聚丙烯腈

聚丙烯腈，polyacrylonitrile，(C3H3N)n，是一種化學物質，由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。主要用於制聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈纖維（俗稱腈綸）的強度並不高，耐磨性和抗疲勞性也較差。聚丙烯腈纖維的優點是耐候性和耐日曬性好，在室外放置18個月後還能保持原有強度的77%。它還耐化學試劑，特別是無機酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機試劑。

基本介紹

• 中文名：聚丙烯腈
• 英文名：polyacrylonitrile
• 別稱：PAN
• 分子量：(C3H3N)n
• 熔點：317 °C
• 密度：1.184 g/mL at 25 °C(lit.)
• 折射率：n20/D 1.514

介紹

中文名：聚丙烯腈

英文簡寫：PAN 英文名稱：polyacrylonitrile

英文別名 2-Propenenitrile,homopolymer; acl1050; acrylonitrile,polymers; acrylonitrilehomopolymer;acrylonitrilepolymer; biospal1200s; biospal1800s

分子量：(C3H3N)n

研究歷史

聚丙烯腈纖維的研究始於30年代。1931年德國Rain首次製造了聚丙烯腈（PAN），但由於此種聚合物不溶於大多數有機、無機溶劑，且熔融溫度高於分解溫度，所以無法採用當時已知的溶液紡絲及熔融法紡絲，PAN未能製成纖維。40年代，PAN纖維首先由杜邦公司實現了工業化。

聚丙烯腈纖維是指由聚丙烯腈紡制的纖維或丙烯腈含量占85%以上的共聚物紡制而成的纖維。2000年世界聚丙烯腈纖維產量2.6685Mt，我國聚丙烯腈纖維產量473.7kt。

聚丙烯腈纖維的研發趨勢，可以歸納為二個方面；其一，是新成纖工藝研究，如採用增塑劑法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子間的相互作用從而降低聚合物的熔點，來採用熔融紡織工藝或提高幹噴濕紡工藝中紡絲漿液的濃度，達到提高成纖後原絲力學性能的目的。其二，是研究聚丙烯腈纖維的新品種，例如阻燃性聚丙烯腈纖維，高收縮性聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈纖維紡絲過程中的線上著色技術，抗靜電聚丙烯腈纖維，高吸水率聚丙烯腈纖維，細旦絲纖維，複合聚丙烯腈纖維，抗菌防臭聚丙烯腈纖維，遠紅外聚丙烯腈纖維，高強高模聚丙烯腈纖維等。

編號系統

CAS號：25014-41-9

MDL號：MFCD00084395

RTECS號：AT6977900

物理性質

聚丙烯腈纖維

聚丙烯腈外觀為白色或略帶黃色的不透明粉末；相對密度1.12，玻璃化溫度約90℃。它溶於二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、環丁碸、硝酸亞乙基酯等極性有機溶劑，還能溶於硫氰酸鹽、過氯酸鹽、氯化鋅、溴化鋰等無機鹽的濃水溶液，以及濃硝酸等特殊溶劑。它的軟化溫度和分解溫度很接近，加熱至200℃以上也不熔化，而是逐漸著色，以至碳化。

熔點 317 °C

丙烯腈分子式

密度 1.184 g/mL at 25 °C(lit.)

折射率 n20/D 1.514

化學性質

聚丙烯腈是由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。

單體分子結構式：丙烯腈。

毒理學數據

1 試驗方法：口服
攝入劑量：3毫克/千克
測試對象：齧齒動物-鼠
毒性類型：急性
毒性作用： 1.肝臟重量的變化
2.腎上腺重量的變化 。
2 試驗方法： 吸入
攝入劑量： 25 毫克每立方米
測試對象： 齧齒動物-鼠
毒性類型： 急性
毒性作用： 詳細的毒副作用沒有報告以外的其他致死劑量值。
3 試驗方法： 口服
攝入劑量： 45 mg/kg/26W-I
測試對象： 齧齒動物-鼠
毒性類型： MutipleDose
毒性作用： 1.脂肪肝豆狀核變性
2.腎，輸尿管，膀胱-改變管（包括急性腎功能衰竭，急性腎小管壞死）
3.甲狀腺功能減退症。

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值（XlogP）：0.2

2、氫鍵供體數量：0

3、氫鍵受體數量：1

4、可旋轉化學鍵數量：0

5、拓撲分子極性表面積（TPSA）：23.8

6、重原子數量：4

7、表面電荷：0

8、複雜度：54.9

9、同位素原子數量：0

10、確定原子立構中心數量：0

11、不確定原子立構中心數量：0

12、確定化學鍵立構中心數量：0

13、不確定化學鍵立構中心數量：0

14、共價鍵單元數量：1

製備

聚丙烯腈纖維有多種不同的生產方法，形成了各具特點的工藝路線。這些工藝路線的共同點是：採用溶液(濕法和乾法)紡絲方法，有相應的溶劑回收處理等。這些工藝路線的不同點是：不同的共聚物組成；不同的聚合(非均相沉澱聚合或均相聚合)方法；不同的紡絲溶劑(可採用二甲基甲醯胺，二甲基乙醯胺，二甲基亞碸，碳酸乙烯酯，硫氰酸鈉，硝酸，氯化鋅等)：不同的紡絲方法(濕法或乾法紡絲，濕法中採用不同凝固浴)；不同的牽伸、後處理工藝；不同的溶劑回收工藝。各種工藝中，最主要的因素是溶劑，不同的溶劑決定了紡絲液的製備條件、紡絲條件、溶劑回收方法和廢水處理方法等一系列工藝特點，也影響到防火、防毒及設備選材等許多方面。

由懸浮聚合法製得的是白色固體粉末，溶於二甲基甲醯胺等有機溶劑或硫氰酸鹽等溶液中；由溶液聚合法製得的是聚丙烯腈溶液。

無鹵阻燃PAN纖維製備

將1g真空乾燥後的P(AN-co-VAc) 纖維加入到500mL單口燒瓶中，通過加入KOH水溶液來調節體系的pH值，並於室溫下攪拌12h後取出纖維，用去離子水洗滌至中性，最後將其置於60℃的真空烘箱中乾燥24h，從而獲得對應pH值為10，12及14的水解後的P(AN-co-VAc) 共聚物纖維。

向裝有恆壓滴液漏斗的500mL三口燒瓶中依次加入0.5g上述於pH=12、水解12h條件下製備的乾燥的P(AN-co-VAc) 共聚物纖維的水解產物及20 m L二甲基甲醯胺(DMF) ，並浸漬1h後，於室溫並在磁力攪拌的作用下向恆壓滴液漏斗中緩慢滴入5 mL O,O-二乙基磷醯氯，然後升溫至60℃，反應5h，將纖維取出後用無水乙醇洗滌2次，再用蒸餾水洗滌3次，乾燥後即獲得無鹵阻燃聚丙烯腈纖維。

性質與穩定性

遵照規定使用和儲存則不會分解。

貯存方法

密閉於陰涼乾燥環境中。

套用

聚丙烯腈纖維（俗稱腈綸）的強度並不高，耐磨性和抗疲勞性也較差。聚丙烯腈纖維的優點是耐候性和耐日曬性好，在室外放置18個月後還能保持原有強度的77%。它還耐化學試劑,特別是無機酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機試劑。聚丙烯腈對鹼不穩定，遇鹼易著色，在80℃以上的濃鹼中能水解為聚丙烯酸鈉。在回彈性和捲曲性方面，與羊毛存在很大的差距。隨著合成纖維生產技術的不斷發展，複合聚丙烯腈纖維以及各種改性聚丙烯腈相繼出現，如高收縮、抗起球、親水、抗靜電、阻燃、細纖度、異型截面等品種都已有商品生產。

聚丙烯腈纖維

聚丙烯腈纖維廣泛用來代替羊毛，或與羊毛混紡製成毛織物等，可代替部分羊毛製作毛毯和地毯等織物，還可作為室外織物，如滑雪外衣、船帆、軍用帆布、帳篷等。

聚丙烯腈中空纖維膜具有透析、超濾、反滲透和微過濾等功能，可用於醫用器具、人工器官、超純水製造、污水處理和回用等。

共聚單體含量儘量降低的普通腈綸，經預氧化和碳化，可獲得含碳量93%左右的耐1000℃高溫碳纖維。

聚丙烯腈主要用於製造合成纖維(如腈綸)。用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三單體共聚的高分子聚合物仿製的合成纖維。聚丙烯腈纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司於20世紀40年代研製成功純聚丙烯腈纖維（商品名為奧綸），因染色困難、易原纖化，一直未投入工業化生產。後來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎上，腈綸才得以實現工業化生產。各個國家有不同的商品名，如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸，英國有考特爾，日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。腈綸密度一般為1.16～1.18克/厘米3，標準回潮率為1.0%～2.5%。纖維的特點是蓬鬆性和保暖性好，手感柔軟，並具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛；制毛線、針織物（純紡或與羊毛混紡）和機織物，尤其適宜作室內裝飾布，如窗簾等。在材料學中常以聚丙烯腈為基體來合成多空材料，例如PAN基活性炭。

也可以用於鋰離子聚合物電池的電解質聚合物基體，離子電導率較高，能達到10鋰離子遷移數也大於PEO系，可達到0.5，但PAN鏈上有較強的極性基團-CN，與鋰電極相容性差，鈍化現象比較嚴重。

注意事項

應急處理方法

一、泄漏應急處理

切斷火源。戴自給式呼吸器，穿一般消防防護服。在確保全全情況下堵漏。噴水霧可減少蒸發。用砂土或其它不燃性吸附劑混合吸收。然後運至空曠的地方掩埋、蒸發、或焚燒。如大量泄漏，利用圍堤收容，然後收集、轉移、回收或無害處理後廢棄。

二、防護措施

呼吸系統防護：空氣中濃度較高時，應該佩戴防毒面具。緊急事態搶救或撤離時，建議佩戴自給式呼吸器。

眼睛防護：戴化學安全防護眼鏡。

身體防護：穿防靜電工作服。

手防護：戴防護手套。

其它：工作現場嚴禁吸菸。避免長期反覆接觸。

三、急救措施

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水及清水徹底沖洗。

眼睛接觸：立即翻開上下眼瞼，用流動清水沖洗15分鐘。就醫。

吸入：脫離現場至空氣新鮮處。呼吸困難給輸氧。呼吸停止時，立即進行人工呼吸。就醫。

食入：誤服者用水漱口，飲足量溫水，催吐，立即就醫。

安全術語

S24/25 Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。

貯存方法

密閉於陰涼乾燥環境中。