聚丙烯腈生产工艺与特点

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1、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-lonitrileoracrylic)}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%，

2、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)。

3、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

4、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

5、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：组分质量份数聚合工艺条件数值丙烯腈91.7聚合反应温度，℃76-80丙烯酸甲酯7聚合反应时间,h1.2-1.5衣康酸1.3高转化率控制范围,%70-75偶氮二异丁腈0.75高转化率时聚合物浓度,%11.9-12.75异丙醇（分子量调节剂）1-3低转化率控制范围,%50-55二氧化硫脲（浅色剂）0.75低转化率时聚合物浓度,%10-11硫氰酸钠水溶液

6、（浓度51-52%）80-80.5搅拌速度，r/min50-802、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

7、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

8、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