腈纶

4.1前言

聚丙烯腈纤维与其它合成纤维比较具有更酷似羊毛的风格和性能，易染色，并显示鲜艳的发色性，高蓬松化而适于针织用途。聚丙烯腈纤维可将聚合物溶解于溶剂后进行纺丝，也考虑了通过改性的办法熔融纺丝，进行象聚酯和尼龙纤维那样的熔纺。

溶液纺丝法有湿法纺丝、干法纺丝、干湿法纺丝、凝胶纺丝、快速纺丝等多种方法。制造聚丙烯腈纤维主要用湿法纺丝和一步法干法纺丝。关于聚丙烯腈纤维的湿法纺丝因制造商使用的溶剂、凝固剂的不同得到的纤维性质也有细微的差别（特别在风格、色泽上）。下面列出聚丙烯腈纤维的主要制造商及其工艺。

表1 聚丙烯腈纤维的制法

下表是聚丙烯腈纤维的不同改性方法的制法分类：

将在下面对其中有代表性的改性材料进行介绍。

4.2 共聚型改性

为了丙烯腈聚合体赋予成纤的特性和加工性，是一种含5～10%丙烯酸甲酯或醋酸乙烯共聚体，又为了增加对阳离子染料的亲和性，大多进行与少量的甲基丙烯磺酸钠或苯乙烯磺酸钠的共聚合。

基于上述的基本前提条件，改变共聚体成分的配比，进而在牵伸热处理工序上想办法来改进各种纤维的特性。例如，改变风格、收缩特性，提高蓬松性，赋予抗起球性，提高阻燃性等。

（1）改善风格

丙烯腈聚合物通过第二、第三单体的共聚合，可制得酸性染料可染、改善柔软性，进而混入不同量的二氧化钛，与纤维截面的异型化相结合可改善风格。

（2）蓬松化

将作为第二组分的丙烯酸甲酯共聚合，在一定的工艺条件下通过牵伸热处理，得到高收缩纤维。这种纤维与通常的纤维或低收缩原棉混纺，经加热得到蓬松纤维。

（3）抗起球

在聚合物中作为第二单体的丙烯酸甲酯共聚合，通过一定的牵伸热处理的工艺条件能减少纤维发粘，提高抗起球性，例如东丽的“コーピロン”“パイレス”，旭化成的“ハイコール”，三菱人造丝的“スーパーキヤメロン”，钟纺的“ルシーナ”，旭化成的“カシミロンKP”等。

（4）阻燃

钟纺的“ヵネヵロン”是丙烯腈与氯乙烯的共聚体，所谓的改性丙烯睛通过氯乙烯组分增加，阻燃指数提高（LOI:30～35），用在窗帘、地毯、毛毯、毛衣、毛织运动衫、人造毛发及玩具等。

另外钟纺的“ルフネン”在丙烯腈聚合物中混入了偏氯乙烯与磺酸的聚合物的共聚体，是破坏了高致密化的阻燃纤维（LOI:29～37）。

东洋纺的“エクスランNK”是以丙烯腈与偏氯乙烯共聚体为原料的阻燃纤维。

4.3 异型截面

与聚酯、尼龙熔纺相同，聚丙烯腈纤维也可通过改变喷丝头喷孔的形状得到异型截面。但一般由低的拉伸纺丝伴随脱溶剂纺出的原丝较缓和，得到截面形状与喷丝孔形状相一致较难，各公司大力着手来改变纤维的截面而制得色泽好、有风格的产品。

通过三角截面改进了光泽和刚性，用于毛衣、毛织运动服等衣料。扁平化目标是制造出有柔软性、兽毛风格、天然风格可用于玩具用纤维。T字型、X字型、Y字型的截面改善丰满感、膨化、滑爽，主要用于地毯。Y型截面多次加工，尖端被分开，绒头布地的根本部分具有Y型特有的高刚性和强的笔挺，尖端部分成为分开的细旦扁平纤维，柔软性好。菊花型截面表现出麻的格调，用于春夏服装。

表2 腈纶异型截面短纤维材料

4.4 聚合物与改性剂混合

在聚合物中，混入改性剂赋予新的功能。混入的方法有均匀混合与复合纺丝的方法（在后面介绍），在各章中均有详细叙述。下面举一些代表性的混合改性实例。

(1) 均匀混合方式

混入导电碳黑的导电丝（东丽：“SA-7”）和吸收太阳热的纤维（东丽：“トレヒート”）；混入共聚物的抗菌防臭丝（三菱：“ニユーターフエルパークリン”）；混入含消臭成分吸收剂的消臭纤维（旭化成：“スモークリン”）等等。

(2) 复合纺丝法

聚丙烯腈纤维的多孔性部分中混入消臭、抗菌性的无机化合物后的抗菌消臭吸水纤维（钟纺：“ビオヤーフ”），在芯部混入有光能变换功能的微粒子的蓄热保暖纤维（三菱：“サーモキャツチW”）等等。

4.5 复合纺丝、特殊纺丝

有效利用聚丙烯腈纤维的特征的改性纤维示例：

（1）蓬松性纤维是通过将收缩特性不同的聚合物以多层状纺出复合的短纤维，用于地毯及床上用品。（东丽：MCJ）

（2）超细纤维是通过湿法纺丝特有的直接纺丝技术制得极细纤维（0.5～1dtex），由于可纺性困难，用二次纺织得到纱，添加了柔软的风格，赋予吸水快干功能，向内衣、高密度薄型织物发展，有东丽的“オルピア”和东邦的“ソリスト”等。

（3）超极细纤维：聚丙烯腈纤维通过直接纺丝制得0.5dtex以下的超极细丝，增加了聚丙烯腈纤维固有的发色、耐光、亲水-疏水性的平衡，得到纤维直径均匀的纤维。用于桃皮风格的面料、人工麂皮、泸器、衣料等（三菱：“グローレ”）。

4.6 特殊油剂处理、化学处理

通过化学处理或整理加工剂赋予新功能。适用于纤维制造工序及面料。详细功能已在各小节中叙述。下面介绍一例。

通过添加吸水性油剂形成吸水纤维（东丽：“サミーナ”），特殊双层结构的吸水纤维（日本X纶：“ランシール”）、通过后加工消除氨臭的聚丙烯腈纤维（东洋纺：“デイスメル”）、在纺丝工艺中通过药剂处理的抗菌纤维（东丽：“セベリス”）及吸湿发热性的架桥型聚丙烯腈纤维（东洋纺：“エクス”）等等。

4.7 耐高温炭素化

(1)旭化成“ラスタン”（2）（3）

把特殊的聚丙烯腈纤维在200～300 ℃的氧化氛围中热处理则具有耐高温性。具有了对于高热温度及火灾的优良防护性，万一碰上也不燃烧。用于遮断高温或火苗的耐热手袋及家庭用消火布、消防服、炉前作业等的特殊工作服等的防火安全衣料，以及焊接火花防护罩布及隔热材料和作为通道材料的工业领域的功能材料等等各种领域的商品。

表3 “ラスタンスパツタシート”的性能

图1 ラスタン的耐热持久性