聚丙烯腈纤维教学课件

梦 境聚丙烯腈纤维1、不要轻言放弃，否则对不起自己。2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔卡耐基。3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。4、守业的最好办法就是不断的发展。5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。世界腈纶短纤维各企业的排名世界腈纶短纤维各企业的排名世界腈纶短纤维各企业的排名世界腈纶短纤维各企业的排名 （kt/akt/a）世界腈纶产量变动预测世界腈纶产量变动预测世界腈纶产量变动预测世界腈纶产量变动预测 （单位：（单位：（单位：（单位：ktkt）亚洲腈纶产量预测亚洲腈纶产量预测亚洲腈纶产量预测亚洲腈纶产量预测 （单位：（单位：（单位：（单位：ktkt）聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-概述概述（2 2）发展重心向发展中国家和地区转移）发展重心向发展中国家和地区转移vv世界腈纶生产中心由发达国家向发展中国家和地区转移世界腈纶生产中心由发达国家向发展中国家和地区转移 vv预计中国、印度、土耳其、伊朗等国家近期将有一定发展预计中国、印度、土耳其、伊朗等国家近期将有一定发展vv西欧和美国仍将呈现负增长西欧和美国仍将呈现负增长vv日本、韩国、中国台湾将维持现有产能水平。日本、韩国、中国台湾将维持现有产能水平。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-概述概述2001年世界各地区的腈纶产量和需求量（年世界各地区的腈纶产量和需求量（kt）聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-用途用途（3 3）差别化品种比例增加，应用领域拓展）差别化品种比例增加，应用领域拓展p新品种增加，其中高收缩、细旦、有色腈纶和新品种增加，其中高收缩、细旦、有色腈纶和用于建筑业的高强度腈纶等已被市场普遍接受。用于建筑业的高强度腈纶等已被市场普遍接受。p阻燃与异形截面纤维在人造毛皮、毛毯中应用阻燃与异形截面纤维在人造毛皮、毛毯中应用前景诱人。前景诱人。p凝胶着色腈纶增大，凝胶着色生产有色纤维的凝胶着色腈纶增大，凝胶着色生产有色纤维的技术可以减少对环境的污染，尤其是对水资源技术可以减少对环境的污染，尤其是对水资源贫泛地区的纺织染整工业有实际意义，世界总贫泛地区的纺织染整工业有实际意义，世界总有色纤维比例约占有色纤维比例约占1010。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-概述概述（4 4）产能结构的变化）产能结构的变化 pp设备向大容量发展：湿纺一步法的聚合釜容积已达设备向大容量发展：湿纺一步法的聚合釜容积已达60m360m3，NaSCNNaSCN二步法的聚合二步法的聚合釜容积已达釜容积已达13.5m313.5m3，DMFDMF湿纺一步法纺丝单线生产能力已达湿纺一步法纺丝单线生产能力已达20kt/a20kt/app运转向高速化：运转向高速化：NaSCNNaSCN湿纺二步法纺丝速度可达湿纺二步法纺丝速度可达260m/min260m/minpp控制向自动化方向发展：劳动生产率超过控制向自动化方向发展：劳动生产率超过250t/250t/人人 pp生产操作环境向纯净化发展。生产操作环境向纯净化发展。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-概述概述v中国聚丙烯腈纤维发展现状（1）生产及需求状况kt/akt/a20022002年中国腈纶主要企业产量情况年中国腈纶主要企业产量情况年中国腈纶主要企业产量情况年中国腈纶主要企业产量情况 （单位：（单位：（单位：（单位：ktkt）聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能v结构（1）聚丙烯腈大分子结构聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能（2）聚丙烯腈纤维的超分子结构pp聚丙烯腈是半结晶高聚物，具有最合适的综合成纤性能聚丙烯腈是半结晶高聚物，具有最合适的综合成纤性能和使用性能，通常其结晶度在和使用性能，通常其结晶度在4040。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能（3 3）物理性能）物理性能uu聚丙烯腈为白色粉末状物质，密度为聚丙烯腈为白色粉末状物质，密度为1.141.15g/cm1.141.15g/cm2 2uu在在220230220230软化的同时发生分解，软化的同时发生分解，uu聚丙烯腈中聚丙烯腈中CNCN的存在，使它具有优良的耐光性。的存在，使它具有优良的耐光性。uu成纤聚丙烯腈的分子量通常在成纤聚丙烯腈的分子量通常在1000010000以上，而且要求分子量分散性较小以上，而且要求分子量分散性较小。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能（4 4）热性质热性质uu聚丙烯腈有较高的热稳定性，通常在聚丙烯腈有较高的热稳定性，通常在170180170180下不会产生色泽的变化下不会产生色泽的变化uu当聚丙烯腈中混有杂质时会降低它的热稳定性或在空气中长时间受热会使颜色变当聚丙烯腈中混有杂质时会降低它的热稳定性或在空气中长时间受热会使颜色变黄甚至变黑。黄甚至变黑。uu当把聚丙烯腈加热到当把聚丙烯腈加热到250300250300时，会发生热裂解，分解出氰化氢及氨时，会发生热裂解，分解出氰化氢及氨。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能（5）化学性能v水解聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-结构与性能结构与性能（6 6）聚丙烯腈纤维的力学性能）聚丙烯腈纤维的力学性能 聚丙烯腈纤维总取向因素与纤维力学性能的关系聚丙烯腈纤维总取向因素与纤维力学性能的关系聚丙烯腈纤维总取向因素与纤维力学性能的关系聚丙烯腈纤维总取向因素与纤维力学性能的关系不同纺丝方法纺制的腈纶的力学性能不同纺丝方法纺制的腈纶的力学性能 聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备q腈纶纤维的原料通常是共聚物。腈纶纤维的原料通常是共聚物。q主单体主单体-丙烯腈（含量丙烯腈（含量85%85%以上）以上）。qq由由丙丙烯烯氨氨氧氧化化法法生生产产。丙丙烯烯在在氨氨、空空气气与与水水的的存存在在下下，用用钼钼酸酸铋铋与与锑锑酸酸双双氧氧铀铀作作催催化化剂剂，在在沸沸腾腾床床上上于于450450，150kPa150kPa下下反反应应，反应按下式进行：反应按下式进行：q第二单体第二单体-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙乙烯等，作用是降低大分子间作用力，改善纤维弹烯等，作用是降低大分子间作用力，改善纤维弹性性 （含量（含量5 5 5 510101010 ）聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备q第三单体-改进纤维的染色性及亲水性。一般选用可离子化的乙烯基单体，可分为两大类：一类是对阳离子染料有亲和力，含有羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸等；另一类是对酸性染料有亲和力，含有氨基、酰胺基、吡啶基等单体，如乙烯吡啶、2甲基5乙基吡啶、甲基丙烯酸二甲替氨基乙酯等。加入量约0.53。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备q引发剂：偶氮类、过氧化物类、氧化还原体系q溶剂：常用的溶剂有硫氰酸钠水溶液，氯化锌水溶液、硝酸、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)等。q分子量调节剂-异丙醇。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备vv丙烯腈的聚合丙烯腈的聚合v均相溶液聚合：所所用用溶溶剂剂既既能能溶溶解解单单体体又又可可溶溶解解聚聚合合产产物物。反反应应结结束束后后，聚聚合合物物溶溶液液可直接用于纺丝，可直接用于纺丝，该法为一步法该法为一步法聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-原料制备原料制备vv非均相聚合非均相聚合-水为聚合介质水为聚合介质聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型一、纺丝原液的制备一、纺丝原液的制备（以湿法纺丝为例）（以湿法纺丝为例）纺丝原液的生产工艺又分为一步法和二步法。一步法采用均相聚合，所得溶液可以直接纺丝。二步法采用非均相水相沉淀聚合法，聚合物从反应体系中分离出并干燥得到粉状固体，然后将其溶解在适当溶剂中制成纺丝原液。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型1 1一步法制备纺丝原液一步法制备纺丝原液脱单体：聚合釜送出的料液进入真空脱单体塔脱单体：聚合釜送出的料液进入真空脱单体塔。对对于于高高转转化化率率(95(95)的的聚聚合合溶溶液液则则不不需需脱脱除除单体。单体。原原液液混混合合：经经脱脱单单体体后后，原原液液在在混混合合器器内内充充分分混合。混合。由于聚合反应是连续进行的，需控制原野质量的波动。由于聚合反应是连续进行的，需控制原野质量的波动。做原液做原液“仓库仓库”用。用。原液脱泡和过滤原液脱泡和过滤聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型湿法纺丝原液的质量指标控制湿法纺丝原液的质量指标控制聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型2.2.二步法制备纺丝原液二步法制备纺丝原液工艺过程：溶剂选择、溶解、混合、脱泡、过滤等工艺过程：溶剂选择、溶解、混合、脱泡、过滤等。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型二、湿法纺丝二、湿法纺丝1.1.纺丝机聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型2 2影响纤维成形的因素影响纤维成形的因素oo(1)(1)原液中聚合物浓度原液中聚合物浓度-应尽量高，以可纺性为准应尽量高，以可纺性为准oo(2)(2)凝固浴凝固浴：oo组组成成：湿湿法法纺纺丝丝中中一一般般采采用用制制备备纺纺丝丝原原液液时时所所用用溶溶剂剂的的水水溶溶液液作作为为凝凝固固浴浴。浓浓度度高高低低取取决于凝固速度。决于凝固速度。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-纺丝成型纺丝成型oo凝固浴温度凝固浴温度：高低取决于成型速度。：高低取决于成型速度。oo循环量：循环量：大，有利于保持浴液温度恒定，但不利于加工控制。大，有利于保持浴液温度恒定，但不利于加工控制。oo(3)(3)凝凝固固浴浴浸浸长长：大大，纺纺丝丝速速度度低低，丝丝条条在在凝凝固固浴浴中中的的停停留留时时间间就就长长，凝凝固固就就较较充充分分，有助于改善纤维的质量有助于改善纤维的质量。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工初初生生纤纤维维由由于于其其内内部部含含有有溶溶剂剂，并并且且凝凝固固还还不不够够充充分分，纤纤维维没没有有实实用用价价值值，因因此此必必须须经过一系列的后加工。经过一系列的后加工。后加工主要包括拉伸、水洗、干燥、卷曲、热定型、上油和打包等。后加工主要包括拉伸、水洗、干燥、卷曲、热定型、上油和打包等。从工艺上又可分为先水洗后拉伸和先拉伸后水洗两种类型。从工艺上又可分为先水洗后拉伸和先拉伸后水洗两种类型。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工一、拉伸1.拉伸方法q以二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜等有机溶剂制成的纤维，采用在溶剂的水溶液或蒸汽中一次拉伸58倍的方法，拉伸浴中溶剂含量约2530，浴温95100。q制造高强度纤维时，除上述拉伸外，还需在饱和蒸汽浴中于160左右再进行1.52倍的拉伸。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工q初生纤维首先在浴温约50、溶剂含量2.53的预热浴中进行1.52.5倍的低倍拉伸，再在95100的热水或热蒸汽中进行二次拉伸，接着进行洗涤及其它后处理，该方法在工业上适用于各种溶剂路线。q与第三种方法相似，纤维成形后进行预热拉伸，随后洗去溶剂，再在95100水中或蒸汽中进行拉伸。该法的特点是拉伸浴中不存在溶剂，拉伸时需要较大的拉伸应力。q先将初生纤维水洗后进行预热拉伸，接着进行干燥致密化，再在热板或蒸汽介质中进行拉伸。该法的总拉伸倍数可达10倍左右。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工2.2.拉伸介质拉伸介质q不同的拉伸介质对纤维的增塑作用不同，对纤维物理机械性能的影响也不同。q以水为拉伸介质时，无论采用何种热定型条件，纤维性能都较好。q有增塑剂存在时，纤维大分子间的作用力被削弱，拉伸时大分子的取向效应有所减弱。q所以通常先拉伸后水洗比先水洗后拉伸所得纤维的质量差。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工3.3.拉伸对纤维结构和性能的影响拉伸对纤维结构和性能的影响a.对结构的影响v在形态结构上，经过拉伸后的纤维在形态结构上发生显著的变化。首先初生纤维中的微孔被拉长、拉细，初生纤维中由初级沉积体构成的网络骨架在拉伸力作用下发展成为微纤，微纤由大分子链节所组成。微纤与微纤之间有结点联接，微纤间结点的密集度与初生纤维中网络骨架间结点的密集度有关。纤维的强度和钩强随微纤间结点的密集度增加而增加。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工b.对取向的影响聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工c.c.对纤维性能的影响对纤维性能的影响聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工二、水洗二、水洗q经经凝凝固固成成形形和和拉拉伸伸后后的的纤纤维维内内部部还还含含有有一一定定量量的的溶溶剂剂，若若不不除除去去这这部部分分溶溶剂剂，不不仅仅使使纤纤维维的的手手感感和和色色泽泽变变差差，而而且且对对最最终终纤纤维维制制品品的的染染色色加工性能及使用性能也会产生不良影响。加工性能及使用性能也会产生不良影响。q丝丝束束成成形形后后必必须须进进行行水水洗洗，除除去去多多余余的的溶溶剂剂，残残留留的的溶溶剂剂量量应应控控制制在在0.10.1以以下下，并并要要求求其其含量稳定，以使纤维具有相应稳定的品质。含量稳定，以使纤维具有相应稳定的品质。q通常水洗温度控制在通常水洗温度控制在5050左右左右 q洗涤水要求采用无离子水，需要回收循环使用。洗涤水要求采用无离子水，需要回收循环使用。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工三、上油三、上油上油的目的主要是使纤维能顺利通过纺织加工。上油的目的主要是使纤维能顺利通过纺织加工。上油在水洗和干燥致密化两道工序之间进行。上油在水洗和干燥致密化两道工序之间进行。不同品种的纤维，其性能及用途不同，工艺条件不同，对油剂或抗静电剂的组分不同品种的纤维，其性能及用途不同，工艺条件不同，对油剂或抗静电剂的组分和要求也不同。毛型腈纶的上油率为和要求也不同。毛型腈纶的上油率为0.20.20.30.3；棉型腈纶因长度较短，抱合；棉型腈纶因长度较短，抱合力差，上油率要求高些，约力差，上油率要求高些，约0.40.40.50.5。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工油油浴浴浴浴比比为为单单位位时时间间通通过过的的纤纤维维干干重重与与循循环环油油，量量之之比比，一一般般为为l l：1515l l：4040，浴浴比比大则有利于均匀上油，但设备也较庞大。大则有利于均匀上油，但设备也较庞大。上油的方式一般有浸渍法和辊子定量给油法。其中浸渍法上油比较上油的方式一般有浸渍法和辊子定量给油法。其中浸渍法上油比较均匀。均匀。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工四、四、干燥致密化干燥致密化q干燥致密化及热定型的作用是消除纤维的内应力和结构缺陷，改进纤维的物理机械性能和纺织加工性能。q在干燥时，纤维中微孔基本消除，致密化程度提高，强度、伸度、钩强等都有所提高，光泽增加，具有良好的使用性能。q在干燥过程中，纤维大分子的运动能力增强，大分子间相互堆砌的规整程度得到提高，纤维中有序区的比例扩大，有利于改善纤维的物理机械性能。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工1.1.干燥致密化以后的纤维性能变化干燥致密化以后的纤维性能变化聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工2.2.干燥致密化条件干燥致密化条件要有适当的温度，使大分子链段能比较自由地运动；要有适当的温度，使大分子链段能比较自由地运动；要有在适当温度下脱除水分时所产生的毛细管压力，以使微孔被压缩并融合要有在适当温度下脱除水分时所产生的毛细管压力，以使微孔被压缩并融合。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工3.3.干燥致密化的工艺条件干燥致密化的工艺条件q聚丙烯腈纤维的干燥一般采用空气作干燥介质。q干燥温度应高于初级溶胀纤维的Tg，但过高和时间过长将会造成纤维变色。q干燥致密化过程中纤维所受张力可分为三种情况：定长状态不发生轴向收缩；略施加张力发生一定程度的收缩；松弛状态自由收缩。q干燥致密化过程中纤维轴向和径向都要发生收缩。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工五、热定型qq热热定定型型的的主主要要目目的的是是提提高高纤纤维维的的尺尺寸寸稳稳定定性性；进进一一步步改改善善纤纤维维的的机机械械性性能能和和染染色色性性能能以及纺织加工性能。以及纺织加工性能。qq纤维热定型使用的介质主要有热板、空气浴、水浴、饱和蒸汽浴和过热蒸汽浴等。纤维热定型使用的介质主要有热板、空气浴、水浴、饱和蒸汽浴和过热蒸汽浴等。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工q热定型温度越高，纤维超分子结构的舒解、重建和加强的程度就越显著，大分子的解取向也随之加剧，纤维的钩强、钩伸提高，沸水收缩率降低，同时初始模量和干强下降，线密度增大。q采用热板进行热定型，温度一般控制在200左右，时间约数秒。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工六、卷曲qq卷曲的目的是增加纤维的抱合力，改善柔软性、弹性和保暖性以及纺织加工性能。卷曲的目的是增加纤维的抱合力，改善柔软性、弹性和保暖性以及纺织加工性能。qq供棉纺用的聚丙烯腈短纤维要求较高的卷曲度供棉纺用的聚丙烯腈短纤维要求较高的卷曲度(4(45.55.5个个cm)cm)qq用用于于精精梳梳毛毛纺纺的的短短纤纤维维及及制制膨膨体体毛毛条条的的纤纤维维则则要要求求具具有有中中等等的的卷卷曲曲度度(3(35 5个个cm)cm)。聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维-后加工后加工七、切断七、切断q为为了了使使产产品品能能很很好好地地与与棉棉或或羊羊毛毛等等混混纺纺，须须将将其切其切断成相应的长度。断成相应的长度。q棉棉型型纤纤维维要要求求长长度度在在40mm40mm40mm40mm以以下下，并并有有良良好好的的整整齐度。须严格控制超长纤维齐度。须严格控制超长纤维。q粗梳毛纺的纤维长度在粗梳毛纺的纤维长度在6464646476mm76mm76mm76mm之间之间q精精梳梳毛毛纺纺的的纤纤维维长长度度在在89898989114mm114mm114mm114mm之之间间比比较较合合适适。q毛毛型型聚聚丙丙烯烯腈腈纤纤维维对对长长度度的的整整齐齐度度则则无无严严格格要要求求，反反而而希希望望纤纤维维的的长长度度能能参参差差不不一一，具具有有一一定定的的分分布布曲曲线线，使使其其尽尽可可能能与与羊羊毛毛的的长长度度分分布布相似，以利纺织加工。相似，以利纺织加工。21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。培根22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。韩愈23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。马克思24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。莎士比亚25、学习是劳动，是充满思想的劳动。乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)