聚丙烯腈:化學産品-中文百科頻道

簡介

聚丙烯腈

英文簡寫：PAN英文名稱：polyacrylonitrile

英文别名2-Propenenitrile,homopolymer;acl1050;acrylonitrile,polymers;acrylonitrilehomopolymer;acrylonitrilepolymer;biospal1200s;biospal1800s

聚丙烯腈纖維的研究始于30年代。1931年德國法本公司的Rain首次制造了聚丙烯腈（PAN），但由于此種聚合物不溶于大多數有機、無機溶劑，且熔融溫度高于分解溫度，所以無法采用當時已知的溶液紡絲及熔融法紡絲，PAN未能制成纖維。40年代，PAN纖維首先由杜邦公司實現了工業化。

聚丙烯腈纖維是指由聚丙烯腈紡制的纖維或丙烯腈含量占85%以上的共聚物紡制而成的纖維。2000年世界聚丙烯腈纖維産量2.6685Mt，我國聚丙烯腈纖維産量473.7kt。

聚丙烯腈纖維的研發趨勢，可以歸納為二個方面；其一，是新成纖工藝研究，如采用增塑劑法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子間的相互作用從而降低聚合物的熔點，來采用熔融紡織工藝或提高幹噴濕紡工藝中紡絲漿液的濃度，達到提高成纖後原絲力學性能的目的。其二，是研究聚丙烯腈纖維的新品種，例如阻燃性聚丙烯腈纖維，高收縮性聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈纖維紡絲過程中的在線着色技術，抗靜電聚丙烯腈纖維，高吸水率聚丙烯腈纖維，細旦絲纖維，複合聚丙烯腈纖維，抗菌防臭聚丙烯腈纖維，遠紅外聚丙烯腈纖維，高強高模聚丙烯腈纖維等。

物理性質

聚丙烯腈外觀為白色或略帶黃色的不透明粉末；相對密度1.12，玻璃化溫度約90℃。它溶于二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、環丁砜、硝酸亞乙基酯等極性有機溶劑，還能溶于硫氰酸鹽、過氯酸鹽、氯化鋅、溴化锂等無機鹽的濃水溶液，以及濃硝酸等特殊溶劑。它的軟化溫度和分解溫度很接近，加熱至200℃以上也不熔化，而是逐漸着色，以至碳化。

熔點317°C

密度1.184g/mLat25°C(lit.)

折射率n20/D1.514

穩定性Stable.Incompatiblewithstrongoxidizingagents.

化學性質

聚丙烯腈是由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鍊中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。

單體分子結構式：丙烯腈

毒理學數據

第一、

試驗方法：口服

攝入劑量：“3毫克/千克

測試對象：齧齒動物-鼠

毒性類型：急性

毒性作用：

1.肝髒重量的變化

2.腎上腺重量的變化

第二、

試驗方法：吸入

攝入劑量：“25gm/m3

測試對象：齧齒動物-鼠

毒性類型：急性

毒性作用：詳細的毒副作用沒有報告以外的其他緻死劑量值

第三、

試驗方法：口服

攝入劑量：45mg/kg/26W-I

測試對象：齧齒動物-鼠

毒性類型：MutipleDose

毒性作用：

1脂肪肝豆狀核變性

2.腎，輸尿管，膀胱-改變管（包括急性腎功能衰竭，急性腎小管壞死）

3.甲狀腺功能減退症

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值（XlogP）：0.2

2、氫鍵供體數量：0

3、氫鍵受體數量：1

4、可旋轉化學鍵數量：0

5、拓撲分子極性表面積（TPSA）：23.8

6、重原子數量：4

7、表面電荷：0

8、複雜度：54.9

9、同位素原子數量：0

10、确定原子立構中心數量：0

11、不确定原子立構中心數量：0

12、确定化學鍵立構中心數量：0

13、不确定化學鍵立構中心數量：0

14、共價鍵單元數量：1

制備

聚丙烯腈纖維有多種不同的生産方法，形成了各具特點的工藝路線。這些工藝路線的共同點是：采用溶液(濕法和幹法)紡絲方法，有相應的溶劑回收處理等。這些工藝路線的不同點是：不同的共聚物組成；不同的聚合(非均相沉澱聚合或均相聚合)方法；不同的紡絲溶劑(可采用二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亞砜，碳酸乙烯酯，硫氰酸鈉，硝酸，氯化鋅等)：不同的紡絲方法(濕法或幹法紡絲，濕法中采用不同凝固浴)；不同的牽伸、後處理工藝；不同的溶劑回收工藝。各種工藝中，最主要的因素是溶劑，不同的溶劑決定了紡絲液的制備條件、紡絲條件、溶劑回收方法和廢水處理方法等一系列工藝特點，也影響到防火、防毒及設備選材等許多方面。

由懸浮聚合法制得的是白色固體粉末，溶于二甲基甲酰胺等有機溶劑或硫氰酸鹽等溶液中；由溶液聚合法制得的是聚丙烯腈溶液

。

應用

聚丙烯腈纖維（俗稱晴綸）的強度并不高，耐磨性和抗疲勞性也較差。聚丙烯腈纖維的優點是耐候性

和耐日曬性好，在室外放置18個月後還能保持原有強度的77%。它還耐化學試劑,特别是無機酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機試劑。聚丙烯腈對堿不穩定，遇堿易着色，在80℃以上的濃堿中能水解為聚丙烯酸鈉。在回彈性和卷曲性方面，與羊毛存在很大的差距。随着合成纖維生産技術的不斷發展，複合聚丙烯腈纖維以及各種改性聚丙烯腈相繼出現，如高收縮、抗起球、親水、抗靜電、阻燃、細纖度、異型截面等品種都已有商品生産。

聚丙烯腈纖維廣泛用來代替羊毛，或與羊毛混紡制成毛織物等，可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等織物，還可作為室外織物，如滑雪外衣、船帆、軍用帆布、帳篷等。

聚丙烯腈中空纖維膜具有透析、超濾、反滲透和微過濾等功能，可用于醫用器具、人工器官、超純水制造、污水處理和回用等。

共聚單體含量盡量降低的普通腈綸，經預氧化和碳化，可獲得含碳量93%左右的耐1000℃高溫碳纖維。

聚丙烯腈主要用于制造合成纖維(如腈綸)。用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物仿制的合成纖維。聚丙烯腈纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司于20世紀40年代研制成功純聚丙烯腈纖維（商品名為奧綸），因染色困難、易原纖化，一直未投入工業化生産。後來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎上，腈綸才得以實現工業化生産。各個國家有不同的商品名，如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸，英國有考特爾，日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。腈綸密度一般為1.16～1.18克/厘米3，标準回潮率為1.0%～2.5%。纖維的特點是蓬松性和保暖性好，手感柔軟，并具有良好的耐氣候性和防黴、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛；制毛線、針織物（純紡或與羊毛混紡）和機織物，尤其适宜作室内裝飾布，如窗簾等。在材料學中常以聚丙烯腈為基體來合成多空材料，例如PAN基活性炭。

也可以用于锂離子聚合物電池的電解質聚合物基體，離子電導率較高，能達到10锂離子遷移數也大于PEO系，可達到0.5，但PAN鍊上有較強的極性基團-CN，與锂電極相容性差，鈍化現象比較嚴重。