高分子材料加工工艺学

第三章 聚丙烯腈纤维

聚丙烯腈纤维（acrylic fibers）是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。

20世纪30年代德国Hoechst化学公司和美国Du Pont公司就已着手聚丙烯腈纤维的生产试验，直至1950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，因染色困难，且弹性差，故仅作为工业用纤维。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。

第三章 聚丙烯腈纤维

聚丙烯腈纤维原丝

第三章 聚丙烯腈纤维

第一节 聚丙烯腈纤维原料

一、丙烯腈的合成与性质

丙烯腈是合成聚丙烯腈的单体。目前，丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中最主要的生产方法。在所有的丙烯氨氧化法中，以Sochio法最为重要，此法使丙烯在氨、空气与水的存在下，用钼酸铋作为催化剂，在沸腾床上于450℃、150kPa下反应，反应式如下：

第三章 聚丙烯腈纤维

二、丙烯腈的聚合

实际生产中丙烯腈多采用溶液聚合。根据所用溶剂的不同，可分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。

均相溶液聚合所得的聚合溶液可直接用于纺丝，故称为腈纶生产一步法。溶剂典型为NaSCN，引发剂为偶氮类。

通常转化率降低为50％～75％。

非均相溶液聚合所得聚合物不断呈絮状沉淀析出，经分离后需要合适的溶剂再溶解，才可以溶液纺丝。溶剂典型为水，采用氧化还原体系作为引发剂。

转化率可达70～80％。

第三章 聚丙烯腈纤维

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％，第三单体用量为0.3％～2％。

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第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感。其多为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等。

第三章 聚丙烯腈纤维

第三单体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。

其为离子型单体，可分为两类：

一类是对阳离子染料有亲和作用，含有羧基或磺酸基的单体，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作用，含有氨基、酰胺基、吡啶基等的单体，如乙烯吡啶等。

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（一）聚丙烯腈的结构

通过光谱分析研究证实，聚丙烯腈大分子链中丙烯腈单元的连接方式主要是首尾连接。

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