合成纤维ＳＦＣ２００６Ｎｏ．７
丙烯腈／醋酸乙烯酯／对苯乙烯磺酸钠三元共聚物
干法纺丝研究
陈锡宏
（秦皇岛奥莱特腈纶有限公司，河北秦皇岛０６６０００）
摘要：以连续水相悬浮聚合方法对丙烯腈（ＡＮ）／醋酸乙烯酯（ＶＡｃ）／对苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ）三元共
聚进行了研究，确定了合适的聚合工艺条件，采用过硫酸钾和亚硫酸氢钠氧化还原引发体系，反应温度
６０℃，ｐＨ值控制在２￣３，可以得到特性黏度１．４０的聚合物。以干法腈纶纺丝技术进行了纺丝试验，生产
出伸度、染色性能优良的腈纶，纤维物理机械性能也达到了以丙烯酸甲酯（ＭＡ）作为第二单体的腈纶的性能指标。
关键字：醋酸乙烯酯；三元共聚；转化率；干法腈纶中图分类号：ＴＱ３４２．３１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－７０５４（２００６）０７－００４０－０３
０引言
腈纶是四大合成纤维之一，因其具有较好的
耐光降解性和耐生物性，在手感和舒适度方面十分接近羊毛，具有其他合成纤维所没有的一些独特性能，在合成纤维中占有重要的地位。工业化的腈纶纺丝生产工艺主要有干法纺丝和湿法纺丝两种，其中传统的干法腈纶工艺一般采用丙烯酸甲酯（ＭＡ）作为第二单体、对苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ）作为第三
单体的聚丙烯腈共聚物。
鉴于目前对丙烯腈（ＡＮ）／酯酸乙烯酯（ＶＡｃ）／对苯乙烯磺酸钠（ＳＳＳ
）三元共聚干法腈纶研究不多，我们以连续水相悬浮聚合方法对ＡＮ／ＶＡｃ／ＳＳＳ三元共聚进行了研究，利用杜邦公司干法腈纶工艺技术对制得的三元共聚体进行了纺丝，制得的腈纶性能与以丙烯酸甲酯为第二单体的腈纶基本相近。
目前，国内干法纺丝工艺是引进美国杜邦公司工艺，其纤维品质较其他工艺路线有独特风格，
在纺织行业公认具有不可替代性，但是生产成本较高，其中第二单体ＭＡ与ＶＡｃ的价格差占较大比例。这一新产品的开发成功，为企业降低成本做出很大贡献；而且我公司已申请该产品的国家专利。
１设备仪器
聚合反应在一铝制的带有夹套的反应釜中进
行，有效容积１１ｍ３。
纺丝设备是邯郸纺丝机厂生产的腈纶干法联合纺丝机，纺丝甬道长５ｍ，直径２８ｃｍ。
断裂强度和断裂伸长测定：纤维强伸仪，ＸＱ－
１，上海力浦应用科学技术研究所。
上色率测定：高温高压染样机，ＲＪ－１１８０，上海染料化工厂。
ＶＡｃ含量测定：气相色谱仪，ＧＣ－１４０３日本岛津。
特性黏度：奥式毛细管黏度分析仪，ＰｌｏｙＳｃｉ－
ｅｒｃｅＤｉｖ．ｏｆＰｒｅｓｔｏｎＩｎｄ．Ｉｎｃ．ＵＳＡ。
２试验方法
腈纶干法生产工艺的流程：
收稿日期：２００５－１１－２１
作者简介：陈锡宏（１９６８￣），男，工学学士，工程师，长期从事腈纶生产管理及新产品开发工作，有三项新产品获省、市科技进步二等奖，获国家专利一项。
生产技术
ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
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配制混合单体———聚合反应———聚合物的干燥和溶解———聚合物溶液的纺丝———水洗拉伸———干燥热定型———打包———成品腈纶
聚合釜温度控制在６０±０．５℃，ｐＨ值控制在
２￣３，调整参加聚合反应的混合单体中ＶＡｃ的配比，同时调整过硫酸钾试剂的用量，保证聚合物的特性黏度维持不变，观察聚合反应转化率变化情况。
调整参加聚合反应的混合单体中第二单体的配比，同时调整过硫酸钾的用量，保证聚合物的特性黏度维持不变，观察腈纶的强度、伸度、染色率的变化情况。
３试验结果与讨论
３．１聚合反应转化率
３．１．１混合单体中ＶＡｃ含量对转化率的影响
从图１可见：随着混单中ＶＡｃ含量的增加，聚合反应的转化率有所下降，ＶＡｃ含量在８．０％时有数据异常偏低，与该次试验时聚合反应平均停留
时间较短有关。
图１
聚合反应转化率与ＶＡｃ含量的关系
３．１．２引发剂的流量与聚合釜转化率的关系
表１
引发剂流量与转化率的关系
表１中亚硫酸氢钠为２０％的水溶液，过硫酸钾为３．５％的水溶液。由表１可见：提高过硫酸钾的用量将使聚合物黏度下降，转化率提高；提高亚硫酸氢钠的用量，会使聚合物黏度下降，而转化率也有所降低，这与反应体系中亚硫酸氢离子参与链转移有关。而一般在实际工业反应控制中要求保持聚合物特性黏度不变，要提高活化剂的用量必须相
应地降低催化剂的用量，否则会使反应体系中的自由基浓度降低，对转化率的影响增大。
３．２混合单体中ＶＡｃ含量对共聚物平均相对分子质量的影响
通过测定共聚物的特性黏度来反映其平均相对分子质量的变化情况。我们通过调整聚合反应中过硫酸钾的加入量来控制共聚物特性黏度稳定在
１．４０左右，得到混单中ＶＡｃ含量对过硫酸钾需要加入量的影响，见图２。
图２混单中ＶＡｃ含量对过硫酸钾需要量的影响
由图２可见：欲得到相同特性黏度的聚合物，随着ＶＡｃ含量的增加，所需过硫酸钾用量大幅增加。也就是表明，如果固定过硫酸钾用量，随着
ＶＡｃ含量的增加聚合物特性黏度会大幅增加。３．３腈纶的性能
混单中ＶＡｃ含量对纤维断裂强度、断裂伸长、上色率的影响，见图３、４、５。
图３混单中ＶＡｃ含量对腈纶断裂强度的影响
图４混单中ＶＡｃ含量对腈纶断裂伸长的影响
图５混单中ＶＡｃ含量对腈纶上色率的影响混单ＶＡｃ含量
／％平均停留时间／ｍｉｎ亚硫酸氢钠／ｋｇ?ｈ
－１
过硫酸钾／ｋｇ?ｈ
－１
转化率
／％９．５５６４０５５４０７９．０９．５５６４２６５０８７５．２９．０５６４０５４８０７６．１９．０
５６
４００
４７４
７９．２
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Ａｂｓｔｒｃｔ：ＴｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡＮ／ＶＡｃ／ＳＳＳｔｈｒｅｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｃｏｐｏｌｙｍｅｒｗａｓｉｎｖｅｓ－ｔｉｇａｔｅｄ．Ａｔｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ６０℃，ｐＨｖａｌｕｅ２￣３ａｎｄｕｓｉｎｇｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅａｎｄｓｏｄｉｕｍｂｉｓｕｌｆｉｔｅａｓｏｘｉｄｉｚｉｎｇ－ｒｅｄｕｃｉｎｇｉｎｉｔｉａｔｏｒ，ｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｗｉｔｈＩＶ１．４０ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｄｒｙｓｐｉｎｎｉｎｇ，ｔｈｅＰＡＮｆｉｂｅｒｗｉｔｈｇｏｏｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｕｍｄｙｅｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙｗａｓｐｒｏ－ｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｏｔｈｅｒｍｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒｗｅｒｅｓａｍｅａｓｔｈｅｆｉｂｅｒｕｓｉｎｇＭＡａｓｔｈｅｓｅｃｏｎｄｍｏｎｏｍｅｒ．
ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＡｃ，ｔｈｒｅｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｃｏｐｏｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｒａｔｅ，ｄｒｙｓｐｕｎＰＡＮｆｉｂｅｒ
由图３￣５中曲线可看出：随着混单中ＶＡｃ含量的增加，断裂伸长增加，上色率也有所增加，断裂强度变化不大；上色率与断裂伸长总体水平均好于以丙烯酸甲酯为第二单体的三元共聚腈纶，断裂强度水平与以丙烯酸甲酯为第二单体的三元共聚腈纶基本相当。
４结论
１．随着混合单体中ＶＡｃ含量的增加，聚合反
应的转化率有所下降，特性黏度大幅增加。
２．提高催化剂的用量将使聚合物黏度下降，转化率提高；提高活化剂的用量，会使聚合物黏度下降，而转化率也有所降低。
３．随着混单中ＶＡｃ含量的增加，断裂伸长和上色率有所提高，但断裂强度变化不大。
４．以ＶＡｃ作第二单体可以得到性能与以ＭＡ作第二单体相近的聚合物。
参考文献
［１］董纪震等．合成纤维生产工艺学．北京：中国纺织出版社，１９９４．６．［２］潘祖仁等．高分子化学．化学工艺出版社，１９８６．６．
［３］李青山，沈新元．腈纶生产工艺学．北京：中国纺织出版社，２０００．７．［４］孙钟．ＡＮ／ＶＡＣ／ＭＡＳ三元共聚腈纶研究．中国纺织大学研究生毕业
论文，１９９７．
［５］彭浩．丙烯腈／醋酸乙烯酯／甲基丙烯磺酸钠三元水相共聚体系竞聚
率的研究［Ｊ］．安徽化工，２００２，（５）：１５－１７．
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