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聚丙烯腈

研发历史

 

聚丙烯晴纤维的研究始于30年代。1931年德国法本公司的Rain首次制造了聚丙烯腈(PAN),但由于此种聚合物不溶于大多数有机、无机溶剂,且熔融温度高于分解温度,所以无法采用当时已知的溶液纺丝及熔融法纺丝,PAN未能制成纤维。40年代,PAN纤维首先由杜邦公司实现了工业化。

 

生产规模

 

聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈纺制的纤维或丙烯腈含量占85%以上的共聚物纺制而成的纤维。2000年世界聚丙烯腈纤维产量2.6685Mt,我国聚丙烯腈纤维产量473.7kt

 

生产技术

 

聚丙烯腈纤维有多种不同的生产方法,形成了各具特点的工艺路线。这些工艺路线的共同点是:采用溶液(湿法和干法)纺丝方法,有相应的溶剂回收处理等。这些工艺路线的不同点是:不同的共聚物组成;不同的聚合(非均相沉淀聚合或均相聚合)方法;不同的纺丝溶剂(可采用二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,二甲基亚砜,碳酸乙烯酯,硫氰酸钠,硝酸,氯化锌等):不同的纺丝方法(湿法或干法纺丝,湿法中采用不同凝固浴);不同的牵伸、后处理工艺;不同的溶剂回收工艺。各种工艺中,最主要的因素是溶剂,不同的溶剂决定了纺丝液的制备条件、纺丝条件、溶剂回收方法和废水处理方法等一系列工艺特点,也影响到防火、防毒及设备选材等许多方面。

 

产品应用

 

聚丙烯腈纤维(俗称晴纶)的强度并不高,耐磨性和抗疲劳性也较差。在回弹性和卷曲性方面,与羊毛存在很大的差距。随着合成纤维生产技术的不断发展,复合聚丙烯腈纤维以及各种改性聚丙烯腈相继出现,如高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃、细纤度、异型截面等品种都已有商品生产。

 

聚丙烯腈纤维广泛用来代替羊毛,或与羊毛混纺制成毛织物等,可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等织物,还可作为室外织物,如滑雪外衣、船帆、军用帆布、帐篷等。

 

聚丙烯腈中空纤维膜具有透析、超滤、反渗透和微过滤等功能,可用于医用器具、人工器官、超纯水制造、污水处理和回用等。

 

共聚单体含量尽量降低的普通腈纶,经预氧化和碳化,可获得含碳量93%左右的耐1000高温碳纤维。

 

研发趋势

 

聚苯烯腈纤维的研发趋势,可以归纳为二个方面;其一,是新成纤工艺研究,如采用增塑剂法,合成聚丙烯腈共聚物,以期降低聚丙烯腈大分子间的相互作用从而降低聚合物的熔点,来采用熔融纺织工艺或提高干喷湿纺工艺中纺丝浆液的浓度,达到提高成纤后原丝力学性能的目的。其二,是研究聚丙烯腈纤维的新品种,例如阻燃性聚丙烯腈纤维,高收缩性聚丙烯腈纤维,聚丙烯腈纤维纺丝过程中的在线着色技术,抗静电聚丙烯腈纤维,高吸水率聚丙烯腈纤维,细旦丝纤维,复合聚丙烯腈纤维,抗菌防臭聚丙烯腈纤维,远红外聚丙烯腈纤维,高强高模聚丙烯腈纤维等。

(供稿:胡汉杰)

主要参考文献:

1.《石油化工技术进展》  王基铭 袁晴棠 主编 2002年出版

2.《高分子科学技术发展简史》 钱保功 王洛礼 王霞瑜 编著 1994年出版