聚丙烯腈纖維的主要有三個部分:以85以上丙烯腈為主;為改善纖維手感而加入10左右的二單體,如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯;為提高起染色性能而加入左右三單體,如衣康酸、甲基丙烯酸鈉等。
1.聚丙烯腈纖維的水解,聚丙烯腈纖維有一個獨特的性質,就是在纖維表面可以發生部分水解,使纖維表面所含的氰基基團(–CN)轉化為羧基基團(–COOH)。從價鍵理論分析的角度,聚丙烯腈纖維部分水解是由溶液中的OH-親核進攻氰基上的碳原子開始的,經歷電負性中間體、六元環中間體水解成酰胺,在OH-的進一步進攻下,水解成含有羧基的纖維。聚丙烯腈纖維水解反應公式如下:
與完全水解不同,因為聚丙烯腈纖維的部分水解是發生在纖維表面,因此纖維內層結構基本不發生變化,其強度破壞很小。
2.聚丙烯腈纖維的酰氯化,采用氯化亞砜作為羧基的鹵代劑,通過羧基與氯化亞砜反應生成酰氯基團,氯化亞砜對羧基的置換反應機理是親核置換反應。 聚丙烯腈的酰氯化反應公式如下:
3.聚丙烯腈纖維的蛋白質接枝,由于酰氯基團是非常活潑的反應基團,可以在常溫常壓條件下與RNH2和ROH發生不可逆氮酰化和酯化反應,這就為聚丙烯腈纖維表面接枝蛋白質提供了理論依據。聚丙烯腈纖維與蛋白質的接枝反應公式如下:
產業上,聚丙烯腈纖維應用于室外織物、水泥增強材料、鉛蓄電池極板增強材料、濾材、預氧化纖維和碳纖維等領域。比如纖維是鋪設瀝青路面時較多采用的攤鋪材料,這些材料在日光與大氣中易老化,而聚丙烯腈纖維具有優良的抗紫外線能力以及應對大氣作用時有的穩定性,以其作為工程材料可以提高產品的使用壽命。此外聚丙烯腈工程纖維還應用于對抗裂、抗沖擊、抗磨損、抗震等要求較高的建筑工程,如橋面、橋墩、路面、飛機場跑道、停機坪、軍事防護工程、港口碼頭、大壩面板、導流洞、泄洪閘、閘墩等。
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