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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。

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。
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/tex,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可以纯纺,或与粘胶纤维混纺。
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。

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