聚丙烯腈纤维介绍.ppt

聚丙烯腈纤维;本章重点： 掌握丙烯腈聚合、原液制备的原理及工艺、湿法纺丝的特点、湿法纺丝纤维成形原理。;聚丙烯腈纤维（acrylic fibres）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。如果聚合物中内丙烯腈含量占35～85％、其他共聚单体含量占15～65％，则这种共聚物制成的纤维被称为改性聚丙烯腈纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品名为腈纶。目前其产量在合纤中仅次于聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯纤维，居第四位，占合纤8％。 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。;聚丙烯腈纤维具有羊毛的特性（有合成羊毛之称），蓬松性和保暖性好，手感柔软、防霉，防蛀。并有非常优越的耐光性和耐辐射性。 近年来，为了适应某些特殊用途的需要，通过化学和物理改性方法，制成具有特殊性能或功能的改性聚丙烯腈纤维，如具有永久性立体卷曲的复合纤维和具有多孔结构的高吸水纤维；还有阻燃、抗静电、高收缩、染色性和耐热性良好的纤维。中空聚丙烯腈纤维可作为血液净化器的材料。聚丙烯腈纤维还可作为生产碳纤维的原丝，可分别制成耐高温的预顶氧化纤维、耐1000℃的碳纤维、以及耐3000℃的石墨纤维。; 第一节 聚丙烯腈纤维原料;一、丙烯腈的合成及其性质;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;二、丙烯腈的聚合;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;三、聚丙烯腈的结构和性质;第二节聚丙烯腈纺丝原液的制备;熔融纺丝：纺丝原液的制备是采用加热熔融的方法。 某些聚合物(如聚丙烯腈)在加热条件下，既不软化亦不熔融，只是在280～300℃时才进行分解，所以采用熔融状态来成型纤维是不可能的，只能用溶液纺丝法(干法或湿法)来成型纤维。干法纺丝主要生产长纤维，湿法纺丝主要生产短纤维。目前，国内外大多采用湿法纺丝来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇纤维(维尼龙)和聚氯乙烯纤维(氯纶)的短纤维。; 不论干法或湿法纺丝，都要先将高聚物溶解于溶剂中，配制成溶液，或者由均相溶液聚合直接制成高聚物溶液，然后进行纺丝。这里我们以聚丙烯腈纤维生产来介绍溶液纺丝工艺。;由均相溶液聚合，也就是一步法制得的纺丝原液含有未反应的单体，气泡和少量的机械杂质，必须加以去除。为保证纺丝原液的质量均一性，还必须进行混合。故纺丝原液的制备包括脱单体，混合、脱泡、调温和过滤等环节，以制得符合纺丝工艺要求的纺丝原液。 由水相沉淀聚合所得的聚丙烯腈是细小的固体颗粒，必须将其溶解在有机或无机溶剂中，并经混合、脱泡和过滤等工序。;一、一步法纺丝原液的制备;混合→脱泡→混合→调温→过滤→纺丝;一、一步法纺丝原液的制备;一、一步法纺丝原液的制备;一、一步法纺丝原液的制备;一、一步法纺丝原液的制备;二、二步法纺丝原液的制备;二、二步法纺丝原液的制备;二、二步法纺丝原液的制备;二、二步法纺丝原液的制备; 聚丙烯腈＋热DMF＋TiO2＋浅色剂DTPA→混合 →溶胀、溶解 （65℃）→过滤 → 储罐→加热（80～110 ℃） →纺丝;二、二步法纺丝原液的制备;第三节 聚丙烯腈纤维的湿法成型; 我们知道，聚丙烯腈在加热下既不软化又不熔融，在280～300℃下分解，故一般不能采用熔融纺丝，而采用溶液纺丝法中的干法纺丝或湿法纺丝。目前，全世界每年用这两种纺丝方法生产的腈纶中，湿法纺丝约占85％，据报道，也有采用熔融法纺丝的研究，纺丝用聚合体应是另一种共聚物结构。 在湿法纺丝时，高聚物溶液从浸于凝固浴中的喷丝板小孔喷出，通过双扩散作用最终使纤维成型。凝固浴通常为制备原液所用溶剂的水溶液。;一、工艺流程;一、工艺流程;二、腈纶湿法纺丝机;.; 在成形过程中纺丝原液中的NaSCN不断扩散入凝固浴中，使浴液的浓度逐渐升高，较浓的浴液沉向槽底。如果是平底，就会在靠近后端的下部造成死角，使浴液浓度差异增大，斜底槽消除了死角，迫使较浓的浴液不停留地向前流动。此外，也可采用立管式纺丝机。 ; 其作用是定量地把纺丝溶液压入烛形过滤器，以保证纺