第八章合成纤维腈纶.pptVIP

第八章 腈纶PAN (polyacrylic) 1.腈纶的概述 2.腈纶的生产 3.腈纶的性质 4.腈纶的用途 第一节 腈纶的概述 早在1929年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。 这是由于单一丙烯腈聚合物制成的纤维，分子堆砌紧密，横向高度有序，缺乏柔性，发脆，染料分子很难进入，染色非常困难。 为了克服聚丙烯腈的这些缺陷，人们采用加入第二单体的方法，破坏大分子链的规整性，降低大分子间的敛集密度，使纤维柔顺，改善纤维的弹性和手感； 加入第三单体，引入一定数量的亲染料基团，提高染色能力。 　　投料配方　以丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲叉丁二酸为单体，以硫氰酸钠的水溶液为溶剂，单体按丙烯腈∶丙烯酸甲酯∶甲叉丁二酸＝91.7∶7∶1.3配比投料，配方如下： 聚合条件　聚合温度76～80℃，时间1.2～1.5h 高转化率控制在70%～75%， 低转化率控制在50%～55% 搅拌速度55～80r/min 高转化率时溶液中聚合物浓度11.9%～12.7% 低转化率时溶液中聚合物浓度为10%～11%。 （2）连续水相沉淀聚合——工艺特点 水溶性氧化-还原引发体系； 聚合在30～50℃之间甚至更低温度下进行； 产物色泽较白； 反应热容易移出，便于控制聚合温度； 产物相对分子质量分布较窄； 聚合速度快，粒子大小均一，聚合转化率比较高； 聚合物含水率低，浆液好处理； 对纺丝溶剂-硫氰酸钠浓水溶液纯度的要求低于一步法 （2）连续水相沉淀聚合 聚合条件： 引发剂的用量为单体质量的0.1%～4% ； pH值维持在2～3.5之间； 聚合温度35～55℃ ； 反应时间1～2h ； 高聚物产率80%～85%。 2.2.2 湿法纺丝工艺（以二步法为例） 1、纺丝原液的制备（以硫氰酸钠溶液为溶剂） 由水相聚合得到的聚丙烯腈是细小的固体颗粒状，首先需要将它溶解在NaSCN溶液中，并经过混合、脱泡、过滤等工序，以制成符合纺丝要求的纺丝原液——浆化。 2、成型过程 将聚合工段送来的纺丝溶液经计量泵压入烛形过滤器至喷头，以5～10m/s的纺丝速度喷出纺丝细流，在凝固溶中凝固成形。初生的丝条再经预热进一步凝固脱水，并给予适当的拉伸后，於蒸汽加热下进行高倍率拉伸。拉伸后的纤维再经水洗、上油、干燥、热定型、卷曲、切断、打包等工序制得聚丙烯腈短纤维。 湿法成形凝固历程 3、纺丝工艺流程 原液细流——凝固浴固化成型——溶剂拉伸（预热）—水洗—热拉伸——骤冷——调温调湿热定型——二次拉伸——调质上油——卷曲——干燥——打包装箱 溶剂拉伸 a、概念 所谓溶剂拉伸是指将刚成形的纤维在一定温度、一定浓度的NaSCN溶液中进行低倍拉伸。 b、目的 1. 为达到工艺总牵伸创造条件 2. 提高初生纤维的强度 3. 降低丝的直径，提高水洗的效率 使纤维手感粗硬，且色泽灰暗，加工中纤维发粘，不易梳分，干燥和热定型时纤维容易发黄，特别是在以后的染色过程中更会有不良影响，使染料沉淀，产生斑点。 干燥致密化后纤维性能和结构的变化 1. 透光率 提高 2. 白度 空洞引起光散射 3. 染色性能 匀染性提高 4. 物理机械性能 模量提高，屈服应力提高，断裂伸长降低 热定型 提高纤维的形状稳定性，进一步改善纤维的机械性能以及改善纤维的染色性能和纺织加工性能。 沸水收缩率 由8%下降到4% 纤度略有增大，强度略有下降。 染色性能 均匀染色 结晶度变化不大，晶粒尺寸明显变大。 取向度略有下降。 4、影响纺丝成形的因素 （1）原液中的聚合物的含量 （2）凝固浴条件 （温度，浓度，种类） （