聚丙烯腈生产工艺与特点

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聚丙烯腈原丝生产工艺

聚丙烯腈原丝生产工艺

聚丙烯腈原丝生产工艺哎呀,聚丙烯腈原丝这玩意儿,听起来是不是有点高大上?其实呢,它就是我们日常生活中很多物品的原材料,比如你穿的毛衣,或者你用的地毯,都有可能是用这玩意儿做的。

别急,让我给你慢慢道来,咱们聊聊这聚丙烯腈原丝的生产工艺,就像咱们平时聊天一样。

首先,咱们得从聚丙烯腈的原料说起。

聚丙烯腈,这名字听起来挺拗口的,其实就是一种合成纤维,它的原料是丙烯腈。

这丙烯腈,你可以理解为一种化学物质,它在高温高压下,通过聚合反应,就变成了聚丙烯腈。

接下来,就是把这聚丙烯腈变成原丝的过程了。

这个过程,就像是把面团揉成面条一样,得经过好几个步骤。

首先,得把聚丙烯腈溶解在一种叫做二甲基甲酰胺的溶剂里,这溶剂就像是水,能让聚丙烯腈溶解,变成一种粘稠的液体。

然后,这粘稠的液体会被送到一个叫做纺丝机的地方。

纺丝机,你可以理解为一个超级大的注射器,它会把这粘稠的液体挤出来,形成一根根细细的丝。

这丝在挤出来的时候,会经过一个叫做凝固浴的地方,凝固浴里有一种特殊的液体,能让这丝凝固成型。

凝固成型后的丝,还得经过一系列的处理,比如拉伸、热处理、冷却等等,这些步骤都是为了改善丝的物理性能,让它更结实、更有弹性。

这就像是你把面团揉成面条后,还得把它煮熟,让它更有嚼劲。

最后,这些处理好的丝会被卷起来,就成了聚丙烯腈原丝。

这原丝,就是很多纺织品的原材料了。

你别看这原丝细细的,它可是能织成各种各样的纺织品,从毛衣到地毯,从袜子到窗帘,都有可能是用这聚丙烯腈原丝做的。

所以,你看,这聚丙烯腈原丝的生产工艺,其实就像是把面团变成面条的过程,虽然听起来复杂,但其实原理挺简单的。

这就是聚丙烯腈原丝的故事,希望你喜欢。

下次你看到聚丙烯腈制品的时候,可以想想,这玩意儿,其实就是从一团粘稠的液体,经过一系列的加工,变成了你手中的温暖和舒适。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺

粘胶基热解法生产碳纤维:
以为粘胶丝为原料,400度以下分解,1500度惰性气氛中炭化,石墨化温度高于 2800度。 碳回收率低,产量少,成本高。以被前两种方法代替,现已较少使用。
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺:
工艺特点 碳回收率高,成本低,性能好ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ最有发展前途。
用PAN纤 维制造碳纤 维有三个阶 段:氧化、 碳化、石墨 化。PAN原 丝在制造碳 纤维过程中 的结构变化 见左图。
沥青基碳纤维生产工艺简介:
1、 以聚氯乙烯、煤焦油、石油和沥青混合料为原料,将其纺丝后在250350氧化处理,产生交联结构。 2、炭化是在1350-2000度氮气中进行,纤维保持高度取向结构。 3、石墨化温度为2500-3000度,进一步增加取向程度,模量可达900GPa, 接近石墨单晶理论模量1060GPa。

聚丙烯腈反应工艺

聚丙烯腈反应工艺

聚丙烯腈反应工艺材料科学与工程学院201013020427杨艳艳1 聚丙烯腈聚合方法PAN溶液聚合的基本工艺为:丙烯腈、溶剂和少量助剂进入反应签,达到一定的温度条件,单体在引发剂的作用下打开双键连接为线性聚丙烯腈链并释放出反应热;这些溶有大分子的有机溶液经过一些后处理工序,成为最终聚合产品。

水相沉淀聚合是当前聚丙烯睛纤维工业中使用最广泛的方法。

水相沉淀聚合工艺具有连续相不参与聚合过程、聚合釜时空利用率高、体系粘度低、聚合热易除去、反应易稳定控制、生产灵活性大等优点。

2聚合方法选择选择水相沉淀聚合中连续聚合方法,以二甲基亚砜为溶剂的工艺路线,该工艺路线采用丙烯腈为主单体,衣康酸、丙烯酸甲酯等物质作为共聚单体,二甲基亚砜为溶剂,通过偶氮二异丁腈热分解引发进行自由基链式聚合反应。

DMSO法聚合也可以采用连续聚合法,即:聚合主体过程按照转化率划分为前后两段,进出料均为连续过程,无批次划分。

其生产过程为:所有原料和助剂在混合成均匀溶液后,连续、定量进入聚合釜,并与已达到一定反应程度(70%以上)的丙烯腈—聚丙烯腈一二甲基亚砜溶液进行反应;该阶段得到的长链产物连续送入第二聚合釜,达到较高转化率(90%左右);此后经过连续脱单、脱泡、过滤等处理后达到一定的中控指标,恒压输送至纺丝单元。

DMSO法聚合的主要特点在于条件缓和及可控性好。

其工艺具有以下优点A、聚合体系温度条件和缓,通过普通的循环热水系统即可完成,不仅降低了成本,而且安全可靠,控制精度高。

B、所得纺丝液不易水解,能够长时间贮存,在纺丝过程条件条件更加温和可控,制得的原丝和碳纤维综合性能更好C、二甲基亚砜对碳钢有一定腐蚀,因此主物料管线设备使用不锈钢材质,但对空间影响不严重,现场除有机物料接触的管线设备外,其余都可采用碳钢材质和普通防腐技术,检修维护成本不高。

D、二甲基亚砜人身伤害性小,只需配备简单劳保措施,安全环保投入低。

E、二甲基亚砜稀溶液回收技术简单,回用效果好,成本方面可控。

聚丙烯腈合成方法

聚丙烯腈合成方法

聚丙烯腈合成方法聚丙烯腈是一种重要的合成纤维材料,广泛应用于纺织、化工、医药等领域。

本文将介绍聚丙烯腈的合成方法及其特点。

聚丙烯腈的合成方法主要包括自由基聚合法和离子聚合法两种。

其中,自由基聚合法是目前应用较广泛的一种方法。

下面将分别介绍这两种合成方法。

自由基聚合法是通过丙烯腈单体的自由基聚合反应来合成聚丙烯腈。

首先,将丙烯腈单体与引发剂、溶剂等混合物加入反应釜中,经过适当的搅拌和加热,引发剂产生自由基,引发聚合反应。

聚合反应进行一段时间后,反应釜中生成的聚合物经过过滤和洗涤等步骤,最终得到聚丙烯腈。

自由基聚合法具有反应速度快、操作简单的优点,但聚合度较低,分子量分布较宽,所得聚丙烯腈的性能较一般。

离子聚合法是通过丙烯腈单体的离子聚合反应来合成聚丙烯腈。

离子聚合法主要包括阴离子聚合和阳离子聚合两种。

阴离子聚合是将丙烯腈单体与阴离子引发剂反应,生成负离子,进而引发聚合反应。

阳离子聚合则是将丙烯腈单体与阳离子引发剂反应,生成正离子,引发聚合反应。

离子聚合法可以得到分子量较高、分子量分布较窄的聚丙烯腈,具有优异的物理性能和化学稳定性。

除了上述两种主要的合成方法,还有其他一些改进方法,如催化剂聚合法、辐射聚合法等。

催化剂聚合法是通过添加催化剂来促进聚合反应的进行,提高聚合速度和聚合度。

辐射聚合法则是利用辐射能量引发聚合反应,可以在常温下进行,不需要引发剂和溶剂,具有环保、高效的特点。

总的来说,聚丙烯腈的合成方法多种多样,各有特点。

选择合适的合成方法,可以得到具有不同物理性能和化学性质的聚丙烯腈。

这些聚丙烯腈材料在纺织、化工、医药等领域有着广泛的应用前景。

未来,随着合成技术的不断发展和完善,聚丙烯腈的合成方法将变得更加高效、环保和经济。

年产聚丙烯腈纤维

年产聚丙烯腈纤维

年产聚丙烯腈纤维1. 简介聚丙烯腈纤维是一种合成纤维,具有优良的物理和化学性能,被广泛应用于纺织、医疗、汽车、建筑等领域。

本文档将介绍年产聚丙烯腈纤维的相关信息,包括生产工艺、产品特性和市场前景等。

2. 生产工艺2.1 原料准备聚丙烯腈纤维的生产主要原料为丙烯腈单体。

原料的准备包括丙烯腈的采购和质量检测。

2.2 聚合反应原料丙烯腈通过聚合反应生成聚丙烯腈。

聚合反应需要控制反应温度、反应时间和添加聚合催化剂等参数。

2.3 纺丝和拉伸聚合得到的聚丙烯腈通过纺丝和拉伸工艺,形成连续的聚丙烯腈纤维。

纺丝过程中需要控制纺丝温度和纺丝速度,拉伸过程中需要控制拉伸速度和温度。

2.4 染色和后处理获得的聚丙烯腈纤维可以进行染色和后处理。

染色可以改变纤维的颜色和外观,后处理可以改善纤维的强度和柔软性。

3. 产品特性聚丙烯腈纤维具有以下特性:•高强度:聚丙烯腈纤维的强度比其他合成纤维高,可以用于制备强度要求高的纺织品。

•耐磨性:聚丙烯腈纤维具有良好的耐磨性,适用于制作耐久性要求高的衣物和织物。

•耐候性:聚丙烯腈纤维对紫外线和氧化性环境具有较好的耐受性,能够在户外环境中长时间使用。

•舒适性:聚丙烯腈纤维具有柔软和吸湿排汗的特性,能够增加纺织品的舒适感。

•抗菌性:聚丙烯腈纤维具有抗菌性能,可以防止细菌滋生。

4. 市场前景聚丙烯腈纤维作为一种功能性纤维,具有广阔的市场前景。

随着人们对生活品质的要求提高,对纺织品的功能性需求也越来越多样化。

聚丙烯腈纤维具备多种功能特性,可以满足不同领域的需求。

在纺织行业中,聚丙烯腈纤维可以用于制作高强度的织物和服装,如军用服装、工作服等。

在医疗行业中,聚丙烯腈纤维可以应用于医疗纺织品,如手术衣、口罩等。

在汽车行业中,聚丙烯腈纤维可以用于汽车座椅材料,提供舒适性和耐久性。

在建筑行业中,聚丙烯腈纤维可以用于制作防水材料和隔热材料,提高建筑的性能和耐久性。

综上所述,年产聚丙烯腈纤维具有广阔的市场前景,可以满足不同领域对纺织品功能性的需求。

聚丙烯腈原料

聚丙烯腈原料

聚丙烯腈原料聚丙烯腈原料是一种广泛应用于化工、纺织、电子等多个领域的高分子材料。

它由丙烯腈单体聚合而成,具有优异的物理性质和化学性质,广泛应用于制备各种聚合物产品。

一、聚丙烯腈的性质聚丙烯腈是一种无色、透明、坚硬的高分子材料,具有较高的强度、硬度和耐热性能,耐化学腐蚀性能也很好。

同时,聚丙烯腈具有很好的导电性能和抗静电性能,可以广泛应用于电子器件和纺织品等领域。

二、聚丙烯腈的制备方法聚丙烯腈的制备方法主要有两种:一种是通过自由基聚合反应制备聚丙烯腈;另一种是通过离子聚合反应制备聚丙烯腈。

自由基聚合反应是将丙烯腈单体加入反应釜中,加入一定量的自由基引发剂后,在一定温度下进行聚合反应。

这种方法制备的聚丙烯腈分子量分布较宽,但生产成本较低。

离子聚合反应是将丙烯腈单体在有机溶剂中与一定量的活性离子引发剂进行反应,得到聚丙烯腈。

这种方法制备的聚丙烯腈分子量分布较窄,但生产成本较高。

三、聚丙烯腈的应用领域聚丙烯腈作为一种高分子材料,具有很广泛的应用领域。

其中,最广泛的应用领域是化工领域。

聚丙烯腈可以用作制备合成纤维的原料,可以制备各种聚合物材料,如聚丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚丙烯腈-丙烯酸共聚物等。

聚丙烯腈还可以用于制备电子器件材料,如电容器、电解质等。

聚丙烯腈还可以用于制备阻燃材料、摩擦材料、抗氧化材料等。

四、聚丙烯腈的市场前景随着工业化的不断发展,聚丙烯腈作为一种高分子材料,其市场需求量也在不断增加。

目前,聚丙烯腈的主要应用领域是纺织、化工、电子等行业。

特别是在纺织行业,聚丙烯腈可以用于制备各种高强度、高弹性的合成纤维,如腈纶、亚麻素等,市场前景非常广阔。

随着新材料技术的不断发展,聚丙烯腈的应用领域也在不断扩大。

未来,聚丙烯腈将会在新材料、新能源等领域得到更广泛的应用。

第六章聚丙烯腈纤维详解演示文稿

第六章聚丙烯腈纤维详解演示文稿
反应结束后,在含单体的聚合物淤浆中,在碱性中止釜中加入 NaOH,调整PH值,使反应终止。
目前十七页\总数六十一页\编于七点
三、聚丙烯腈的性能
聚丙烯腈为白色粉末,密度1.14~1.15g/cm3, 220~230 ℃时软化并发生分解。
由于侧氰基作用,聚丙烯腈大分子主链呈螺旋状空间立体构象。 聚丙烯腈的耐光性非常优良,这主要是由于聚丙烯腈大分子上
引发剂用量增加,单位时间内产生的引发自 由基增多,单体聚合速度加快,转化率增加;同 时活性中心增多,不利于提高聚合产物分子量。 NaSCN法用AIBN做引发剂,AIBN为总单体重量 的0.2%~0.8%。
目前十四页\总数六十一页\编于七点
⑵聚合温度 T ↑ 转化率↑ ↓ 温度升高,引发剂分解速度加快,反应总速
第三单体, 0.5%~3%
第二单体的作用:降低大分子间的作用力,降低PAN的结晶性、 增加纤维的页\编于七点
常用的第二单体有:
丙烯酸甲酯(MA) 甲基丙烯酸甲酯
(MMA) 醋酸乙烯酯(VAC)
丙烯酰胺(AAM)
目前七页\总数六十一页\编于七点
第三单体的作用:引入亲染料基团,改进纤维 的染色性和亲水性。
第六章聚丙烯腈纤维详解演示文 稿
目前一页\总数六十一页\编于七点
优选第六章聚丙烯腈纤维
目前二页\总数六十一页\编于七点
2009年1-12化纤产量完成情况
目前三页\总数六十一页\编于七点
腈纶纤维有许多优点,蓬松性、保暖性好、手 感柔软、近似羊毛,而且具有优良的耐光性和 耐辐射性。但其强度不高,耐磨性和抗起球性 较差。
目前十九页\总数六十一页\编于七点
湿法纺丝工艺流程 1-喷丝头 2-凝固浴 3-导丝盘 4-卷绕装置

关于聚丙烯腈生产工艺

关于聚丙烯腈生产工艺

关于聚丙烯腈生产工艺摘要:介绍了聚丙烯腈的生产情况、工艺技术、产品应用以及市场供求情况,分析了该产品的价格趋势及竞争能力,对发展我国聚丙烯腈工业提出了建议。

介绍聚丙烯腈的性质特点、生产及加工方法和应用情况,指出了其发展前景。

关键词: 聚丙烯腈生产前景应用流程一、概述1.聚丙烯腈发展概况。

1894年,法国化学家Moureu首次提出了聚丙烯腈的合成。

直到1929年,德国的巴斯夫公司(BASF)才成功地合成了聚丙烯腈。

1942年美国的杜邦公司和德国的Herbert Rein公司同时发明了溶解聚丙烯腈的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)。

1950年,在德国和美国首先实现了聚丙烯腈纤维的工业化生产。

此后,各国的化学家又致力于其他溶剂的研发,如二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMA)、硫氰酸钠(NaSCN)浓溶液、硝酸和氯化锌溶液等。

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,提高了其实用性,促进了聚丙烯腈纤维的发展。

2.聚丙烯腈的结构。

首尾连接是聚丙烯腈大分子链中丙烯腈单元的主要连接方式,与C≡N基相连的碳原子间隔着一个—CH2—基。

由于聚丙烯腈结构中存在极性较强体积较大的侧基——氰基,在同一大分子和相邻分子间产生斥力和引力,使的大分子活动受到极大阻碍而具有不规则的曲折和扭矩。

因此聚丙烯腈主链呈不规则螺旋状空间立体构象。

3.聚丙烯腈的性能。

聚丙烯腈有优良的耐光性,并且热稳定性高,成纤用聚丙烯腈加热至170~180℃颜色才有变化。

4.聚丙烯腈纤维的应用。

聚丙烯腈主要用途是纺制纤维。

该纤维还可以加工制成膨体纱,由于其中保存大量空气,具有高度的保暖性,可代替羊毛绒线。

聚丙烯腈纤维除民用外,在军事方面也应用广泛。

5.聚丙烯腈纤维的研发趋势及前景。

其一,是新成纤工艺研究,如采用增塑剂法,合成聚丙烯腈共聚物,以期降低聚丙烯腈大分子间的相互作用从而降低聚合物的熔点,来采用熔融纺织工艺或提高干喷湿纺工艺中纺丝浆液的浓度,达到提高成纤后原丝力学性能的目的。

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聚丙烯腈生产工艺与特点
摘要:本文论述了用采用水相沉淀聚合法和均相溶液聚合法合成聚丙烯腈共聚物生产工艺,讨论两种不同聚合方法和聚合条件所合成的丙烯腈共聚物的生产工艺,并对生产聚丙烯腈的两种工艺进行综述评述。

关键词:聚丙烯腈溶液聚合水相沉淀聚合对比
聚丙烯腈,通常称为聚丙烯腈纤维(Polyacry-lonitrile or acrylic )}睛纶是聚丙烯腈纤维在我国的商品名。

用85%以上的丙烯腈和其它第二、第三单体共聚的高分子聚合物纺制的合成纤维,又称聚丙烯腈纤维。

如果丙烯腈含量在35%-85%之间,而第二单体含量占15%-65%,这种共聚物纤维则称为改性聚丙烯腈纤维。

聚丙烯腈的特点:
聚丙烯腈外观为白色粉末状,密度为1.14~1.15g/cm ,加热至220~300℃时软化并发生分解。

玻璃化转变温度:104℃为白色或略带黄色的不透明粉末;相对密度1.12,玻璃化温度约90℃。

它溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、环丁砜、硝酸亚乙基酯等极性有机溶剂,还能溶于硫氰酸盐、过氯酸盐、氯化锌、溴化锂等无机盐的浓水溶液,以及浓硝酸等特殊溶剂。

它的软化温度和分解温度很接近,加热至200℃以上也不熔化,而是逐渐着色,以至碳化。

用途:
聚丙烯腈主要用于制造合成纤维(如腈纶)。

用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物仿制的合成纤维。

聚丙烯腈纤维的中国商品名。

俗称人造羊毛。

美国杜邦公司于20世纪40年代研制成功纯聚丙烯腈纤维(商品名为奥纶),因染色困难、易原纤化,一直未投入工业化生产。

后来在改善聚合物的可仿性和纤维的染色性的基础上,腈纶才得以实现工业化生产。

各个国家有不同的商品名,如美国有奥纶、阿克利纶、克丽斯纶、泽弗纶,英国有考特尔,日本有毛丽龙、开司米纶、依克丝兰、贝丝纶等。

腈纶密度一般为 1.16~1.18克/厘米3,标准回潮率为1.0%~2.5%。

纤维的特点是蓬松性和保暖性好,手感柔软,并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。

主要用做人造纤维,俗称人造羊毛;制毛线、针织物(纯纺或与羊毛混纺)和机织物,尤其适宜作室内装饰布,如窗帘等。

在材料学中常以聚丙烯腈为基体来合成多空材料,例如PAN基活性炭。

一、丙烯腈均相溶液聚合
聚丙烯腈不溶于丙烯腈,很难找到合适的溶剂,用纯聚丙烯腈原丝制取炭纤维,由于其化学结构存在大量的一CN基团,大分子间作用力强,又无侧链,致
使预氧化和炭化作用周期长而使产品成本高,强度低。

通过加入共聚组分,如衣糠酸、丙烯酸、丙烯酸甲脂等,在制取炭纤维时可使纤维反应活化能降低,有利于促进环化和交联,缓和预氧化放热反应,改善纤维的致密性和均匀性,且能减少断链机会,保证炭纤维强度。

1、聚合配方
以硫氰酸钠水溶液为溶剂,丙烯腈作主单体的三元共聚物的配方及工艺条件如下表:
2、合成原理
常见的PAN纤维都是以丙烯腈为主的三元共聚物,其中除第一单体丙烯腈外,还要采用第二单体和第三单体进行共混。

选用了丙烯腈和丙烯酸甲醋进行溶液聚合,以硫氰酸钠水溶液为溶剂,以偶氮二异丁睛( AIBN)为引发剂聚合聚丙烯腈的合成原理为
nCH2CH
CN CH2CH
CN
n
3、合成工艺
丙烯腈均相溶液聚合工艺流程如下图。

原料丙烯醇、丙烯酸甲脂、衣康酸一钠盐溶液(用22%NaOH水溶液将衣康酸配制成13.5%衣康酸一钠盐溶液)、偶氮二异丁腈和二氧化硫脲、硫氰酸钠水溶液均分别计量后连续地以稳定的流量注人混合器内,与聚合浆液中脱除出的未反应单体等物充分混合,调节pH=4.8-5.2并调温后,与异丙醇在管道中混合连续地送人两个并联聚合釜,在反应釜内按设定
的工艺条件进行聚合。

聚合后浆液在两个脱单体塔内真空脱除未聚合的单体。

从混合器中抽出一部分混合液冷至9℃送入单体冷凝器作为喷淋液使用,由两个脱单体塔分离逸出的混合蒸汽被喷淋液冷凝成液体,一起返回到混合器循环使用。

蒸汽被冷凝成液体,体积大大减小因而形成真空,聚合液中最终单体含量低于0.2%,把聚合物单体通入原液聚合槽中进行进一步的混合及储存。

原液混合槽中的单体送到脱泡桶中,余压为1.3-3.3Kpa的真空下脱除原液中的气泡,再与混合消光剂的添加剂在纺前多级混合器中混合,之后再通入原液过滤机除去机械杂质,之后聚合物可作为纺丝原液直接送去纺丝。

丙烯腈均相溶液聚合工艺(连续法)流程图
二、丙烯腈水相沉淀聚合
沉淀聚合不论溶剂为水或为非水溶剂 ,聚合体系中生成的聚合物均不溶于单体 ,或不溶于溶剂 ,产生相分离从聚合体系中沉析出来 ,因此聚合体系属于非均相体系。

一般沉淀聚合时 ,当聚合反应未开始之际聚合体系为均匀的相 ,聚合一开始则产生浑浊 ,随反应程度加深 ,聚合体系的浑浊程度也增加。

反应结束 ,聚合体系分为上下2层 ,上部液体较清 ,下部液体较为浑浊 ,体现了沉淀
聚合的特征现象。

对聚丙烯腈纤维生产来说,采用水相沉淀聚合供以后取得的聚合物,必须再行溶解才可以纺丝,这种将树脂生产与纺丝工序分段进行的“聚合”+“溶解纺丝”的方法又称为腈纶生产二步法。

丙烯腈水相沉淀聚合是指用水作介质的聚合方法。

单体在水中有一定的溶解度,当用水溶性引发剂引发聚合时,生成聚合物不溶于水而从水相中沉淀析出,所以称沉淀聚合,又称为水相悬浮聚合。

1、聚合的工艺条件
水相沉淀聚合时控制的工艺因素为,聚合温度:35℃-55℃;聚合时间:1-2h;单体总浓度:28%-30%;高聚合转化率:80%-85%;搅拌速度:55 r/min;聚合的PH:1.9-2.2
2、合成原理
丙烯腈水相沉淀聚合是聚丙烯腈纤维的主要生产方式之一,它是根据丙烯腈单体在水中有一定溶解度(20℃-7.35%,40℃-7.9%,60℃-9.10%)而聚合物则不溶于水的特点而进行通常采用水溶性氧化还原引发体系。

引发剂的分解活化能较低,聚合可以在30—50℃之间甚至还可以在更低温度下进行。

水相聚合的反应热容易控制,产物的分子量分布较均一,聚合速度快,聚合体转化率较高等。

其反应式可表示为:
nCH2CH
CN CH2CH
CN
n
3、合成工艺
丙烯腈连续式水相沉淀聚合工艺流程如下图。

其整个流程分为四个工艺,也就是原料准备、聚合、回收为反应的单体及聚合物后处理。

原料丙烯醇、丙烯酸甲脂、第三单体、NaClO3—Na2SO3水溶液等引发剂和水通过计量泵打入聚合釜。

用次硝酸调节聚合液的pH值为1.9-2.2,在40℃下进行聚合反应,控制一定的转化率,之后将聚合釜内含单体的聚合淤浆压至碱终止釜,用氢氧化钠水溶液调节pH值使反应终止。

将含有单体的淤浆送至脱单体塔,用低压蒸汽在减压下驱赶未反应的单体并将其回收。

脱除单体后的聚合物淤浆在脱水离心机中经脱水、洗涤、千燥即得粉状丙烯睛共聚物。

连续式水相沉淀聚合工艺流程示意图
三、合成工艺评述
通过对聚丙烯腈共聚物合成的两种不同聚合方法和聚合条件的生产工艺对比,两种工艺各具其优缺点。

水相沉淀聚合通常采用水溶性氧化-还原引发体系,引发剂分解活化能较低,聚合温度低,所得产物色泽较白;聚合的反应热易于排除,聚合温度容易控制,所得产品分子量分布均一、平均分子量较高;聚合速率快,聚合物粒子比较均匀,转化率较高,聚合物物料为浆状液容易处理,溶液后处理简单;最后得出的产品干燥后即可作为半成品出售,省去溶剂回收过程。

但不足的是聚合较多地采用含有碱金属离子的水溶性引发体系,聚合釜釜壁容易结疤,釜内聚合体容易沉淀堆积,不仅不利于提高聚丙烯腈原液的性能,而目降低了聚合釜的导热性和有效容积,影响聚合温度和聚合时间,同时沉淀物的脱落沉积易使管道堵塞,使聚合釜的搅拌功率上升。

同时聚丙烯腈固体用溶剂重新溶解,以制成纺丝原液,比一步法增加一道“溶解”生产工序,聚合物浆状物分离、干燥耗能较大。

均相溶液聚合,单体可溶于硫氰酸钠、二甲基甲酰胺等第二单体溶剂中进行反应,溶解性能改善;聚合热容易导出,避免了由于局部过热而引起的自动加速现象,聚合物的相对分子质量分布较窄,保证了产品质量;同时聚合反应容易控制,可以实现连续聚合、连续纺丝。

但不足的是要考虑溶剂对聚合反映的影响,
在溶液聚合中,酸碱度控制不好容易造成分子链转移和反应的阻聚;原料的纯度必须严格控制,否则杂质影响产品质量,减低聚合速率和分子量;聚合反应温度比水相沉淀聚合的反应温度高出一半,热能消耗大,另外溶液后处理复杂,增加了溶剂回收工序。

对比均相溶液聚合和水相沉淀聚合聚丙烯腈共聚物,两种生产工艺都有其可取之处,虽然水相沉淀聚合多了一道“溶解”工艺,但因其所得腈纶纤维质量较好,所以水相沉淀聚合聚丙烯腈共聚物的生产工艺更可行,更适合在工业中操作,目前世界上腈纶生产多采用水相沉淀聚合。

参考文献:
1、《第五章,自由基溶液聚合原理及生产工艺》——百度文库,2011-4-29
2、李克友,张菊华,向福如.高分子合成及工艺学,科学出版社,1999
3、赵德仁,张慰盛.高聚物合成工艺学.华东理工大学,1996,(02)
4、赵建青,李伯耿,袁惠根,潘祖仁. 丙烯腈水相沉淀聚合研究进展[J]. 高分子通报,
1992,(01) .
5、林农, 张爱丽, 罗东, 李文刚. 水相沉淀与溶液聚合法合成丙烯腈共聚物的对比[J]. 合
成纤维, 2009,(09)
6、赵亚奇,王成国,朱波,王延相,王启芬. 丙烯腈水相沉淀聚合引发机理的研究[J]. 材料工
程, 2008,(03) .
7、王成国,赵亚奇,王启芬. 连续水相沉淀聚合法合成聚丙烯腈的反应机理研究进展[J]. 现
代化工, 2008,(01) .。

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