“腈綸”-探秘聚丙烯腈

導(dǎo)語聚丙烯腈，化學(xué)式為(C3H3N)n，是一種高分子化合物，由單體丙烯腈經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的聚丙烯腈纖維的優(yōu)點(diǎn)是耐候性和耐日曬性好，在室外放置18個月后還能保持原有強(qiáng)度的77%。它還耐化學(xué)試劑，特別是無機(jī)酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機(jī)試劑。聚丙烯腈

1結(jié)構(gòu)

(a)螺旋構(gòu)象；(b)平面Z型構(gòu)象

PAN是一種較難結(jié)晶的聚合物，不同于其他極性烯烴類聚合物，即使是無規(guī)PAN也可以形成二維有序的準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)或三維有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。對于二維有序準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的PAN，普遍認(rèn)為有兩種結(jié)晶結(jié)構(gòu)，一種屬于六方晶系，一種屬于正交晶系。2聚丙烯腈如何制備？1.溶液聚合

溶液聚合方法是將丙烯腈、溶劑和引發(fā)劑混合，形成均勻的溶液，經(jīng)過加熱到一定的溫度后，引發(fā)劑開始催化聚合反應(yīng)，聚合生成聚丙烯腈。溶液聚合法的最大優(yōu)點(diǎn)在于可以控制聚合過程中物料的組成以及反應(yīng)溫度，從而得到具有不同性能的聚丙烯腈。溶液聚合反應(yīng)結(jié)束后，通過蒸發(fā)或萃取使剩余的溶劑被去除。

2.懸浮聚合

懸浮聚合方法是將丙烯腈和引發(fā)劑混合到水和表面活性劑組成的體系中，形成微小的液滴，并在液滴表面進(jìn)行聚合反應(yīng)，最終生成聚丙烯腈微粒。懸浮聚合法的優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)速度快、聚合產(chǎn)物顆粒均勻、操作簡單等，但難以對反應(yīng)過程進(jìn)行精確的控制。

3聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其有哪些特殊的性質(zhì)？

由于聚合物主鏈上的碳-碳鍵為單鍵，鏈具有柔性，可以進(jìn)行一定程度的移動，有利于材料加工成纖維或膜的能力。

同樣重要的是腈(-CN)基團(tuán)的存在，它是極性的，這意味著它會吸引水分子，使PAN具有一定的親水性或吸水性。

此外，腈基可以參與氫鍵結(jié)合，從而賦予材料額外的性能。4聚丙烯腈的應(yīng)用有哪些？

1.

紡織品：聚丙烯腈纖維具有優(yōu)異的強(qiáng)度和耐磨性，被廣泛用于制作衣物、地毯、窗簾等紡織品。

聚丙烯腈主要用于制造合成纖維(如腈綸)。纖維的特點(diǎn)是蓬松性和保暖性好，手感柔軟，并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(jī)織物，尤其適宜作室內(nèi)裝飾布，如窗簾等。2.

過濾材料：聚丙烯腈纖維具有優(yōu)異的過濾性能，可用于制作空氣過濾器、水處理過濾器等。3.

電子材料：聚丙烯腈纖維具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐高溫性能，可用于制作電纜絕緣材料、電子元件等。4.

醫(yī)療材料：聚丙烯腈纖維具有良好的生物相容性和抗菌性能，可用于制作醫(yī)用繃帶、手術(shù)衣等醫(yī)療材料。5.

電池材料：可以用于鋰離子聚合物電池的電解質(zhì)聚合物基體，離子電導(dǎo)率較高，能達(dá)到10鋰離子遷移數(shù)也大于PEO系，可達(dá)到0.5，但PAN鏈上有較強(qiáng)的極性基團(tuán)-CN，與鋰電極相容性差，鈍化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。5聚丙烯腈靜電紡絲是什么？

聚丙烯腈靜電紡絲是一種制備納米纖維的方法，也被稱為電紡法。它是通過將高分子材料溶解在有機(jī)溶劑中，然后將溶液通過高電壓靜電紡絲裝置進(jìn)行處理，使得溶液中的高分子材料形成納米級別的纖維。這種方法可以制備出具有高比表面積、高孔隙度、高表面能等特點(diǎn)的納米纖維，具有廣泛的應(yīng)用前景，如在過濾、分離、傳感、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。應(yīng)用(1)

空氣過濾：纖維空氣過濾材料是由許多排列復(fù)雜的纖維搭建而成，傳統(tǒng)的纖維空氣過濾材料的孔徑較大，即使是過濾性能較好的熔噴過濾材料的孔徑也在十至幾十微米，過濾細(xì)小顆粒的效果并不良好。PAN納米纖維膜不僅具有孔徑小、孔隙率高（蓬松）、比表面積大、吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的耐溶劑性、耐日曬性及耐老化性，非常適合應(yīng)用于空氣/水體過濾材料。(2)

碳納米纖維：靜電紡PAN是批量制備碳納米纖維前體最簡單、經(jīng)濟(jì)的一種方法，后經(jīng)預(yù)氧化、碳化處理可得到碳納米纖維。碳納米纖