第四节概述聚丙烯腈纤维olyacrylonitrile）（Polyacrylonitrile）聚丙烯腈（聚丙烯腈（PAN）纤维通常指含丙烯腈在）纤维通常指含丙烯腈在85%以上的丙烯腈共以上的丙烯腈共聚物或均聚物纤维1894年法国化学家年法国化学家Moureu提出聚丙烯腈的合成提出聚丙烯腈的合成1929年BASF公司成功合成聚丙烯腈，并申请德国专利年公司成功合成聚丙烯腈，公司成功合成聚丙烯腈（DRPNr.580351和654989）和）1942年德国HerbertRein和美国杜邦（DuPont）公司同时发年德国和美国杜邦（）和美国杜邦明溶解聚丙烯腈的溶剂二甲基甲酰胺（明溶解聚丙烯腈的溶剂二甲基甲酰胺（DMF））1950年德国和美国实现聚丙烯腈纤维的工业化生产年德国商品名Perlon，美国商品名Orlon，美国商品名德国商品名PAN具柔软性和保暖性好，被称为“合成羊毛”，耐光性和具柔软性和保暖性好，被称为“合成羊毛”具柔软性和保暖性好耐辐射性优异；但强度不高，耐辐射性优异；但强度不高，耐磨性和抗疲劳性差改性：高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃等新的改性：高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃等新的PAN品品种均有商品生产聚丙烯腈纤维的生产原理1、单体及其它基本原料、单体：丙烯腈（）单体：丙烯腈（AN）可以由石油天然气煤及电石等制取单体制备：单体制备：Sochio法（丙烯氨氧化法）法丙烯氨氧化法）H2C=CHCH3+NH3+3/2O2催化剂：催化剂：钼酸铋与锑酸双氧铀催化剂400~500℃℃CH2CHCN+3H2O在沸腾床上于450℃，150kPa反应在沸腾床上于反应丙烯腈（）均聚物制成的纤维弹性差弹性差，丙烯腈（AN）均聚物制成的纤维弹性差，染色性不佳成纤聚丙烯腈常采用三元共聚物第二单体降低大分子间作用力，改善纤维弹性，降低大分子间作用力，改善纤维弹性，常用含酯基的乙烯基单体：丙烯酸甲酯（）、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙基单体：丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙）、烯等，加入量为5%~10%烯等，加入量为第三单体改进纤维的染色性及亲水性。改进纤维的染色性及亲水性。常选用可离子化的乙烯基单体（1）对阳离子染料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体：）对阳离子染料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体：丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸（丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸（ITA）等；）（2）对酸性染料有亲和力，含有氨基、酰胺基、吡啶基等）对酸性染料有亲和力，含有氨基、酰胺基、单体：乙烯吡啶、甲基乙基吡啶、甲基-5-乙基吡啶单体：乙烯吡啶、2-甲基乙基吡啶、甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯等加入量为0.5%~3%加入量为引发剂偶氮类、有机过氧化物类、偶氮类、有机过氧化物类、氧化还原体系类溶剂硫氰酸钠水溶液、氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜（硫氰酸钠水溶液、氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜（DMSO））二甲基甲酰胺（）、二甲基乙酰胺二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAc）等）、二甲基乙酰胺（）其他添加剂异丙醇（异丙醇（IPA）控制分子量）二氧化硫脲（）、氯化亚锡等提高纤维白度二氧化硫脲（TUD）、氯化亚锡等提高纤维白度）、2、丙烯腈的聚合、以硫氰酸钠一步法为例：以硫氰酸钠一步法为例：丙丙异硫引衣烯烯丙氰发康腈酸醇酸剂酸甲酯钠、浅色剂配料桶单体冷凝器配料桶进料温度控制器聚合釜脱单体塔管道混合器纺丝压滤机加热器脱泡塔原液储槽聚丙烯腈纤维的结构特征1、聚丙烯腈纤维形态结构、湿纺聚丙烯腈纤维截面基本为圆形，为圆形，干纺为花生果形；生果形；纵向一般都较粗糙，都较粗糙，似树皮状考旦尔（湿纺）考旦尔（湿纺）显微镜形态奥纶42（干纺）奥纶（干纺）显微镜形态2、聚丙烯腈纤维的聚集态结构、聚丙烯腈蕴晶中的主要晶面（俯视）聚丙烯腈蕴晶中的主要晶面（俯视）纤维中存在与纤维轴（）平行的晶面，大分子排列有序；纤维中存在与纤维轴（c）平行的晶面，即大分子排列有序；不存在垂直于纤维轴的晶面，不存在垂直于纤维轴的晶面，纵向无序所以：聚丙烯腈纤维没有严格称谓上的结晶部分，所以：聚丙烯腈纤维没有严格称谓上的结晶部分，同时无定形区的规整程度又高于其他纤维的无定形区为什么？为什么？丙烯腈单元主要是首尾相接：丙烯腈单元主要是首尾相接：CH2CH2CH2CHCHCHCNCNCN一方面聚丙烯腈大分子带有极性强的氰基，其偶极矩比较大，一方面聚丙烯腈大分子带有极性强的氰基，其偶极矩比较大，偶极间的相互作用和氢键结合。大分子间通过氰基发生偶极间的相互作用和氢键结合大分子间通过氰基发生偶极间的相互作用和氢键结合。另一方面，同一大分子上相邻的氰基因极性方向