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聚丙烯腈聚合工艺成熟,工业化程度高,是腈纶、ABS塑料工业的重要原材料。由其制备的聚丙烯腈(PAN)纤维因其较高的舒适度、回弹性以及较好的保暖性能而被广泛的应用于诸多工业和民用领域,享有“合成羊毛”之美名。随着人们生活水平的提高以及节能环保意识增强,具有低温染色、阻燃等功能化产品成为聚丙烯腈纤维发展的重要方向。目前,PAN纤维的改性主要有后整理法、共混法和共聚法三种。通过后整理获得的功能性PAN纤维存在耐洗性差、舒适度低等问题,在服用和产业用领域的应用受到限制。共混法具有工艺简单、成本低等特点,是PAN纤维改性的重要方法,已成功开发出诸如抗菌、抗静电等功能性PAN纤维。对于染色、阻燃等涉及大分子组成和结构的改性必须通过共聚法来完成,但共聚改性需要对现有聚合工艺、纺丝工艺以及生产装置进行调整和改造,很难实现规模化生产。“同质”共混改性是通过将功能性丙烯腈共聚物和常规聚丙烯腈进行溶液共混、纺丝而获得功能性PAN纤维的方法,它不仅能有效解决共混过程中的相容性问题,还能利用现有的生产工艺和设备实现功能化产品的生产。本文主要设计合成不同单体种类和比例的功能化丙烯腈共聚物,为后续的共混改性提供原料支持。论文的主要研究内容及结果如下:(1)通过改变二元共聚体系中丙烯腈(AN)和丙烯酸甲酯(MA)的投料比对聚丙烯腈的玻璃化转变温度进行调控。当投料比AN:MA=70:30和60:40时,聚丙烯腈产物的玻璃化转变温度较低。通过调整引发剂的添加量和添加时机以及反应时间,确定了最佳聚合反应条件为引发剂添加0.9g(质量分数0.6%),在反应初始阶段一次性添加,反应时间为24h。(2)在第二章确定的具有较低玻璃化转变温度的投料体系的基础上,加入带有磺酸基团的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为第三单体对聚丙烯腈进行共聚改性。结果表明AMPS的加入并没有对聚丙烯腈聚合工艺产生较大的影响;添加的三种单体以接近投料比的比例参与了聚合反应。AMPS改性后得到的产物能够在较低的温度下在阳离子染液或阴离子染液中都能达到较好的染色效果,并且产物的吸水率与二元体系丙烯腈聚合产物相比提升了近15%。(3)本文设计并合成了一种带有磷酸基团的单体,通过共聚的方法对聚丙烯腈进行阻燃改性。通过对聚合产物进行核磁共振测试发现三单上的磷酸基团通过共聚接入到聚合产物的分子链上。较低添加量的磷酸基单体改性后的聚丙烯腈的热性能并未得到较大提升,仅在高温下的残余质量得到一定提高。(4)通过共聚方法对获得功能化聚丙烯腈组分是切实可行的。此外,由于“同质”共混改性后产物的功能性稳定,生产成本低等原因,“同质”共混改性在工业化生产方面有着较大的市场价值。