聚丙烯腈
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 | |
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| 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
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、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、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
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
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
- ^ 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）.