纤维
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。
常用的第二单体为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三单体为离子型单体如丙烯磺酸钠和2-亚甲基-1，4-丁二酸等。
1基本信息
腈纶化学分子式腈纶在显微镜下观察的几种形态。
其它名称: “腈纶(jīnglún)
读音:jù bǐng xī jīng xiān wéi
英文名:polyacrylonitrile fiber
聚丙烯腈纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、不易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、不怕虫蛀等优点。
2生产历程
早在100多年前人们就已制得聚丙烯腈但因没有合适的溶剂，未能制成纤维。
1942年，德国人H.莱因与美国人G.H.莱瑟姆几乎同时发现了二甲基甲酰胺溶剂，并成功地得到了聚丙烯腈纤维。
1950年，美国杜邦公司首先进行工业生产。
以后,又发现了多种溶剂形成了多种生产工艺。
1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展。
1984年，聚丙烯腈纤维的世界产量为2.4Mt。
生产工艺
聚合→ 纺丝→ 预热→ 蒸汽牵伸→ 水洗→ 烘干→ 热定形→ 卷曲→ 切断→ 打包。
3性能作用
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%，有合成羊毛之称。
强度 22.1～
48.5cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。
耐晒性能优良，露天曝晒一年，强度仅下降
20%，可做成窗帘、幕布、篷布、炮衣等。
能耐酸、耐氧化剂和一般有机溶剂，但耐碱性较差。
纤维软化温度190～230℃。
腈纶纤维有人造羊毛之称。
具有柔软、膨松、易染、色泽鲜艳、耐光、抗菌、，根据不怕虫蛀等不同优点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、产业等领域。
聚丙烯腈纤维可与羊毛混纺成毛线，或织成毛毯、地毯等，还可与棉、人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。
聚丙烯腈纤维加工的膨体毛条可以纯纺，或与粘胶纤维、羊毛混纺，得到各种规格的中粗绒线和细绒线“开司米”。
4种类特点
粘胶(吸湿易染)
是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。
粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。
比重大，织物重，耐碱不耐酸。
腈纶筒纱
粘胶纤维用途广泛而且环保，几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、仿毛、混纺、交织等
涤纶(挺括不皱)
特点：强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。
具有“洗可穿”的特点
长丝：常作为低弹丝，制作各种纺织品；
短纤：棉、毛、麻等均可混纺，工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。
涤纶是目前化纤中用量最大的。
锦纶(结实耐磨)
最大优点是结实耐磨，是最优的一种。
密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸！
最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。
用途：长丝，多用于针织和丝绸工业；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢，凡尼丁等。
工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带，筛网等
腈纶(膨松耐晒)
腈纶纤维的性能很像羊毛，所以叫“合成羊毛”。
分子结构：腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶区，但有高序排列与低序排列之分。
由于这种结构使腈纶具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度小，比羊毛还小，织物保暖性好。
特点：耐日光性与耐气候性很好（居第一位），吸湿差，染色难。
纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以通过加入第二，第三单体，改善其性能，第二单体改善：弹性和手感，第三单体改善染色性。
用途：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。
维纶(水溶吸湿)
最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。
强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。
耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。
用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。
丙纶(质轻保暖)
丙纶纤维是常见化学纤维中最轻的纤维。
它几乎不吸湿，但具有良好的芯吸能力，强度高，制成织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。
但：热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损。
用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿不湿等。
工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带，医学上带代替棉纱布，做卫生用品。
氨纶(弹性纤维)
弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。
用途：氨纶利用它的特性被广泛地使用于内衣，女性用内衣裤，休闲服，运动服，短袜，连裤袜，绷带等为主的纺织领域，医疗领域等。
氨纶是追求动感及便利的高性能衣料所必需的高弹性纤维。
氨纶比原状可伸长5-7倍，所以穿着舒适、手感柔软、并且不起皱，可始终保持原来的轮廓
改性品种
突出的有丙烯腈与氯乙烯共聚纤维，是将丙烯腈和氯乙烯共聚所得的共聚物溶于丙酮，再经干法纺丝或湿法纺丝制得。
1949年，由美国联合碳化物公司首先生产，由于氯乙烯含量占50%～60%，因此阻燃性能良好，且具有自熄性，但染色性稍差。
聚丙烯腈纤维
5生产方法
聚丙烯腈纤维对原料丙烯腈的纯度要求较高,各种杂质的总含量应低于0.005%。
聚合的第二单体主要用丙烯酸甲酯，也可用甲基丙烯酸甲酯，目的是改善可纺性及纤维的手感、柔软性和弹性；第三单体主要是改进纤维的染色性，一般为含有弱酸性染色基团的衣康酸，含强酸性染色基团的丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、对甲基丙烯酰胺苯磺酸钠，含有碱性染色基团的-甲基乙烯吡啶等。
聚合
聚合工艺分为以水为介质的悬浮聚合和以溶剂为介质的溶液聚合两类。
悬浮聚合所得聚合体以絮状沉淀析出，需再溶解于溶剂中制成纺丝溶液。
溶液聚合所用溶剂既能溶解单体又能溶解聚合体,所得聚合液直接用于纺丝。
溶液聚合所用溶剂有二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠和氯化锌等。
采用前两种有机溶剂的聚合时间一般在10h以上，但溶解力强纺丝溶液的浓度较高，可适当提高纺丝速度，溶剂回收也较简便，所得纤维性能较好，且对设备的材质要求较低；而用后两种无机溶剂，聚合时间仅需2h，所得纤维白度较好
纺丝
纺丝液一般为聚丙烯腈聚合体，数均分子量为53000～106000，其纤维白度较好，热分解温度200～250℃，熔点达320℃。
因此，聚丙烯腈纤维用高聚物溶液的湿法纺丝和干法纺丝制得。
干法纺丝的纺丝液浓度为25%～30%,纺丝速度快但因喷丝头喷出的细流固化慢，固化前易粘结，不能采用孔数较多的喷丝头，纺丝溶剂仅二甲基甲酰胺一种,所得纤维结构均匀致密适于织制仿真丝织物。
湿法纺丝适于制作短纤维，纤维蓬松柔软，宜织制仿毛织物，所用的纺丝溶剂除溶液聚合用的溶剂外，还有二甲基乙酰胺、碳酸乙烯酯、硝酸等，大部分溶剂的沸点较高，在纺丝过程中不易蒸出。
80年代，研究了用熔体纺丝法制聚丙烯腈纤维，以水为聚合体的增塑剂，无需制备聚合体原液，省去溶剂的回收和循环系统，纤维的物理性能与干法或湿法纺丝制得的纤维基本相同，现已进入中间试验阶段。