Порошок поліакрилонітрилу, хімічна формула (C3H3N) n, CAS 25014-41-9, є полімерною сполукою, отриманою шляхом вільнорадикальної полімеризації мономеру акрилонітрилу. Акрилонітрильні ланки в макромолекулярному ланцюзі з'єднані у вигляді спільного хвоста. В основному використовується для виробництва поліакрилонітрильних волокон (PAN), міцність невисока, а зносостійкість і стійкість до втоми також погані. Перевагами поліакрилонітрильного волокна є хороша стійкість до погодних умов і сонця, і воно може зберігати 77% своєї початкової міцності після розміщення на відкритому повітрі протягом 18 місяців. Він також стійкий до хімічних реагентів, особливо неорганічних кислот, відбілювача, перекису водню та загальних органічних реагентів.
Поліакрилонітрил (PAN), як високо{0}}ефективний синтетичний матеріал, продемонстрував незамінну цінність застосування в багатьох галузях завдяки своїй унікальній молекулярній структурі та хімічним властивостям. Її основні сфери застосування охоплюють шість напрямків: прекурсори вуглецевого волокна, текстильні матеріали, промислове будівництво, медицина та охорона здоров’я, накопичення енергії та технології захисту навколишнього середовища, утворюючи повний промисловий ланцюжок від основних матеріалів до високо-додатків.
Попередник вуглецевого волокна: наріжний камінь-висококласного виробництва
Це основна сировина для виготовлення вуглецевих волокон, і близько 90% вуглецевих волокон у всьому світі використовують PAN як попередник. ПАН-волокна можна перетворити на високо-вуглецеві волокна за допомогою таких процесів, як попереднє окислення та карбонізація, з міцністю на розрив 3,5–7,0 ГПа та модулем пружності 230–630 ГПа. Вони широко використовуються в аерокосмічній галузі, легкій автомобільній промисловості, виробництві енергії вітру та інших галузях.
Типовий випадок:
Аерокосмічна промисловість: ключові компоненти літака C919 вітчизняного виробництва, такі як крила та хвостове оперення, виготовлені з композитних матеріалів на основі вуглецевого волокна на основі PAN, що зменшує вагу на 30% і покращує паливну ефективність на 15% порівняно з традиційними металевими матеріалами.
Автомобільна промисловість: кузов Tesla Model S виготовлено з пластику, армованого вуглецевим волокном (CFRP), що дозволяє зменшити вагу на 10% і збільшити запас ходу на 8%.
Генерація вітрової енергії: лопаті вітрової турбіни Vestas V236-15,0 МВт використовують вуглецеве волокно PAN, довжина якої становить 115,5 метрів, а ефективність виробництва електроенергії на 20% вища, ніж у лопатей зі скловолокна.
Технологічний прорив: Університет Шеньчженя співпрацює з підприємствами для досягнення масиполіакрилонітрильний порошокз вуглецевого волокна марки T1000 на рівні тисячі тонн, з міцністю 6,8 ГПа та модулем 320 ГПа. Він був застосований у вітчизняній системі постачання великих літаків, порушуючи іноземну технологічну монополію.
Текстильні матеріали: модернізована версія синтепону
Поліакрилонітрильне волокно (PAN) відоме як «синтетична вовна» завдяки своєму зовнішньому вигляду та дотику до рук нагадує вовну, а його виробництво становить понад 15% від загального обсягу синтетичного волокна. Завдяки кополімеризаційній модифікації акрилове волокно може мати анти-статичні, -вогнезахисні, антибактеріальні та інші властивості та широко використовується в одязі, домашньому та промисловому текстилі.
Сценарій застосування:
Сфера одягу: в’язані светри, виготовлені із суміші акрилу та вовни, з 30% підвищенням теплозбереження та ціною лише на 60% від виробів із чистої вовни; Для вуличних наметів використовується оригінальне кольорове акрилове волокно з рівнем стійкості до сонця 5 (міжнародний стандарт) і збільшеним терміном служби понад 8 років.
Прикраси дому: акрилові килими мають кращу стійкість до плям, ніж вовняні килими, зменшуючи витрати на прибирання на 50%; Акрилові штори мають вогнестійкість В1 (китайський стандарт), що значно знижує ризик пожежі.
Промислова тканина: для будівництва мостів використовується акриловий залізобетон із збільшенням на 40% показника придушення тріщин; Фільтруючий матеріал з акрилового волокна знижує концентрацію викидів пилу до рівня нижче 10 мг/м³ при обробці димових газів цементного заводу (національний стандарт менше або дорівнює 30 мг/м³).
Ринкові дані: у 2024 році виробництво акрилового волокна в Китаї досягне 1,2 мільйона тонн, що становитиме 45% загального світового виробництва. Серед них споживання в Східному Китаї становитиме 45%, в основному використовується для одягу та промислових тканин.
Промислове будівництво: оптимальний вибір корозійностійких матеріалів
Стійкість до хімічної корозії робить його ідеальним матеріалом для таких галузей, як хімічне машинобудування та енергетика. Завдяки кополімеризаційній модифікації ПАН можна перетворити на спеціальні волокна та смоли, стійкі до кислот, лугів і розчинників, які застосовуються в таких сценаріях, як трубопроводи, резервуари для зберігання та анти{1}}корозійні покриття.
Типові застосування:
Хімічні трубопроводи: скловолоконні трубопроводи на основі PAN мають термін служби втричі довший, ніж металеві трубопроводи для транспортування сірчаної кислоти та соляної кислоти, а витрати на технічне обслуговування зменшуються на 60%.
Обладнання для накопичення енергії: PAN-волокно використовується як основний матеріал для сепараторів літій-{0}}іонних акумуляторів із пористістю 40 %, збільшенням іонної провідності на 20 %, а термін служби батареї перевищує 3000 разів.
Океанська техніка: сталеві конструкції з покриттям PAN мають рівень стійкості до корозії C5 (міжнародний стандарт) у середовищі морської води, а цикл обслуговування подовжено з 5 до 15 років.
Технологічний прогрес: компанія Zhongfu Shenying розробила високотемпературні волокна на основі PAN із термостійкістю 300 градусів, які застосовувалися в системах теплового захисту космічних кораблів, зменшивши вартість імпортних матеріалів на 40%.
Медичне здоров'я: прорив у біосумісності
Біологічна інертність даєполіакрилонітрильний порошокунікальна перевага в галузі медицини. Завдяки модифікації поверхні PAN можна використовувати для виробництва високоякісних-медичних виробів, таких як штучні кровоносні судини, нервові канали та носії ліків, що сприяє розвитку регенеративної медицини.
Інноваційні програми:
Штучні кровоносні судини: штучні кровоносні судини малого-діаметра (внутрішній діаметр)<6mm) have a patency rate of 90%, which is 20% higher than polytetrafluoroethylene (PTFE) blood vessels, and have entered the clinical trial stage.
Відновлення нейронів: нервовий канал PAN керує регенерацією аксонів зі швидкістю 1 мм/день, що на 50% коротше, ніж цикл відновлення аутологічної трансплантації нерва, і використовується для лікування пошкоджень периферичних нервів.
Контрольоване вивільнення ліків: система доставки ліків із нановолокна PAN забезпечує уповільнене вивільнення ліків протягом 72 годин, зменшуючи коливання концентрації ліків у крові на 60%, і використовується для цільової терапії раку.
Потенціал ринку. Очікується, що до 2025 року глобальний ринок медичних матеріалів PAN досягне 500 мільйонів доларів із загальним річним темпом зростання 12%, з яких на Азіатсько-Тихоокеанський регіон припадає понад 40%.
Накопичувач енергії: «ядро» суперконденсаторів
Polyacrylonitrile based activated carbon has become the preferred electrode material for supercapacitors due to its high specific surface area (>2000 м²/г) і відмінною провідністю. Електрод з активованим вугіллям PAN має питому потужність 120F/г і щільність потужності 10 кВт/кг і широко використовується в таких сферах, як нові енергетичні транспортні засоби та інтелектуальні мережі.
Випадки застосування:
Автомобілі з новою енергією: BYD e6 оснащений суперконденсаторами на основі PAN, що скорочує час швидкої зарядки до 15 хвилин і збільшує запас ходу на 10%.
Smart Grid: у демонстраційному проекті State Grid використовується система накопичення енергії на суперконденсаторі PAN зі швидкістю частотної характеристики мілісекунд і 30% підвищенням стабільності мережі.
Побутова електроніка: у телефоні Huawei Mate 60 використовуються композитні електроди на основі графену PAN, що збільшує швидкість заряджання на 50% і має час роботи батареї понад 2000 разів.
Технологічна тенденція: дослідження та розробка композитних електродних матеріалів з ПАН і графену прискорюються, і очікується, що до 2025 року щільність енергії перевищить 15 Вт·год/кг, а вартість знизиться на 30%.
Завдяки різноманітному потенціалу модифікації та міждисциплінарним характеристикам застосування він став незамінним базовим матеріалом для сучасної промисловості. Від високо{1}}виробництва до сфери засобів існування людей, від традиційних галузей промисловості до нових технологій, PAN сприяє модернізації промисловості з позицією «матеріальної революції». Завдяки прискоренню локалізації вуглецевого волокна, прориву в інноваціях у медичних матеріалах і періодичному оновленню технологій захисту навколишнього середовища очікується, що розмір світового ринку до 2029 року перевищить 990 мільйонів доларів США, відкриваючи нову еру високо-ефективних матеріалів.
Порошок поліакрилонітрилуотримують шляхом вільнорадикальної полімеризації мономеру акрилонітрилу. Акрилонітрильні ланки в макромолекулярному ланцюзі з'єднані у вигляді спільного хвоста. В основному використовуються для виробництва поліакрилонітрильних волокон, поліакрилонітрильні волокна (широко відомі як акрилові волокна) мають низьку міцність, погану зносостійкість і стійкість до втоми. Перевагами поліакрилонітрильного волокна є хороша атмосферостійкість і стійкість до сонця. Він також стійкий до хімічних реагентів, особливо неорганічних кислот, відбілювача, перекису водню та загальних органічних реагентів.
Метод 1: Лабораторний метод
Лабораторний метод отримання поліакрилонітрилу в основному заснований на реакції вільнорадикальної полімеризації. Нижче наведено конкретні кроки та запобіжні заходи.
Вільнорадикальна полімеризація — це реакція полімеризації додавання, яка під дією вільнорадикального ініціатора спричиняє зростання ланцюга та безперервне збільшення вільних радикалів, таким чином з’єднуючи багато мономерів з утворенням великих молекул. У цьому процесі вуглець-вуглецевий подвійний зв’язок мономеру акрилонітрилу розкривається, і він піддається повторним реакціям приєднання з іншими молекулами мономеру, зрештою отримуючи полімерні сполуки поліакрилонітрилу.
Експериментальне обладнання: тригорла колба, воронка постійного тиску, магнітна мішалка, термометр та ін.
Експериментальні реагенти: мономер акрилонітрилу, вільнорадикальний ініціатор (такий як пероксид бензоїлу тощо), розчинник (такий як диметилформамід ДМФА тощо, який використовується для розчинення мономеру та ініціатора).
Закріпіть тригорлу колбу на магнітній мішалці та встановіть воронку для падіння постійного тиску та термометр.
Перевірте герметичність пристрою, щоб не протікати.
До тригорлої колби додайте певну кількість мономеру акрилонітрилу та розчинника, а також відповідну кількість ініціатора вільних радикалів.
Під дією магнітної мішалки мономер та ініціатор ретельно перемішуються.
Нагрійте реакційну систему до відповідної температури (залежно від типу та активності ініціатора), щоб ініціювати реакцію вільнорадикальної полімеризації.
Під час реакційного процесу мономер акрилонітрилу, що залишився, повільно додають по краплях у реакційну систему через краплинну воронку постійного тиску для підтримки стабільності реакційної системи.
Після завершення реакції охолодіть реакційну систему до кімнатної температури.
Відфільтрувати, промити та висушити отриманий поліакрилонітрильний продукт для видалення мономерів і розчинників, що не прореагували.
(1) Експериментальна безпека:
Під час експерименту слід використовувати відповідне захисне спорядження, таке як окуляри та рукавички.
Лабораторія повинна підтримувати хорошу вентиляцію, щоб уникнути накопичення шкідливих газів.
(2) Експериментальні умови:
Температура, час реакції, тип і кількість ініціатора мають значний вплив на швидкість реакції полімеризації та властивості продуктів. Тому перед проведенням експерименту необхідно ретельно переглянути відповідну літературу та визначити відповідні умови експерименту.
(3) Чистота продукту:
Під час подальшої -обробки продукт слід ретельно промити та висушити, щоб видалити мономери та розчинники, що не прореагували, і покращити чистоту продукту.
(4) Експериментальне середовище:
Експеримент слід проводити в сухому та вільному-запиленому середовищі, щоб уникнути впливу домішок на результати експерименту.
Метод 2: Методи промислового виробництва
Існують різні способи виробництва поліакрилонітрильних волокон, що утворюють унікальні технологічні маршрути.
Спільністю цих шляхів процесу є використання методів прядіння з розчину (мокрого та сухого) з відповідними процедурами відновлення розчинника.
Відмінності між цими процесами:
(1) Різні композиції кополімерів;(2) Різні методи полімеризації (гетерогенна преципітаційна полімеризація або гомогенна полімеризація);(3) Різні розчинники для прядіння (включаючи диметилформамід, диметилацетамід, диметилсульфоксид, вінілкарбонат, тіоціанат натрію, азотну кислоту, хлорид цинку тощо):(4) Різні методи прядіння (мокре або сухе прядіння, використання різних коагуляційних ванн під час мокрого прядіння);(5) Різні методи розтягування та пост-обробки;(6) Різні процеси відновлення розчинників.Найважливішим фактором у різних процесах є розчинник, який визначає низку характеристик процесу, таких як умови приготування прядильного розчину, умови прядіння, методи відновлення розчинника та методи очищення стічних вод. Це також впливає на багато аспектів, таких як запобігання пожежам, запобігання газу та вибір обладнання.
Білий твердий порошок, отриманий методом суспензійної полімеризації, розчинний в органічних розчинниках, таких як диметилформамід, або розчинах, таких як тіоціанат; Розчин поліакрилонітрилу отримують методом розчинної полімеризації.
Метод 3: Підготовка -безгалогенних-вогнезахисних волокон PAN
Додайте 1 г висушеного під вакуумом P (AN co VAc) волокна в одногорлу колбу об’ємом 500 мл, відрегулюйте pH системи, додавши водний розчин KOH, перемішайте при кімнатній температурі протягом 12 годин, видаліть волокно, промийте його деіонізованою водою до нейтральної реакції та, нарешті, висушіть у вакуумній печі при 60 градусах протягом 24 годин, щоб отримати гідролізований P (AN co VAc) сополімерні волокна з відповідними значеннями pH 10, 12 і 14.
До тригорлої колби об’ємом 500 мл, оснащеної лійкою для падіння постійного тиску, послідовно додавали 0,5 г продукту гідролізу висушеного P (AN co VAc) сополімерного волокна, отриманого за pH=12 та умов гідролізу протягом 12 годин, і 20 мл диметилформаміду (DMF). Після замочування протягом 1 години 5 мл O, O-діетилфосфорилхлориду повільно додали у воронку для падіння постійного тиску при кімнатній температурі при магнітному перемішуванні, а потім нагрівали до 60 градусів протягом 5 годин. Після видалення волокна його двічі промивали безводним етанолом і тричі дистильованою водою. Після висихання, -безгалогенний-антипіренполіакрилонітрильний порошокотримано клітковину.
У 1931 році Rain у Німеччині вперше виготовив поліакрилонітрил (PAN), але через його нерозчинність у більшості органічних і неорганічних розчинників і температуру плавлення, вищу за температуру розкладання, було неможливо використовувати відомі на той час методи прядіння з розчину та розплаву, і PAN не можна було перетворити на волокна.
ПАН-волокна були вперше індустріалізовані DuPont.
Поліакрилонітрильне волокно відноситься до волокон, прядених з поліакрилонітрилу або співполімерів із вмістом акрилонітрилу понад 85%.
світове виробництво поліакрилонітрильного волокна становило 2,6685 Мт, а виробництво поліакрилонітрильного волокна в Китаї становило 473,7 кт.
Тенденції досліджень і розробок поліакрилонітрильних волокон можна звести до двох аспектів;
По-перше
Дослідження нових процесів формування волокон, таких як використання методу пластифікації для синтезу кополімерів поліакрилонітрилу, щоб зменшити взаємодію між макромолекулами поліакрилонітрилу та знизити температуру плавлення полімеру, а також використовувати процес прядіння з розплаву або збільшити концентрацію прядильної суспензії в процесі мокрого прядіння сухим розпиленням для покращення механічних властивостей необроблених волокон після формування волокна.
По друге
Це вивчення нових різновидів поліакрилонітрильних волокон, таких як-вогнестійкі поліакрилонітрильні волокна, поліакрилонітрильні волокна з високою усадкою, онлайн-технологія фарбування під час прядіння поліакрилонітрильних волокон, анти{1}}статичні поліакрилонітрильні волокна, поліакрилонітрильні волокна з високим водопоглинанням, тонка пряжа волокна, композитні поліакрилонітрильні волокна, антибактеріальні та стійкі до запаху поліакрилонітрильні волокна, дальні-інфрачервоні поліакрилонітрильні волокна, високо-міцні та високомодульні поліакрилонітрильні волокна тощо.
Часті запитання
Для чого використовується поліакрилонітрил?
+
-
PAN використовується для виробництва великої різноманітності продуктів, в тому числіультрафільтраційні мембрани, порожнисті волокна для зворотного осмосу, волокна для текстилю та оксидовані PAN волокна. Волокна PAN є хімічним попередником дуже високоякісного вуглецевого волокна-.
Яка сировина для поліакрилонітрилу?
+
-
Основним мономером для отримання поліакрилонітрилу є акрилонітрил (AN), який можна отримати знафта, природний газ, вугілля, карбід кальцію, і т.д., і має різноманітні маршрути процесу. В даний час широко використовується метод аммоксидирования пропілену. Натисніть назву продукту, щоб переглянути деталі продукту.
Чи безпечний поліакрилонітрил?
+
-
Тоді як поліакрилонітрил єне вважається особливо небезпечним, процеси виробництва та обробки можуть становити ризики. Наприклад, вдихання частинок пилу або диму, що утворюються під час виробництва поліакрилонітрилу, може бути небезпечним.
Чи є поліакрилонітрил пластиком?
+
-
Поліакрилонітрил (PAN),синтетична смолаотримують полімеризацією акрилонітрилу. Член важливого сімейства акрилових смол, це твердий, твердий термопластичний матеріал, який стійкий до більшості розчинників і хімікатів, повільно горить і має низьку проникність для газів.
Які 4 типи полімерних структур?
+
-
Чотири основні полімерні структури:лінійні, розгалужені, зшиті та мережеві. Діаграми лінійної, розгалуженої, зшитої та мережевої полімерної структури.
Популярні Мітки: поліакрилонітрильний порошок cas 25014-41-9, постачальники, виробники, фабрика, опт, купити, ціна, оптом, продаж