ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА (акриловые волокна, нитрон, акрилан, аиилана, вольприла, воннел, долан, дралон, зефран, кашмилон, куртель, орлон, торей-лон, экслан и др.), синтетич. волокна, получаемые из поли-акрилонитрила и сополимеров, содержащих более 85% по массе акрилонитрила. Иногда к ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. относят и модакрило-вые волокна. ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. текстильного назначения производят, как правило, из тройных сополимеров: акрилонитрил, сомоно-мер (6-12%), повышающий растворимость сополимера, эластичность и усадочность волокна (метилакрилат, метилмета крилат, винилацетат и др.), и сомономер (1-3%), придающий волокну сродство к определенной группе красителей (например, аллилсульфонат и итаконовая кислота-к катионным красителям, винилпиридин - к кислотным). ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. техн. назначения производят в основные из двойных сополимеров (содержание акрилонитрила > 90%) или гомополимера.

Выпускают главным образом штапельные (резаные) ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. или жгут. Нити составляют менее 1% от производства всех ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в.

Получение. В промышленности ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. формуют из растворов по сухому или мокрому способу (см. Формование химических волокон). В качестве растворителей в обоих способах формования используют ДМФА, для мокрого способа - также диметил-ацетамид, ДМСО и водные растворы этиленкарбоната (85%-ный), тиоцианата Na (51,5%-ный), ZnCl₂ (60%-ный), HNO₃ (65-70%-ные). Растворы получают либо растворением продуктов гетерог. полимеризации, либо в результате гомог. полимеризации акрилонитрила и сомономеров в растворе (см. Поли-акрилонитрил). Растворы фильтруют и дегазируют. При производстве ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., предназначенных для получения углеродных волокон, растворы подвергают тонкой фильтрации с целью очистки от механические примесей размером более 0,5 мкм.

При формовании ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. по сухому способу используют растворы с концентрацией полимера 20-35% по массе. Нагретые до 100-130⁰C растворы продавливают через отверстия фильеры в воздушную шахту прядильной машины, где образуются волокна в результате испарения растворителя из струек раствора. В шахте поддерживается температура 200-280⁰C. Полностью удалить растворитель из ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. в шахте не удается, и выходящие из нее волокна могут содержать до 12% по массе ДМФА. Их подвергают ориентац. вытягиванию в 5-8 раз и принимают на шпули или в контейнеры со скоростью 200-600 м/мин. Дальнейшая отделка ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. проводится при меньших скоростях (до 150 м/мин) на др. машинах.

Отделочные операции включают отмывку от растворителя, сушку, тепловые обработки для регулирования и фиксации усадочности, заключающиеся в кратковрем. прогреве волокна при температурах выше температуры стеклования с регулируемым натяжением (или усадкой), а также обработку ПАВ для регулирования фрикц. свойств, уменьшения жесткости и электризуе-мости волокон.

При производстве штапельного ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. нити со шпуль или из контейнеров объединяют в жгуты, линейная плотность которых составляет 50-120 ктекс. Дальнейшие обработки жгутов проводятся непрерывно на линиях, включающих последовательно расположенные машины и аппараты. Отделанные жгуты гофрируют для придания волокнам извитости, необходимой при текстильной переработке, укладывают в товарный контейнер (жгут) или режут на отрезки (шта-пельки) определенной длины (резаное волокно) и упаковывают.

При мокром способе формования ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. используют растворы с концентрацией полимера 10-25% по массе. Раствор продавливают в виде струек через отверстия фильеры в осадительную ванну, представляющую смесь растворителя с осадителем полимера (как правило, с водой). В результате диффузионного массообмена между струйками раствора и осадительной ванной происходит изменение состава раствора, приводящее к осаждению полимера в виде гель-волокон. Сформованные волокна подвергают ориентац. вытягиванию и тем же обработкам, что и ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., полученные по сухому способу.

Скорости формования (выхода из осадительной ванны) ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. по мокрому способу значительно ниже, чем по сухому способу, и составляют 5-20 м/мин. Поэтому производство ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. по мокрому способу осуществляется непрерывно на линиях, включающих весь набор машин и аппаратов, необходимых для формования и отделки ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., т. е. от прядильной машины до гофрировочных и резательных. Скорость выпуска готового волокна с линий составляет 40-120 м/мин.

Специфич. особенность свежесформованных ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., полученных по мокрому способу,-большая пористость (50-60% объема) и развитая внутр. поверхность гель-волокон. Это создает возможность быстрого (в течение секунд) и равномерного крашения (так называемой крашения "в геле"-см. Крашение волокон), отбеливания, введения внутрь волокна различные модификаторов или др. добавок, например солей металлов для повышения электропроводности. В результате последующей сушки и удаления влаги поры закрываются (смыкаются стенки) и таким образом происходит фиксация введенного красителя, отбеливателя или др. модификаторов. Красители, матирующие агенты и отбеливатели можно также вводить и в прядильный раствор (крашение в массе) как при мокром, так и при сухом формовании. Обычно этот способ крашения используют для получения наиболее темных окрасоколо Для крашения ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., формуемых по мокрому способу, в темные тона все большее применение находит комбинир. крашение, при котором сочетается крашение в массе сравнительно дешевым пигментом (например, техн. углеродом) для создания фона и окончат. крашение в гелеобразном состоянии со значительно меньшим расходом красителя. Наиб. широко для крашения ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. и изделий из них используют катионные красители.

Технико-экономич. показатели производств лучше при выработке штапельных ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. по мокрому способу формования. По этой причине и поскольку ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. выпускают главным образом в виде жгутов и резаных волокон, доля ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., получаемых по сухому способу формования, составляет менее 20%. Кроме того, достоинства мокрого способа - возможность крашения и модификации волокон "в геле".

Разнообразие вариантов способов получения, широкие возможности изменения составов сополимеров и физических модификации определяют чрезвычайно большой ассортимент ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. (около 250 торговых марок).

Свойства. Линейная плотность 0,11-2,5 текс. Для ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. текстильного назначения: прочность 25-34 сН/текс, относит. удлинение 25-40%, модуль деформации при растяжении 3-5 ГПа. Для ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. техн. назначения; прочность 40-70 сН/текс, относит. удлинение 10-25%, модуль деформации при растяжении 5-15 ГПа. Прочность ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. в мокром состоянии на 15-20% ниже прочности сухого волокна. Усадка ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. в кипящей воде обычно ниже 5%, хотя выпускаются модификации ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. с усадкой до 25%, предназначенные для получения, например, объемной пряжи. ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. термостойки до 150-160⁰C, обладают высокой свето- и атмосферостойкостью, устойчивы к действию микроорганизмов, а также кислот и щелочей умеренной концентрации, многих органическое растворителей, в т.ч. применяемых в химический чистке (CCl₄, бензин, ацетон, трихлор- и тетрахлорэтилен и др.). Разрушаются в феноле, м-крезоле, формалине.

Применение. Большую часть ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. используют в чистом виде или смесях с шерстью для изготовления верх. трикотажа. При этом существенно, что деформационные (кривая нагрузка - удлинение) и теплозащитные свойства ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. в большей степени, чем у др. химический волокон, близки к шерсти. Кроме того, ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. применяют при производстве искусств. меха и ковров, а в смесях с шерстью - одежных и драпировочных тканей. В технике ткани из ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. используют для фильтрации горячих (до 150 ⁰C) газов. В значительном и быстро увеличивающемся объеме ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. техн. назначения применяют в качестве армирующих добавок при получении спец. бетонов, взамен асбеста при изготовлении волокнистоцементных кровельных плит, труб и т.п. материалов. Быстро развивается производство ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в., предназначенных для переработки в различные виды углеродных волокон.

Мировое производство ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. 2,1-2,2 млн. т/год (1985), в том числе в Зап. Европе около 800 тысяч т/год, в США 300 тысяч т/год, Японии 350 тысяч т/год, в СССР 96,9 тысяч т/год (1986).

Пром. производство ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА в. впервые освоено в США (по сухому способу) в 1946.

Литература: Пакшвер Э. А., в кн.: Карбоцепные синтетические волокна, под ред. К. E. Перепелкина, M., 1973; Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974, с. 702-10; Циперман В. Л., Нестерова Л. ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА, Полиакрилонитрильные волокна (типы, свойства, области применения, производители), M., 1984 (Обзорная информация НИИТЭХИМ. Сер. Синтетические волокна). В. Д. Фихман.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей