山东省阳信县第二高级中学 251800
摘 要：介绍了聚丙烯腈的生产情况、工艺技术、产品应用以及市场供求情况， 分析了该产品的价格趋势及竞争能力，对发展我国聚丙烯腈工业提出了建议。介绍聚丙烯腈的性质特点、生产及加工方法和应用情况，指出了其发展前景。
关键词: 聚丙烯腈 生产 前景 应用 流程
一、概述
1.聚丙烯腈发展概况。1894年，法国化学家Moureu首次提出了聚丙烯腈的合成。直到1929年，德国的巴斯夫公司（BASF）才成功地合成了聚丙烯腈。1942年美国的杜邦公司和德国的Herbert Rein公司同时发明了溶解聚丙烯腈的溶剂二甲基甲酰胺（DMF）。1950年，在德国和美国首先实现了聚丙烯腈纤维的工业化生产。此后，各国的化学家又致力于其他溶剂的研发，如二甲基亚砜（DMSO）、二甲基乙酰胺（DMA）、硫氰酸钠（NaSCN）浓溶液、硝酸和氯化锌溶液等。1954年，联邦德国法本拜耳公司用丙烯酸甲酯与丙烯腈的共聚物制得纤维，改进了纤维性能，提高了其实用性，促进了聚丙烯腈纤维的发展。
2.聚丙烯腈的结构。首尾连接是聚丙烯腈大分子链中丙烯腈单元的主要连接方式，与C≡N基相连的碳原子间隔着一个—CH2—基。由于聚丙烯腈结构中存在极性较强体积较大的侧基——氰基，在同一大分子和相邻分子间产生斥力和引力，使的大分子活动受到极大阻碍而具有不规则的曲折和扭矩。因此聚丙烯腈主链呈不规则螺旋状空间立体构象。
3.聚丙烯腈的性能。聚丙烯腈有优良的耐光性，并且热稳定性高，成纤用聚丙烯腈加热至170～180℃颜色才有变化。
4.聚丙烯腈纤维的应用。聚丙烯腈主要用途是纺制纤维。该纤维还可以加工制成膨体纱，由于其中保存大量空气，具有高度的保暖性，可代替羊毛绒线。聚丙烯腈纤维除民用外，在军事方面也应用广泛。
5.聚丙烯腈纤维的研发趋势及前景。其一，是新成纤工艺研究，如采用增塑剂法，合成聚丙烯腈共聚物，以期降低聚丙烯腈大分子间的相互作用从而降低聚合物的熔点，来采用熔融纺织工艺或提高干喷湿纺工艺中纺丝浆液的浓度，达到提高成纤后原丝力学性能的目的。其二，是研究聚丙烯腈纤维的新品种，例如阻燃性聚丙烯腈纤维，高收缩性聚丙烯腈纤维，聚丙烯腈纤维纺丝过程中的在线着色技术，抗静电聚丙烯腈纤维，高吸水率聚丙烯腈纤维，细旦丝纤维，复合聚丙烯腈纤维，抗菌防臭聚丙烯腈纤维，远红外聚丙烯腈纤维，高强高模聚丙烯腈纤维等。
二、生产方案的确定
1.生产流程的确定。对比均相溶液聚合和水相沉淀聚合形成聚丙烯腈，两种生产工艺都有其可取之处，虽然水相沉淀聚合多了一道“溶解”工艺，但因其所得腈纶纤维质量较好，所以水相沉淀聚合聚丙烯腈共聚物的生产工艺更可行，更适合在工业中操作，目前世界上腈纶生产多采用水相沉淀聚合。丙烯腈水相沉淀聚合法流程简图如下图所示：
1.AN计量稳压罐；2.MA计量稳压罐；3.VP计量稳压罐；4.计量泵；5.搅拌电动机和搅拌器；6.脱单体塔；7.聚合釜；8.碱中止釜；9.输送泵；10.离心泵。
2.聚丙烯腈的主要设备。聚合反应釜是聚丙烯腈聚合的关键设备。反应釜一般为圆筒形的构造，为了充分进行热交换，可增大高径比。为了使物料混合均匀，釜内装有搅拌器。脱单体器是聚合工段的另一个关键设备。水相沉淀聚合法中的脱单体器，用低压蒸汽在减压下驱赶未反应的单体。
三、生产流程简述
原料丙烯醇、丙烯酸甲脂、第三单体、NaClO3—Na2SO3水溶液等引发剂和水通过计量泵打入聚合釜。用次硝酸调节聚合液的pH值为1.9-2.2，在45℃下进行聚合。控制一定的转化率，之后将聚合釜内含单体的聚合淤浆压至碱终止釜，用NaOH水溶液调节pH值使反应终止。将含有单体的淤浆用泵送至脱单体塔，用低压蒸汽驱赶未反应的单体并将其冷凝回收。
参考文献
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[7]华东理工大学 赵德仁 张慰盛《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社，2004年。
论文作者:齐鲁阳
论文发表刊物:《教育学文摘》2016年10月总第208期
论文发表时间:2016/11/8
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