腈纶是什么?关于腈纶的详细介绍

创闻科学2020-11-16 15:53:01

腈纶是一种由聚合物(聚丙烯腈)制成的人造纤维,平均分子量为100000,含有约1900个单体单元。腈纶的单体至少含有85%的丙烯腈,并且添加有其他单体共聚,常选用的共聚分子有乙酸乙烯酯和丙烯酸甲酯。杜邦在1941年首次合成了腈纶纤维,其商标命名为Orlon。腈纶最初是在20世纪40年代中期被开发的,但直到20世纪50年代才大量生产。腈纶结实而温暖,常用于制作毛衣、运动服、靴子和手套衬里,以及装饰织物和地毯。首先制成腈纶长丝,然后切割成类似羊毛的短纤维,再纺成纱线。

改性腈纶是一种改性腈纶纤维,含有35%~85%丙烯腈单体。可根据改性腈纶的用途,选择共聚单体。例如,为了赋予纤维阻燃性能,常用的共聚单体有氯乙烯、偏二氯乙烯或溴乙烯。改性腈纶的最终用途包括制造人造毛皮、假发、接发和防护服。

制备

腈纶由水相自由基聚合反应制备。常见溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或硫氰酸钠水溶液。将聚合物溶于溶剂中,凝胶状的产物通过多孔纺丝板,得到的长丝凝结在相同溶剂中(称为湿法纺丝);在加热的惰性气体流中蒸发溶剂得到长丝(称为干法纺丝)。然后经过清洗、拉伸、干燥和卷曲完成腈纶的加工。得到的产品纤维重在0.9至15D之间,成品切割成捆或500K-1M纤维束。腈纶的最终用途包括用于制作毛衣、帽子、手织纱线、袜子、地毯、遮阳篷、船罩和室内装潢;该纤维也用作碳纤维的“PAN”前体。腈纶的生产主要集中在远东、土耳其、印度、墨西哥和南美洲,尽管一些欧洲生产商仍在继续运营,包括Dralon和Fisipe。尽管腈纶丝束和短纤维在美国仍被纺成纱线,但美国生产商已经停止生产腈纶(摩擦材料、垫圈、特种纸、导电材料和灰泥等特种用途除外)。之前美国的腈纶品牌包括Acrilan(Monsanto)和Creslan(American Cyanamid)。其他仍在使用的品牌包括Dralon(Dralon GmbH)和Drytex(Sudamericana de Fibras,S.A.)。20世纪50年代末,Courtaulds有限公司开始研究通过溶剂聚合工艺生产腈纶,后来被称为“courtelle”。丙烯酸甲酯(6%)和丙烯腈在50%硫氰酸钠溶液中聚合,产生一种可纺入水浴的涂料,以生产各种尺寸的“courtelle”纤维。硫氰酸钠溶液被重新浓缩并重复使用。该反应是一个连续的过程,大约5%的反应物被循环使用。这一回收过程导致污染物在溶剂的回收过程中积累。在考文垂Lockhurst Lane的化学工程实验室和Little Heath的预生产试验工厂进行了大量的研究,克服了回收问题,该工艺在Grimsby的一家新生产工厂获得了商业上的成功。

纺织品用途

腈纶材料轻盈、柔软、保暖,具有羊毛般的质感。它也可以模仿其他纤维,如在短纤维设备上纺制时,它可以模仿棉花。一些腈纶以有色或着色形式挤出;另一种是以“本色”形式挤出,也称为“天然”、“生白色”或“未染色”。经染色的腈纶面料耐光性好。与其他合成纤维和天然纤维相比,腈纶非常有弹性。因为其成本低于羊绒,腈纶广泛用于制造服装。然而,其面料容易起毛和毛球,不过目前已研制出抗起毛的种类。腈纶可机洗,颜色良好,可洗涤,过敏性低,最终用途包括袜子,帽子,手套,围巾,毛衣,针织衣服,家居布料和遮阳篷。腈纶也用来制作假毛皮和许多不同的针织服装。

由于腈纶是一种合成纤维,衣蛾的幼虫无法消化。然而,与羊毛等纤维混合的腈纶面料有可能被衣蛾破坏。

腈纶是针织或钩编工艺师的“主力”手工纤维;腈纶可能会被认为是“廉价”的,因为它的价格通常比天然纤维的同类产品低,而且腈纶缺乏天然纤维的一些特性,包括柔软性和手感。作为羊绒替代品,腈纶常常需要预热才能变得柔软,而且它在潮湿时不像羊毛这样温暖。一些手工编织者还抱怨说,编织时纤维会发出“吱吱声”,有的手工编织者说编织起来很痛苦,因为纱线缺乏“弹性”。另一方面,它可以机洗,而且不褪色。这使得它在某些需要经常清洗的物品上很有用,比如婴儿服装。此外,它比天然纤维更易燃,因此用于婴儿和儿童制用品时应谨慎使用。

担忧

  • 英国Plymouth大学的一个团队花了12个月时间,分析了在家用洗衣机中,使用不同洗涤剂组合在不同温度下洗涤多种合成材料时发生的情况,以量化微纤维的脱落情况。他们发现每次洗涤腈纶会释放出近73万个微小的合成颗粒(微塑料),是涤棉混纺织物的五倍,是纯聚酯的近1.5倍。
  • 生态学家Mark Browne在对世界各地海岸线上的沉积物进行数月的繁琐研究后,发现了一些重要的科学发现。他注意到沉积物中有之前未注意到的纤维废物。这些人工合成的纤维废物很小,遍布海岸线,在污水流出附近浓度最高。在海岸线上发现的人造材料中,85%是微纤维,与服装中使用的材料类型(如尼龙和腈纶)相匹配。