《合成纤维腈纶》PPT课件

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1、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2.1聚合2.2纺丝1第一节腈纶的概述腈纶纤维（聚丙烯腈纤维）是以丙烯腈为主要单体（含量大于85%）与少量其他单体共聚而得的高聚物。合成羊毛“奥纶”、“开司米纶”23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

2、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。发展历史4企业名称溶剂产能产量工艺路线上海石化股份公司其中：金阳腈纶厂金甬腈纶厂NaSCNNaSCNDMF20.0522.35一步法湿法纺丝工艺二步法湿法纺丝工艺干法纺丝工艺吉林化纤集团公司DMAc10.67.86湿法纺丝工艺安庆石化分公司NaSCN7.07.58二步法湿法纺丝工艺大庆石化分公司NaSCN7.06.60二步法湿法纺丝工艺齐鲁石化

3、分公司DMF5.45.88干法纺丝工艺抚顺石化公司DMF4.55.55干法纺丝工艺秦皇岛腈纶厂DMF4.54.56干法纺丝工艺茂名石化3.00兰州化工厂NaSCN2.02.11一步法湿法纺丝工艺淮安天意1.01.24其他7.02.47合计69.066.20国内主要腈纶生产企业5丙烯腈：分子中含有碳-碳双键和腈基，化学性质很活泼。用量90～94%第二单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等，用量5%～10%。第三单体：带有酸性基团的乙烯基单体如乙烯基苯磺酸、甲基丙烯酸、衣康酸钠盐等；或是带有碱性

4、基团的乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、2-甲基-5－乙烯基吡啶等。用量很少，一般低于5%。主要原料6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。为什么要引入第二、第三单体？7国内腈纶基本都是三元共聚，主要有两类：丙烯腈丙烯酸甲酯（甲基）丙烯磺酸钠

5、丙烯腈丙烯酸甲酯衣康酸第一类第二类82.1PAN的合成聚合机理自由基共聚合反应有机化过氧化物、无机过氧化物和偶氮类化合物溶液聚合法（一步法）、水相沉淀聚合法（二步法）引发剂工业聚合方法第二节腈纶的生产9一步法：用油溶性引发剂，反应热容易控制，产品均一，可以连续聚合、连续纺丝；要有溶剂回收工序。二步法：用水为介质，采用水溶性引发剂，聚合产物不溶解于水相而沉淀出来，其优点在于，反应温度低，产品色泽洁白；可以得到相对分子质量分布窄的产品；聚合速度快，转化率高，无溶剂回收工序等；但在纺丝前，要进行聚合物

6、的溶解工序。2.1PAN的合成10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：单体（三元）17%浅色剂（二氧化硫脲）0.75%偶氮二异丁腈0.75%溶剂（NaSCN水溶液80-80.5%浓度51%～52%）调节剂（异丙醇）1%～3%（1）溶液聚合11生产工艺123467891012511121314151515AIBNTUD溶剂及衣康酸丙烯腈丙烯酸甲酯异丙醇聚合物溶液溶液聚合生产工艺—工艺

7、流程混合器聚合釜脱单体塔喷淋冷凝器热交换器单体含量小于0.2%12聚合釜来去单体喷淋冷凝器进料出料冷水冷水热水热水排污热水热水排污夹套视镜视镜伞搅拌器电动机进料温度控制器夹套用蒸汽盘管加热去浆液混合贮槽聚合釜13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%。（1）溶液聚合14（2）连续水相沉淀聚合——工艺特点水溶性氧

8、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15生产工艺连续水相沉淀聚合生产—工艺流程1234567891011洗涤水聚合体低压蒸汽聚合体淤浆回收单体NaOH水溶液含单体的聚合物浆液计量泵终止釜脱单体塔16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