聚丙烯腈
聚丙烯腈 | |
---|---|
![]() | |
IUPAC名 poly(1-acrylonitrile) 聚(1-丙烯腈) | |
性質 | |
化學式 | C3H3N |
摩爾質量 | 53.0626 ± 0.0028 g/mol C 67.91%, H 5.7%, N 26.4% g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色固體 |
密度 | 1.184 g/cm³ |
熔點 | 300 °C(573 K) |
沸點 | 軟化分解 |
溶解性(水) | 不溶 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
聚丙烯腈(英文:Polyacrylonitrile,PAN)是由單體的丙烯腈經過自由基聚合反應而得到高分子材料。聚丙烯腈為白色粉末狀,密度為1.14-1.15g/cm。常壓下,220-300℃時會軟化分解。純聚丙烯腈性脆硬, 染色性很差。聚丙烯腈纖維引入第二單體、第三單體後,會改善染色性能。
聚丙烯腈首先在230攝氏度的空氣中被熱氧化形成氧化的聚丙烯腈纖維,然後在惰性氣氛中在1000攝氏度以上被碳化,已在各種高科技和常見的日常應用中發現碳纖維,例如民用的和軍用的飛機的一級和二級結構,導彈,固體推進劑火箭發動機,壓力容器,釣魚竿,網球拍,羽毛球拍和高科技自行車。 它是幾種重要共聚物中的組分重複單元,例如苯乙烯-丙烯腈(SAN)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料。
物理特性
[編輯]玻璃轉化溫度約為95℃,熔化溫度為322℃。 聚丙烯腈可溶於極性溶劑,例如二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,乙烯的和丙烯碳酸酯,硫氰酸鈉,氯化鋅和硝酸[1]。 溶解度參數:26.09 MPa1/2(25℃)為25.6至31.5 J1/2 cm-3/2。 介電常數:5.5(1 kHz,25°C),4.2(1 MHz,25°C)。
用途
[編輯]聚丙烯腈的均聚物已被用作熱氣過濾系統,戶外遮陽篷,遊艇帆和纖維增強混凝土中的纖維。 含有聚丙烯腈的共聚物通常用作纖維來製造襪子和毛衣等針織服裝,以及帳篷和類似物品等戶外產品。 如果一件衣服的標籤上寫着「腈綸」,那麼它就是由一些聚丙烯腈共聚物製成的。 它於1942年在杜邦(DuPont)公司被製成紡絲纖維,並以腈綸(Orlon)的品牌進行銷售。 丙烯腈通常被用作與苯乙烯的共聚單體,例如丙烯腈,苯乙烯和丙烯酸酯塑料。用丙烯酸(參見腈綸)標記的衣物是指聚合物由至少85%的丙烯腈作為單體組成。 典型的共聚單體是乙酸乙烯酯,其可以容易地溶液紡絲以獲得足夠軟化以允許染料滲透的纖維。使用這些丙烯酸的優點是它們與天然纖維相比成本低,它們具有更好的耐日光性並且具有優異的抗蟲蛀性。用含鹵素的共聚單體改性的丙烯酸類被分類為改性聚丙烯腈,根據定義,其含有超過聚丙烯腈百分比在35-85%之間。 摻入鹵素基團增加了纖維的阻燃性,這使得改性聚丙烯腈適用於睡衣,帳篷和毯子。 然而,這些產品的缺點是它們很昂貴並且在乾燥後會收縮。
它的高拉伸強度和拉伸模量是通過纖維上漿,塗層,生產工藝和聚丙烯腈的纖維化學來確定的。 其機械性能在軍用和商用飛機的複合結構中很重要[2] 。
碳纖維
[編輯]聚丙烯腈被用作90%碳纖維生產的前體[3]。 大約20-25%的波音和空中巴士寬體機身是碳纖維。 但是,應用受到聚丙烯腈的高價格約為15美元/磅的限制[4]。
參考資料
[編輯]- ^ Internet, D4W Comunicação - Soluções em. IGTPAN. www.igtpan.com. [2018-05-10]. (原始內容存檔於2018-05-11).
- ^ Polyacrylonitrile (PAN) Carbon Fibers Industrial Capability Assessment (PDF). United States of America Department of Defense. [4 December 2013]. (原始內容 (PDF)存檔於2016-03-04).
- ^ Top 9 Things You Didn’t Know about Carbon Fiber | Department of Energy. Energy.gov. 2013-03-29 [2013-12-08]. (原始內容存檔於2013-12-13).
- ^ John McElroy RSS feed. Manufacturing advances bring carbon fiber closer to mass production. Autoblog. [2013-12-08]. (原始內容存檔於2013-12-11).
|