Полиакрилонитрил

Структурная формула
Структурная единица полиакрилонитрила
Общий
Фамилия Полиакрилонитрил
Другие названия

КАСТРЮЛЯ

Количество CAS 25014-41-9
Мономер Акрилонитрил
Молекулярная формула в повторяющемся звене C 3 H 3 N
Молярная масса повторяющейся единицы 53.06 г моль -1
характеристики
Физическое состояние

твердо

плотность

1,14-1,18 г см -3 при 20 ° C
Температура плавления

300 ° С
Температура стеклования

105 ° С
растворимость

растворим в сильных основаниях и высокополярных органических растворителях, таких как ДМСО , ДМФ , DMAC
Инструкции по технике безопасности
Маркировка опасности GHS
нет классификации
H- и P-фразы ЧАС: см выше
П: см выше
Насколько это возможно и обычно, используются единицы СИ . Если не указано иное, приведенные данные относятся к стандартным условиям .

Полиакрилонитрил ( сокращенно PAN ) является полимер из акрилонитрила .

Структура и свойства

Как чистое вещество, полимер твердый, жесткий, устойчивый к химическим веществам и растворителям и имеет температуру плавления выше температуры разложения. Чаще всего его получают методом радикальной полимеризации .

история

Полиакрилонитрил (ПАН) был впервые синтезирован в 1930 году Гансом Фикентшером и Клаусом Хеук на заводе в Людвигсхафене, который тогда назывался IG Farben . Поскольку ПАН был неплавящимся и нерастворимым в обычных в то время растворителях, это вещество - подобное полимерам тетрафторэтилена в IG Farben в Хёхсте - не исследовалось в дальнейшем в качестве материала. Химик Герберт Рейн (1899–1955), который работал на заводе IG Farben в Биттерфельде , получил образец материала во время визита в Людвигсхафен в 1931 году и обнаружил, что бензилхлорид пиридиния - ионная жидкость - является первым хорошим растворителем для ПАН в 1934 . В 1942 году Рейн обнаружил, что ПАН также легко растворяется в диметилформамиде, и на основе этого разработал технологический процесс прядения волокон ПАН. После войны крупномасштабное производство PAN под названием "Orlon" было первоначально начато на DuPont в США. В ГДР промышленное производство полиакрилонитрильного волокна было начато в 1956 году благодаря подготовительной работе коллектива «Wolcrylon» ( Макс Дач , Герберт Ленерт и др.) На заводе пленки и химического волокна VEB Agfa Wolfen . До этого на заводах Buna (полиакрилонитрил) и Leuna (диметилформамид) были созданы предпосылки для производства сырья . В том же году коллектив получил национальную премию ГДР 2 степени в области науки и техники за свои достижения .

использовать

Пробное производство волокон преланы (1959 г.); На станции растворения испытательной производственной установки рабочий-химик заполняет резервуар для растворения полиакрилонитрилом исходного материала.

Основное применение - текстильные волокна («полиакриловые»), состоящие из сополимеров , которые обычно состоят из акрилонитрила (доля> 85%) и одного или нескольких сомономеров, таких как. Б. состоят из метилметакрилата . Эти волокна были и есть под разными брендами , например

Волокна в основном текстурированные и поэтому имеют высокую степень пухлости, что означает, что текстиль имеет шерстяной характер, теплый, мягкий и устойчивый к сминанию . Вот почему полиакрил используется в свитерах, имитациях меха и одеялах, часто смешанных с хлопком или шерстью , но также обрабатываемых отдельно.

Кроме того, ПАН используется в других сополимерах, например. Б. вместе с поливинилхлоридом (ПВХ) для огнестойких волокон (например, для моноволоконных синтетических волос, продаваемых как Канекалон) или вместе с 1,3-бутадиеном и стиролом в виде сополимера акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС).

Он также используется для высокопрочных синтетических канатов с низким растяжением. ПАН используется в качестве опорного слоя в мембранной технологии.

ПАН также является важнейшим сырьем для производства углеродных волокон .

Преобразование волокон PAN в углеродные волокна

Тонкие волокна из модифицированного PAN (этерификация и дальнейшее окисление до кислотных окончаний .. PAN-COOH) можно стимулировать до мышечных сокращений путем чередования полосканий гидроксидом натрия и соляной кислотой . Возникающая сила зависит от степени полимеризации, концентрации ополаскивающих жидкостей и механической плотности волокнистого войлока.

Недостатком пластика является образование цианистого водорода при тлеющем огне или при высокой температуре.

Использование текстильного волокна

Помимо некоторых преимуществ, таких как хорошая красящая способность, текстильные изделия требуют соблюдения нескольких инструкций по уходу . Волокно чувствительно к теплу, поэтому его можно стирать только при температуре не выше 40 ° C и нельзя гладить в горячем состоянии (только уровень 1). Лучше избегать сушки в барабане. Использование хлорного отбеливателя невозможно. Для окрашивания используются катионные красители .

литература

  • Ганс Доминингхаус: Пластмассы. Свойства и использование. Издание 8-е, переработанное и дополненное. Springer, Berlin Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-16172-8 .

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Томас Грис, Дитер Файт, Буркхардт Вульфхорст: Процессы текстильного производства - Введение. 2-е, переработанное и дополненное издание. Карл Хансер Верлаг, Мюнхен, 2014 г., ISBN 978-3-446-44057-9 , стр. 70.
  2. ↑ а б в В. А. Бхану, П. Рангараджан, К. Уайлс, М. Бортнер, М. Санкарпандян, Д. Годшалл, Т. Е. Гласс, А. К. Бантия, Дж. Янг, Г. Уилкс: Синтез и характеристика статистических сополимеров акрилонитрилметилакрилата в качестве расплава обрабатываемых предшественников из углеродного волокна . В: полимер . Лента 43 , вып. 18 августа 2002 г., стр. 4841-4850 , DOI : 10.1016 / S0032-3861 (02) 00330-0 (английский, researchgate.net [PDF]).
  3. ↑ Менахем Левин (Ред.): Справочник по химии волокон. 3. Издание. Группа Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон 2007, ISBN 978-0-8247-2565-5 , стр. 915.
  4. ↑ Это вещество либо еще не классифицировано с точки зрения его опасности, либо надежный и цитируемый источник еще не найден.
  5. ^ Полиакрилонитрил. chemie.fu-berlin.de, доступ к 12 декабря 2009 года .
  6. ↑ Патент DE654989 : Процесс производства продуктов полимеризации. Зарегистрировано 18 февраля 1930 г. , опубликовано 16 декабря 1937 г. изобретатели: Х. Фикенчер, К. Хеук. ‌
  7. ↑ Вальтер Ветцель: История открытия полифторэтилена . В: NTM International Journal of History and Ethics of Natural Sciences, Technology and Medicine . Лента 13 , вып. 2 , май 2005 г., стр. 79 , DOI : 10.1007 / s00048-005-0210-х .
  8. ↑ Соль моды . В: Der Spiegel . Нет.  20 , 1955, стр. 16-18 ( онлайн ).
  9. ↑ Патент DE631756 : Способ растворения полимерного акрилонитрила. Зарегистрировано 8 августа 1934 г. , опубликовано 4 июня 1936 г. , изобретатель: Х. Рейн. ‌
  10. ↑ Патент DE763277 : Процесс производства нитей из пленок пластмасс. Зарегистрировано 10 июня 1942 года , опубликовано 28 декабря 1944 года , изобретатель: Х. Рейн. ‌
  11. ↑ Герберт Боде История промышленности химического волокна в Германской Демократической Республике . В: Mitteilungen, Gesellschaft Deut-scher Chemiker / Fachgruppe Geschichte der Chemie (Франкфурт-на-Майне), том 14 (1998) , стр. 162. Проверено 4 мая 2021 г.
  12. ↑ Лотар Рудольф: Свойства, прядение и возможное использование Wolcrylon. Обращение районного технического центра ВЭБ Фильмфабрик Агфа Вольфен. Вольфен 1954.
  13. ↑ Информация о бренде  Dralon в реестре Германского ведомства по патентам и товарным знакам (DPMA)
  14. ↑ Информация о бренде  Dolan в реестре Германского ведомства по патентам и товарным знакам (DPMA)
  15. ↑ Информация о бренде  Orlon в реестре Германского ведомства по патентам и товарным знакам (DPMA)
  16. ↑ Crylor и информация о бренде  Wolpryla в реестре Немецкого ведомства по патентам и товарным знакам (DPMA)