聚丙烯腈纤维的性能优化策略

聚丙烯纤维主要有以下特性：相对密度低（1.18，棉为1.58），这赋予它良好的蓬松性，手感及保暖性好；柔软和类似羊毛的外观；常压下可染成鲜艳的颜色；抗紫外线褪色；输水性好，易干燥；洗涤不变形。其主要性能与羊毛的对照见表5-14。

表5-14　腈纶的性能

①相应物质的质量分数。

具有热弹性和极好的日晒牢度是聚丙烯腈纤维最突出的优点。热弹性的本质是高弹形变。经拉伸、水洗和热定型后的纤维，在玻璃化温度以上再次进行拉伸至1.1～1.8倍或更高，这一拉伸称为二次拉伸，纤维发生以高弹形变为主的伸长，非晶区原来卷曲的大分子进一步发生舒展。将此纤维进行骤冷，使大分子的链段活动暂时被冻结，纤维因二次拉伸而发生的伸长也暂时不能回复，在无张力的情况下，非晶区的大分子要恢复原有卷曲状态，纤维的长度又相应地发生大幅度回缩（17%～18%或更高），这就是腈纶热弹性的具体表现。(www.xing528.com)

聚酯、聚酰胺等结晶性纤维都不具有这种热弹性，这是因为纤维结构中的微晶像网结一样，阻碍了链段的大幅度热运动。而腈纶结构中的准晶区并非真正的结晶，仅仅是侧向高度有序，这种准晶区的存在并不能阻止链段大幅度热运动，而使纤维发生热弹性回缩。腈纶的热弹性被用于生产高收缩聚丙烯腈纤维（收缩率达20%～50%），将高收缩聚丙烯腈纤维与常规聚丙烯腈纤维混合纺纱，可制得膨体纱。

各种纤维在光照下，都会发生化学裂解，使相对分子质量下降，力学性能变差。在所有大规模生产的合成纤维中，聚丙烯腈纤维对日光及大气作用的稳定性最好。经日光和大气作用一年后，大多数纤维均损失原强度的90%～95%，而聚丙烯腈纤维的强度仅下降20%左右。聚丙烯腈纤维优良的耐光和耐气候性，可归因于大分子上的氰基。氰基中的碳和氮原子间为三键连接，其中一个是σ键，两个是π键。由于氮原子的电负性大于碳原子，使氰基中的碳和氮之间电子云密度向氮原子偏移，使氮原子呈电负性，碳原子呈正电性。同时，由于诱导效应，还可以使氰基相连的主链上碳原子与氰基碳原子之间的电子云密度偏向氰基碳原子，形成极性较强的偶极。这种结构能吸收能量较高（紫外光）的光子，并把它转化为热能，从而保护了主价键，避免了大分子的降解。