第5章 聚丙烯腈纤维的生产及质量控制VIP免费

第五章聚丙烯腈纤维生产及质量控制腈纶：聚丙烯腈纤维、PAN纤维或PAC纤维丙烯腈和第二、第三单体的共聚物（comonomer）纺制的合成纤维；常规聚丙烯腈纤维中AN含量在85%以上；改性聚丙烯腈纤维（modacrylicfiber）中AN含量为35%～85%；腈纶短纤维腈纶毛条腈纶丝束第一节概述聚合（原液制备）方法纺丝方法溶剂主要生产厂商水相沉淀聚合（二步法）干纺DMFDuPont（美），Bayer（德）丙酮TennesseEastman（美）湿纺NaSCNCytec（美），Exlan（日）HNO3旭化成（日）DMFHoechst（德），PhonePoulenc（法）DMAMonsanto（美），三菱人造丝（日）丙酮钟渊化学工业（日）ECSavinesti（罗）溶液聚合（一步法）湿纺NaSCNCourtaulds（英）ZnCl2DowChemical（美），东邦贝丝纶（日）DMF钟纺（日）DMSO东丽（日）腈纶生产工艺路线聚丙烯腈纤维生产工艺路线比较：一步法与二步法：一步法是指PAN的合成采用溶液聚合，聚合物不经分离，直接配成纺丝原液去纺丝；二步法又称为水相沉淀聚合路线。PAN的合成采用水相沉淀聚合，聚合物经分离后重新溶解，即聚合物的制备及原液配制两步完成；干法纺丝与湿法纺丝：腈纶的成形借助于蒸发除去挤出细流中的溶剂，称为干法纺丝；借助于挤出细流中的溶剂与凝固浴中溶剂的双向扩散，称为湿法纺丝；有机溶剂与无机溶剂：聚丙烯腈纤维的用途主要用于针织品、装饰纺织品市场、室外纺织品第二节聚丙烯腈纤维生产用原料丙烯腈室温常压下，丙烯腈是具有特殊杏仁气味，无色易流动液体；可发生加成反应、氧化反应、聚合反应；CH2=CH-CH2+NH3+3/2O2CH2=CH-CN+3H2O460~480催化剂C第二单体降低丙烯腈分子间引力和抵消－CN基的作用，降低PAN的结晶性，改善聚丙烯腈的可溶性、弹性、手感、热塑性，提高染料向纤维内部的扩散速度，在一定程度上改善纤维的染色性（丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺等）；它在纤维中的含量为4%～10%左右）第三单体引入亲染料基团，增加纤维对染料的亲和力；（甲基丙烯磺酸钠，丙烯磺酸钠、亚甲基丁二酸）；它在纤维中的含量为0.3%～2%左右。溶剂——有机溶剂：占63%，DMF、DMA、EC、丙酮、DMSO。腈纶结构致密，截面非圆形，光泽和谐；——无机溶剂：约占37%，NaSCN、HNO3、ZnCl2。腈纶蓬松性好，截面圆形，光泽较亮，强度较高；引发剂：偶氮二异丁腈浅色剂：二氧化硫脲分子量调节剂：异丙醇（IPA）萃取剂：异丙醚（IPE）碳酸钡：用BaCO3即可除去SO42－草酸钾钛：降低溶剂色度，防止铁质进入聚合体油剂、抗静电剂：油剂（司配60、吐温60）；抗静电剂如甲基（三羟乙基）甲基硫酸季铵盐；其他：钛白粉、荧光增白剂、硫酸、醋酸、盐酸、离子交换树脂等原料。第三节聚丙烯腈的合成一、均相溶液聚合均相溶液聚合所得的聚合液可直接用于纺丝，又称腈纶生产的一步法。省去分离聚合物的沉淀、过滤和烘干；但对原料的纯度要求较高，对原液的质量控制和检测难度较大。（一）聚合工艺流程硫氰酸钠水溶液为溶剂的均相溶液聚合流程图1—调配桶2—漩流液封加料斗3—混合桶4—聚合釡5—热交换器6—第一脱单体塔7—加热器8—第二脱单体塔9—喷淋冷凝器10—喷淋液冷却器11、12、13—螺杆泵聚合反应器（二）聚合工艺控制引发剂浓度引发剂↑→→自由基↑→活化中心↑→→聚合反应速度↑→反应转化率↑→碰撞↑→大分子链重合、歧化、转移终止↑→聚合物分子量↓→大分子端基的引发剂残剩基↑→分子结构规律性↓→偶氮引发剂→聚合物色泽加深→纤维白度↓工业：引发剂用量为总单体重量的0.2%~0.8%。总单体浓度总单体浓度↑→聚合反应速度↑、聚合物平均分子量↑聚合温度温度↑→能量↑→引发剂分解↑→活化中心↑→→聚合反应速度↑→反应转化率↑→碰撞↑→大分子链重合、歧化、转移终止↑→分子量↓工业：反应温度76~82℃介质pH值pH值5±0.3，才能保证黏度变化少，聚合转化率变化也不大；单体中所含有的有机杂质有机杂质（氢氰酸、丙烯醛、乙醛、丙酮、乙腈和噁唑、丙腈）→反应速度↓硫氰酸钠中含有的杂质甲酸钠（SF）→聚合浆液黏度↓↓→纺丝困难Na2S2O3→纤维泛黄各种无机盐杂质——Fe3+或Fe...