聚丙烯腈

高分子化合物

聚丙烯腈，化学式为(C3H3N)n，是一种高分子化合物，由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。主要用于制聚丙烯腈纤维（腈纶）的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。

研究历史

聚丙烯腈纤维的研究始于30年代。1931年德国Rain首次制造了聚丙烯腈（PAN），但由于此种聚合物不溶于大多数有机、无机溶剂，且熔融温度高于分解温度，所以无法采用当时已知的溶液纺丝及熔融法纺丝，PAN未能制成纤维。40年代，PAN纤维首先由杜邦公司实现了工业化。

聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈纺制的纤维或丙烯腈含量占85%以上的共聚物纺制而成的纤维。2000年世界聚丙烯腈纤维产量2.6685Mt，我国聚丙烯腈纤维产量473.7kt。

聚丙烯腈纤维的研发趋势，可以归纳为二个方面；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。其二，是研究聚丙烯腈纤维的新品种，例如阻燃性聚丙烯腈纤维，高收缩性聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维纺丝过程中的在线着色技术，抗静电聚丙烯腈纤维，高吸水率聚丙烯腈纤维，细旦丝纤维，复合聚丙烯腈纤维，抗菌防臭聚丙烯腈纤维，远红外聚丙烯腈纤维，高强高模聚丙烯腈纤维等。

理化性质

熔点：317 °C

密度：1.184 g/cm3

外观：白色或略带黄色的不透明粉末

溶解性：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

制备

实验室制法

聚丙烯腈是由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。

工业生产方法

聚丙烯腈纤维有多种不同的生产方法，形成了各具特点的工艺路线。这些工艺路线的共同点是：采用溶液（湿法和干法）纺丝方法，有相应的溶剂回收处理等。这些工艺路线的不同点是：不同的共聚物组成；不同的聚合（非均相沉淀聚合或均相聚合）方法；不同的纺丝溶剂（可采用二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，碳酸乙烯酯，硫氰酸钠，硝酸，氯化锌等)：不同的纺丝方法（湿法或干法纺丝，湿法中采用不同凝固浴）；不同的牵伸、后处理工艺；不同的溶剂回收工艺。各种工艺中，最主要的因素是溶剂，不同的溶剂决定了纺丝液的制备条件、纺丝条件、溶剂回收方法和废水处理方法等一系列工艺特点，也影响到防火、防毒及设备选材等许多方面。

由悬浮聚合法制得的是白色固体粉末，溶于二甲基甲酰胺等有机溶剂或硫氰酸盐等溶液中；由溶液聚合法制得的是聚丙烯腈溶液。

无卤阻燃PAN纤维制备

将1g真空干燥后的P(AN-co-VAc) 纤维加入到500mL单口烧瓶中，通过加入KOH水溶液来调节体系的pH值，并于室温下搅拌12h后取出纤维，用去离子水洗涤至中性，最后将其置于60℃的真空烘箱中干燥24h，从而获得对应pH值为10，12及14的水解后的P(AN-co-VAc) 共聚物纤维。

向装有恒压滴液漏斗的500mL三口烧瓶中依次加入0.5g上述于pH=12、水解12h条件下制备的干燥的P(AN-co-VAc) 共聚物纤维的水解产物及20mL二甲基甲酰胺（DMF），并浸渍1h后，于室温并在磁力搅拌的作用下向恒压滴液漏斗中缓慢滴入5mL O,O-二乙基磷酰氯，然后升温至60℃，反应5h，将纤维取出后用无水乙醇洗涤2次，再用蒸馏水洗涤3次，干燥后即获得无卤阻燃聚丙烯腈纤维。

性质与稳定性

遵照规定使用和储存则不会分解。

贮存方法

密闭于阴凉干燥环境中。

应用

聚丙烯腈纤维（俗称腈纶）的强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂,特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。聚丙烯腈对碱不稳定，遇碱易着色，在80℃以上的浓碱中能水解为聚丙烯酸钠。在回弹性和卷曲性方面，与羊毛存在很大的差距。随着合成纤维生产技术的不断发展，复合聚丙烯腈纤维以及各种改性聚丙烯腈相继出现，如高收缩、抗起球、亲水、抗静电、阻燃、细纤度、异型截面等品种都已有商品生产。

聚丙烯腈纤维广泛用来代替羊毛，或与羊毛混纺制成毛织物等，可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等织物，还可作为室外织物，如滑雪外衣、船帆、军用帆布、帐篷等。

聚丙烯腈中空纤维膜具有透析、超滤、反渗透和微过滤等功能，可用于医用器具、人工器官、超纯水制造、污水处理和回用等。

共聚单体含量尽量降低的普通腈纶，经预氧化和碳化，可获得含碳量93%左右的耐1000℃高温碳纤维。

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。

也可以用于锂离子聚合物电池的电解质聚合物基体，离子电导率较高，能达到10锂离子迁移数也大于PEO系，可达到0.5，但PAN链上有较强的极性基团-CN，与锂电极相容性差，钝化现象比较严重。

注意事项

应急处理方法

一、泄漏应急处理

切断火源。戴自给式呼吸器，穿一般消防防护服。在确保安全情况下堵漏。喷水雾可减少蒸发。用砂土或其它不燃性吸附剂混合吸收。然后运至空旷的地方掩埋、蒸发、或焚烧。如大量泄漏，利用围堤收容，然后收集、转移、回收或无害处理后废弃。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中浓度较高时，应该佩戴防毒面具。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴自给式呼吸器。

眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。

身体防护：穿防静电工作服。

手防护：戴防护手套。

其它：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。

三、急救措施