Материал ПАН: Революционный инженерный полимер
Краткие тезисы
Полиакрилонитрил (ПАН) — это высокоэффективный инженерный полимер, обладающий уникальным набором свойств, что делает его незаменимым в широком спектре применений, включая композитные материалы, углеродные волокна, текстиль и медицинские устройства.
Введение
Полиакрилонитрил — это синтетический полимер, получаемый из мономера акрилонитрила посредством процесса свободнорадикальной полимеризации. Впервые синтезированный в 1930-х годах, ПАН завоевал популярность благодаря своей исключительной прочности, жесткости, химической стойкости и огнестойкости.
Физические и химические свойства
ПАН характеризуется следующими физическими и химическими свойствами:
- Высокая прочность на растяжение и модуль упругости
- Отличная жесткость и твердость
- Низкая плотность (1,18 г/см³)
- Химическая инертность к большинству кислот, щелочей и органических растворителей
- Высокая огнестойкость с низкой дымообразующей способностью
- Хорошая теплопроводность
Уникальные характеристики
Помимо своих основных свойств, ПАН обладает рядом уникальных характеристик, которые отличают его от других инженерных полимеров:
- Термопластичность: ПАН является термопластом, что означает, что он может быть повторно расплавлен и переработан без существенной потери свойств.
- Прекурсор для углеродных волокон: При нагревании до высоких температур в инертной атмосфере ПАН можно преобразовать в углеродные волокна, которые обладают исключительной прочностью и жесткостью.
- Высокая поглотительная способность: ПАН обладает высокой адсорбционной способностью и может использоваться в качестве сорбента для удаления загрязняющих веществ из газов и жидкостей.
Применения
Уникальный набор свойств ПАН делает его пригодным для широкого спектра применений, включая:
Композитные материалы: ПАН используется в качестве матричного полимера для композитных материалов, армированных углеродным волокном. Эти композиты обладают высокой прочностью, жесткостью и легким весом, что делает их идеальными для аэрокосмических, автомобильных и спортивных применений.
Углеродные волокна: Как было упомянуто ранее, ПАН является прекурсором для углеродных волокон. Углеродные волокна используются в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, энергетическую и спортивную, благодаря своей исключительной прочности, жесткости и легкому весу.
Текстиль: ПАН используется для производства акриловых волокон, известных своей мягкостью, теплотой и устойчивостью к химическим веществам. Акриловые волокна используются в различных текстильных изделиях, таких как одежда, ковры и набивка.
Медицинские устройства: ПАН используется в различных медицинских устройствах, таких как имплантаты, хирургические нити и фильтры крови, благодаря своей биосовместимости и химической стойкости.
Интересные факты
- ПАН является одним из самых прочных органических полимеров, уступая только полиэтилентерефталату (ПЭТ).
- Углеродные волокна на основе ПАН являются одним из самых дорогих материалов, используемых в промышленности.
- Акриловое волокно, изготовленное из ПАН, широко известно под торговой маркой Orlon, созданной компанией DuPont в 1948 году.
- ПАН используется в картриджах для фильтрации воды для удаления загрязняющих веществ, таких как хлор и тяжелые металлы.
- В 2019 году мировой объем производства ПАН оценивался в 1,63 миллиона тонн, и ожидается, что к 2026 году он достигнет 2,21 миллиона тонн.