“腈纶”-探秘聚丙烯腈

导语聚丙烯腈，化学式为(C3H3N)n，是一种高分子化合物，由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的聚丙烯腈纤维的优点是耐候性和耐日晒性好，在室外放置18个月后还能保持原有强度的77%。它还耐化学试剂，特别是无机酸、漂白粉、过氧化氢及一般有机试剂。聚丙烯腈

1结构

(a)螺旋构象；(b)平面Z型构象

PAN是一种较难结晶的聚合物，不同于其他极性烯烃类聚合物，即使是无规PAN也可以形成二维有序的准晶结构或三维有序的结晶结构。对于二维有序准晶结构的PAN，普遍认为有两种结晶结构，一种属于六方晶系，一种属于正交晶系。2聚丙烯腈如何制备？1.溶液聚合

溶液聚合方法是将丙烯腈、溶剂和引发剂混合，形成均匀的溶液，经过加热到一定的温度后，引发剂开始催化聚合反应，聚合生成聚丙烯腈。溶液聚合法的最大优点在于可以控制聚合过程中物料的组成以及反应温度，从而得到具有不同性能的聚丙烯腈。溶液聚合反应结束后，通过蒸发或萃取使剩余的溶剂被去除。

2.悬浮聚合

悬浮聚合方法是将丙烯腈和引发剂混合到水和表面活性剂组成的体系中，形成微小的液滴，并在液滴表面进行聚合反应，最终生成聚丙烯腈微粒。悬浮聚合法的优点在于反应速度快、聚合产物颗粒均匀、操作简单等，但难以对反应过程进行精确的控制。

3聚丙烯腈的结构导致其有哪些特殊的性质？

由于聚合物主链上的碳-碳键为单键，链具有柔性，可以进行一定程度的移动，有利于材料加工成纤维或膜的能力。

同样重要的是腈(-CN)基团的存在，它是极性的，这意味着它会吸引水分子，使PAN具有一定的亲水性或吸水性。

此外，腈基可以参与氢键结合，从而赋予材料额外的性能。4聚丙烯腈的应用有哪些？

1.

纺织品：聚丙烯腈纤维具有优异的强度和耐磨性，被广泛用于制作衣物、地毯、窗帘等纺织品。

聚丙烯腈主要用于制造合成纤维(如腈纶)。纤维的特点是蓬松性和保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纤维，俗称人造羊毛；制毛线、针织物（纯纺或与羊毛混纺）和机织物，尤其适宜作室内装饰布，如窗帘等。2.

过滤材料：聚丙烯腈纤维具有优异的过滤性能，可用于制作空气过滤器、水处理过滤器等。3.

电子材料：聚丙烯腈纤维具有优异的电绝缘性能和耐高温性能，可用于制作电缆绝缘材料、电子元件等。4.

医疗材料：聚丙烯腈纤维具有良好的生物相容性和抗菌性能，可用于制作医用绷带、手术衣等医疗材料。5.

电池材料：可以用于锂离子聚合物电池的电解质聚合物基体，离子电导率较高，能达到10锂离子迁移数也大于PEO系，可达到0.5，但PAN链上有较强的极性基团-CN，与锂电极相容性差，钝化现象比较严重。5聚丙烯腈静电纺丝是什么？

聚丙烯腈静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法，也被称为电纺法。它是通过将高分子材料溶解在有机溶剂中，然后将溶液通过高电压静电纺丝装置进行处理，使得溶液中的高分子材料形成纳米级别的纤维。这种方法可以制备出具有高比表面积、高孔隙度、高表面能等特点的纳米纤维，具有广泛的应用前景，如在过滤、分离、传感、生物医学等领域。应用(1)

空气过滤：纤维空气过滤材料是由许多排列复杂的纤维搭建而成，传统的纤维空气过滤材料的孔径较大，即使是过滤性能较好的熔喷过滤材料的孔径也在十至几十微米，过滤细小颗粒的效果并不良好。PAN纳米纤维膜不仅具有孔径小、孔隙率高（蓬松）、比表面积大、吸附性能好等优点，而且具有良好的耐溶剂性、耐日晒性及耐老化性，非常适合应用于空气/水体过滤材料。(2)

碳纳米纤维：静电纺PAN是批量制备碳纳米纤维前体最简单、经济的一种方法，后经预氧化、碳化处理可得到碳纳米纤维。碳纳米纤