Poudre de polyacrylonitrile, formule chimique (C3H3N) n, CAS 25014-41-9, est un composé polymère obtenu par polymérisation radicalaire du monomère acrylonitrile. Les unités acrylonitrile de la chaîne macromoléculaire sont reliées par une queue commune. Principalement utilisé pour produire des fibres de polyacrylonitrile (PAN), la résistance n'est pas élevée et la résistance à l'usure et à la fatigue sont également médiocres. Les avantages de la fibre polyacrylonitrile sont une bonne résistance aux intempéries et au soleil, et elle peut conserver 77 % de sa résistance d'origine après avoir été placée à l'extérieur pendant 18 mois. Il est également résistant aux réactifs chimiques, en particulier aux acides inorganiques, à la poudre décolorante, au peroxyde d'hydrogène et aux réactifs organiques généraux.
Le polyacrylonitrile (PAN), en tant que matériau synthétique à haute-performance, a démontré une valeur d'application irremplaçable dans de nombreux domaines en raison de sa structure moléculaire et de ses propriétés chimiques uniques. Ses applications principales couvrent six domaines : les précurseurs de la fibre de carbone, les matériaux textiles, l'ingénierie industrielle, la médecine et la santé, le stockage d'énergie et les technologies de protection de l'environnement, formant une chaîne industrielle complète depuis les matériaux de base jusqu'aux applications haut de gamme.
Précurseur de la fibre de carbone : la pierre angulaire de la fabrication-haut de gamme
Il s'agit de la matière première principale pour la préparation des fibres de carbone, et environ 90 % des fibres de carbone dans le monde utilisent le PAN comme précurseur. Les fibres PAN peuvent être converties en fibres de carbone à haute-performance grâce à des processus tels que la pré-oxydation et la carbonisation, avec une résistance à la traction de 3,5 à 7,0 GPa et un module de 230 à 630 GPa. Ils sont largement utilisés dans l’aérospatiale, l’allègement automobile, la production d’énergie éolienne et d’autres domaines.
Cas typique :
Aéronautique : Les composants clés de l'avion C919 produit dans le pays, tels que les ailes et les ailerons de queue, sont fabriqués à partir de matériaux composites en fibre de carbone à base de PAN, qui réduisent le poids de 30 % et améliorent le rendement énergétique de 15 % par rapport aux matériaux métalliques traditionnels.
Industrie automobile : la carrosserie de la Tesla Model S est fabriquée en plastique renforcé de fibres de carbone PAN (CFRP), ce qui permet une réduction de poids de 10 % et une augmentation de l'autonomie de 8 %.
Production d'énergie éolienne : les pales d'éolienne Vestas V236-15.0MW utilisent de la fibre de carbone PAN, d'une longueur de 115,5 mètres, et l'efficacité de la production d'énergie est 20 % supérieure à celle des pales en fibre de verre.
Percée technologique : l'Université de Shenzhen collabore avec des entreprises pour atteindre la massepoudre de polyacrylonitrilede fibre de carbone de qualité T1000 au niveau de mille tonnes, avec une résistance de 6,8 GPa et un module de 320 GPa. Il a été appliqué dans le système national d'approvisionnement des gros avions, brisant le monopole technologique étranger.
Matières textiles : une version améliorée de la laine synthétique
La fibre polyacrylonitrile (PAN) est connue sous le nom de « laine synthétique » en raison de son apparence et de son toucher ressemblant à la laine, et sa production représente plus de 15 % du total des fibres synthétiques. Grâce à la modification par copolymérisation, la fibre acrylique peut posséder des propriétés anti-statiques, -ignifuges, antibactériennes et autres, et est largement utilisée dans les vêtements, les textiles domestiques et industriels.
Scénario d'application :
Domaine de l'habillement : pulls tricotés fabriqués à partir d'un mélange d'acrylique et de laine, avec une augmentation de 30 % de la rétention de chaleur et un prix seulement 60 % des produits en pure laine ; La fibre acrylique colorée originale est utilisée pour les tentes extérieures, avec une résistance au soleil de niveau 5 (norme internationale) et une durée de vie prolongée de plus de 8 ans.
Décoration de la maison : les tapis en acrylique ont une meilleure résistance aux taches que les tapis en laine, réduisant les coûts de nettoyage de 50 % ; Les rideaux en acrylique ont un indice ignifuge de B1 (norme chinoise), réduisant considérablement les risques d'incendie.
Tissu industriel : le béton armé acrylique est utilisé pour la construction de ponts, avec une augmentation de 40 % du taux de suppression des fissures ; Le matériau filtrant en fibre acrylique réduit la concentration des émissions de poussières à moins de 10 mg/m³ dans le traitement des gaz de combustion des cimenteries (norme nationale inférieure ou égale à 30 mg/m³).
Données du marché : En 2024, la production chinoise de fibres acryliques atteindra 1,2 million de tonnes, soit 45 % de la production totale mondiale. Parmi eux, la consommation dans l'est de la Chine représentera 45%, principalement pour l'habillement et les tissus industriels.
Génie industriel : sélection optimale de matériaux résistant à la corrosion
La résistance à la corrosion chimique en fait un matériau idéal pour des domaines tels que le génie chimique et l'énergie. Grâce à la modification par copolymérisation, le PAN peut être transformé en fibres et résines spéciales résistantes aux acides, aux alcalis et aux solvants, qui sont appliquées dans des scénarios tels que les pipelines, les réservoirs de stockage et les revêtements anti-corrosion.
Applications typiques :
Pipelines chimiques : les pipelines en fibre de verre à base de PAN ont une durée de vie trois fois plus longue que les pipelines métalliques pour le transport de l'acide sulfurique et de l'acide chlorhydrique, et les coûts de maintenance sont réduits de 60 %.
Équipement de stockage d'énergie : la fibre PAN est utilisée comme matériau de base pour les séparateurs de batteries lithium-ion, avec une porosité de 40 %, une augmentation de la conductivité ionique de 20 % et une durée de vie de la batterie supérieure à 3 000 fois.
Ingénierie océanique : les structures en acier revêtues de PAN ont un niveau de résistance à la corrosion de C5 (norme internationale) en milieu d'eau de mer, et le cycle de maintenance a été allongé de 5 ans à 15 ans.
Progrès technologique : Zhongfu Shenying a développé des fibres haute température-à base de PAN avec une résistance à la température de 300 degrés, qui ont été appliquées dans les systèmes de protection thermique des engins spatiaux, réduisant ainsi le coût des matériaux importés de 40 %.
Santé médicale : percée en matière de biocompatibilité
L'inertie biologique donnepoudre de polyacrylonitrileun avantage unique dans le domaine médical. Grâce à la modification de la surface, le PAN peut être utilisé pour produire des produits médicaux haut de gamme tels que des vaisseaux sanguins artificiels, des conduits nerveux et des supports de médicaments, favorisant ainsi le développement de la médecine régénérative.
Applications innovantes :
Vaisseaux sanguins artificiels : vaisseaux sanguins artificiels de petit-diamètre à base de PAN (diamètre intérieur<6mm) have a patency rate of 90%, which is 20% higher than polytetrafluoroethylene (PTFE) blood vessels, and have entered the clinical trial stage.
Réparation neuronale : le conduit nerveux PAN guide la régénération axonale à un rythme de 1 mm/jour, ce qui est 50 % plus court que le cycle de réparation de la transplantation nerveuse autologue, et est utilisé pour le traitement des lésions nerveuses périphériques.
Libération contrôlée du médicament : le système d'administration de médicaments à base de nanofibres PAN permet une libération prolongée du médicament pendant 72 heures, réduisant ainsi les fluctuations de la concentration sanguine du médicament de 60 % et est utilisé pour le traitement ciblé du cancer.
Potentiel du marché : Le marché mondial des matériaux médicaux PAN devrait atteindre 500 millions de dollars d’ici 2025, avec un taux de croissance annuel composé de 12 %, dont plus de 40 % sont représentés par la région Asie-Pacifique.
Stockage d'énergie : le « cœur » des supercondensateurs
Polyacrylonitrile based activated carbon has become the preferred electrode material for supercapacitors due to its high specific surface area (>2000m²/g) et une excellente conductivité. L'électrode de charbon actif PAN a une capacité spécifique de 120 F/g et une densité de puissance de 10 kW/kg, et est largement utilisée dans des domaines tels que les véhicules à énergie nouvelle et les réseaux intelligents.
Cas d'application :
Véhicules à énergie nouvelle : le BYD e6 est équipé de supercondensateurs à base de PAN, réduisant le temps de charge rapide à 15 minutes et augmentant l'autonomie de 10 %.
Réseau intelligent : le projet de démonstration State Grid adopte un système de stockage d'énergie à supercondensateur PAN, avec une vitesse de réponse en fréquence de quelques millisecondes et une amélioration de 30 % de la stabilité du réseau.
Electronique grand public : le téléphone Huawei Mate 60 utilise des électrodes composites de graphène à base de PAN, qui augmentent la vitesse de charge de 50 % et ont une durée de vie de la batterie de plus de 2 000 fois.
Tendance technologique : La recherche et le développement de matériaux d'électrodes composites PAN et graphène s'accélèrent, et on s'attend à ce que la densité énergétique dépasse 15Wh/kg et que le coût soit réduit de 30 % d'ici 2025.
Avec ses diverses possibilités de modification et ses caractéristiques d'application interdisciplinaires, il est devenu un matériau de base indispensable pour l'industrie moderne. De l'industrie manufacturière haut de gamme au domaine des moyens de subsistance des populations, des industries traditionnelles aux technologies émergentes, PAN promeut la modernisation industrielle avec l'attitude de « révolution matérielle ». Avec l'accélération de la localisation de la fibre de carbone, les percées dans l'innovation des matériaux médicaux et les mises à niveau itératives des technologies de protection de l'environnement, la taille du marché mondial devrait dépasser 990 millions de dollars américains d'ici 2029, ouvrant la voie à une nouvelle ère de matériaux à haute performance.
Poudre de polyacrylonitrileest obtenu par polymérisation radicalaire du monomère acrylonitrile. Les unités acrylonitrile de la chaîne macromoléculaire sont reliées par une queue commune. Principalement utilisées pour produire des fibres de polyacrylonitrile, les fibres de polyacrylonitrile (communément appelées fibres acryliques) ont une faible résistance, une mauvaise résistance à l'usure et une mauvaise résistance à la fatigue. Les avantages de la fibre polyacrylonitrile sont une bonne résistance aux intempéries et au soleil. Il est également résistant aux réactifs chimiques, en particulier aux acides inorganiques, à la poudre décolorante, au peroxyde d'hydrogène et aux réactifs organiques généraux.
Méthode 1 : méthode de laboratoire
La méthode de préparation en laboratoire du polyacrylonitrile repose principalement sur une réaction de polymérisation radicalaire. Voici les étapes et précautions spécifiques :
La polymérisation radicalaire est une réaction de polymérisation par addition qui, grâce à l'action d'un initiateur de radicaux libres, provoque la croissance de la chaîne et l'augmentation continue des radicaux libres, reliant ainsi de nombreux monomères pour former de grosses molécules. Dans ce processus, la double liaison carbone-carbone du monomère acrylonitrile est ouverte et elle subit des réactions d'addition répétées avec d'autres molécules monomères, obtenant finalement des composés polymères polyacrylonitrile.
Matériel expérimental : ballon tricol, entonnoir à chute de pression constante, agitateur magnétique, thermomètre, etc.
Réactifs expérimentaux : monomère acrylonitrile, initiateur de radicaux libres (tel que le peroxyde de benzoyle, etc.), solvant (tel que le diméthylformamide DMF, etc., utilisé pour dissoudre le monomère et l'initiateur).
Fixez le flacon à trois cols sur l'agitateur magnétique et installez un entonnoir à pression constante et un thermomètre.
Vérifiez l'étanchéité de l'appareil pour garantir l'absence de fuite.
Ajouter une certaine quantité de monomère acrylonitrile et de solvant, ainsi qu'une quantité appropriée d'initiateur de radicaux libres, dans un flacon à trois cols.
Sous l'action d'une agitation magnétique, le monomère et l'initiateur sont soigneusement mélangés.
Chauffer le système réactionnel à une température appropriée (en fonction du type et de l’activité de l’initiateur) pour lancer la réaction de polymérisation radicalaire.
Pendant le processus de réaction, le monomère acrylonitrile restant est lentement ajouté goutte à goutte dans le système réactionnel via un entonnoir à pression constante pour maintenir la stabilité du système réactionnel.
Une fois la réaction terminée, refroidir le système réactionnel à température ambiante.
Filtrer, laver et sécher le produit polyacrylonitrile obtenu pour éliminer les monomères et les solvants n'ayant pas réagi.
(1) Sécurité expérimentale :
Pendant l’expérience, des équipements de protection appropriés tels que des lunettes et des gants doivent être portés.
Le laboratoire doit maintenir une bonne ventilation pour éviter l'accumulation de gaz nocifs.
(2) Conditions expérimentales :
La température et la durée de la réaction, ainsi que le type et la quantité d'initiateur, ont un impact significatif sur la vitesse de la réaction de polymérisation et sur les propriétés des produits. Par conséquent, avant de réaliser l’expérience, il est nécessaire d’examiner attentivement la littérature pertinente et de déterminer les conditions expérimentales appropriées.
(3) Pureté du produit :
Au cours du processus de post-traitement, le produit doit être soigneusement lavé et séché pour éliminer les monomères et les solvants n'ayant pas réagi et améliorer la pureté du produit.
(4) Environnement expérimental :
L'expérience doit être menée dans un environnement sec et sans poussière-pour éviter l'influence des impuretés sur les résultats expérimentaux.
Méthode 2 : méthodes de production industrielle
Il existe différentes méthodes de production de fibres de polyacrylonitrile, formant des filières de traitement uniques.
Le point commun de ces procédés réside dans l’utilisation de méthodes de filage en solution (humide et sec), avec les traitements de récupération de solvant correspondants.
Les différences entre ces itinéraires de processus sont :
(1) Différentes compositions de copolymères ;(2) Différentes méthodes de polymérisation (polymérisation par précipitation hétérogène ou polymérisation homogène) ;(3) Différents solvants de filage (dont le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde, le carbonate de vinyle, le thiocyanate de sodium, l'acide nitrique, le chlorure de zinc, etc.) :(4) Différentes méthodes de filage (filage humide ou sec, utilisant différents bains de coagulation en filage humide) ;(5) Différentes techniques d'étirement et de post-traitement ;(6) Différents procédés de récupération de solvants.Le facteur le plus important dans divers processus est le solvant, qui détermine une série de caractéristiques du processus telles que les conditions de préparation de la solution de filage, les conditions de filage, les méthodes de récupération des solvants et les méthodes de traitement des eaux usées. Cela affecte également de nombreux aspects tels que la prévention des incendies, la prévention des gaz et la sélection des équipements.
La poudre solide blanche obtenue par la méthode de polymérisation en suspension est soluble dans des solvants organiques tels que le diméthylformamide ou des solutions telles que le thiocyanate ; La solution de polyacrylonitrile est obtenue par la méthode de polymérisation en solution.
Méthode 3 : Préparation de fibres PAN halogènes-ignifuges-ignifuges
Ajoutez 1 g de fibre P (AN co VAc) séchée sous vide dans un flacon à col unique de 500 ml, ajustez le pH du système en ajoutant une solution aqueuse de KOH, remuez à température ambiante pendant 12 heures, retirez la fibre, lavez-la avec de l'eau déminéralisée jusqu'à neutralité, et enfin séchez-la dans une étuve à vide à 60 degrés pendant 24 heures pour obtenir des fibres de copolymère P (AN co VAc) hydrolysées avec des valeurs de pH correspondantes de 10, 12 et 14.
Dans un flacon à trois cols de 500 ml équipé d'un entonnoir à pression constante, 0,5 g du produit d'hydrolyse de la fibre de copolymère P (AN co VAc) séchée préparée dans des conditions de pH =12 et d'hydrolyse pendant 12 heures et 20 ml de diméthylformamide (DMF) ont été ajoutés séquentiellement. Après 1 heure de trempage, 5 ml de chlorure de O, O-diéthylphosphoryle ont été lentement déposés dans l'entonnoir à pression constante à température ambiante sous agitation magnétique, puis chauffés à 60 degrés pendant 5 heures. Après avoir retiré la fibre, celle-ci a été lavée deux fois avec de l'éthanol anhydre et trois fois avec de l'eau distillée. Après séchage, ignifuge sans halogène--poudre de polyacrylonitrilela fibre a été obtenue.
En 1931, Rain en Allemagne produisit pour la première fois du polyacrylonitrile (PAN), mais en raison de son insolubilité dans la plupart des solvants organiques et inorganiques et de sa température de fusion supérieure à la température de décomposition, il n'était pas possible d'utiliser les méthodes connues de filage en solution et de filage par fusion à cette époque, et le PAN ne pouvait pas être transformé en fibres.
Les fibres PAN ont été industrialisées pour la première fois par DuPont.
La fibre polyacrylonitrile fait référence aux fibres filées à partir de polyacrylonitrile ou de copolymères avec une teneur en acrylonitrile supérieure à 85 %.
la production mondiale de fibres de polyacrylonitrile était de 2,6685 Mt et la production chinoise de fibres de polyacrylonitrile était de 473,7 kt.
Les tendances de recherche et développement des fibres de polyacrylonitrile peuvent être résumées en deux aspects :
Premièrement
Recherche sur de nouveaux procédés de formation de fibres, tels que l'utilisation d'une méthode de plastification pour synthétiser des copolymères de polyacrylonitrile, afin de réduire l'interaction entre les macromolécules de polyacrylonitrile et d'abaisser le point de fusion du polymère, et d'utiliser un procédé de filage par fusion ou d'augmenter la concentration de boue de filage dans le processus de filage humide par pulvérisation sèche pour améliorer les propriétés mécaniques des fibres brutes après la formation des fibres.
Deuxièmement
Il s'agit d'étudier de nouvelles variétés de fibres de polyacrylonitrile, telles que les fibres de polyacrylonitrile ignifuges, les fibres de polyacrylonitrile à fort retrait, la technologie de coloration en ligne pendant le filage des fibres de polyacrylonitrile, les fibres de polyacrylonitrile antistatiques, les fibres de polyacrylonitrile à haute absorption d'eau, les fibres de fils fins, les fibres de polyacrylonitrile composites, le polyacrylonitrile antibactérien et anti-odeurs. fibres, fibres de polyacrylonitrile infrarouge lointain-, fibres de polyacrylonitrile à haute-fibres de polyacrylonitrile à haute résistance et haut module, etc.
Foire aux questions
A quoi sert le polyacrylonitrile ?
+
-
Le PAN est utilisé pour fabriquer une grande variété de produits, notammentmembranes d'ultra filtration, fibres creuses pour osmose inverse, fibres pour textiles et fibres PAN oxydées. Les fibres PAN sont le précurseur chimique de la fibre de carbone de très haute-qualité.
Quelles sont les matières premières du polyacrylonitrile ?
+
-
Le principal monomère pour la préparation du polyacrylonitrile est l'acrylonitrile (AN), qui peut être produit à partir depétrole, gaz naturel, charbon, carbure de calcium, etc., et comporte une variété de voies de processus. Actuellement, la méthode d’ammoxydation du propylène est largement utilisée. Cliquez sur le nom du produit pour afficher les détails du produit.
Le polyacrylonitrile est-il sans danger ?
+
-
Alors que le polyacrylonitrile estpas considéré comme particulièrement dangereux, les processus de fabrication et de transformation peuvent présenter des risques. Par exemple, l’inhalation de particules de poussière ou de fumées produites lors de la fabrication du polyacrylonitrile peut être dangereuse.
Le polyacrylonitrile est-il un plastique ?
+
-
Polyacrylonitrile (PAN),une résine synthétiquepréparé par polymérisation d'acrylonitrile. Membre de l'importante famille des résines acryliques, c'est un matériau thermoplastique dur et rigide, résistant à la plupart des solvants et produits chimiques, à combustion lente et peu perméable aux gaz.
Quels sont les 4 types de structures polymères ?
+
-
Les quatre structures polymères de base sontlinéaire, ramifié, réticulé et en réseau. Diagrammes de structures polymères linéaires, ramifiées, réticulées et en réseau.
étiquette à chaud: poudre de polyacrylonitrile cas 25014-41-9, fournisseurs, fabricants, usine, vente en gros, acheter, prix, vrac, à vendre