Qu’est-ce que le polyacrylonitrile ?
Le polyacrylonitrile est un polymère d’acrylonitrile (CH2=CHCN).
Il est également connu sous le nom de PAN, acronyme de Polyacrylonitrile. Les fibres acryliques provenant du polyacrylonitrile sont particulièrement connues dans le domaine industriel.
Il est largement distribué dans une variété de propriétés en raison de sa capacité à copolymériser facilement avec d’autres composés vinyliques.
Utilisations du polyacrylonitrile
1. Fibres acryliques
Le polyacrylonitrile a un point de ramollissement élevé et d’excellentes propriétés en tant que fibre. Les fibres fabriquées principalement à partir de polyacrylonitrile sont appelées fibres acryliques.
Les fibres acryliques se caractérisent par une résistance élevée à la chaleur, des propriétés de brillance et de protection contre la lumière, une excellente durabilité et un effet hydrofuge. Les fibres acryliques sont largement utilisées dans l’habillement, la literie, les tapis et l’intérieur des voitures en raison de leurs excellentes propriétés de teinture et de rétention de l’humidité.
Les fibres acryliques sont également faciles à mélanger avec des fibres naturelles telles que la laine, le coton et la rayonne, ce qui les rend utiles pour les pulls, les sous-vêtements, les couvertures et les tapis.
2. Matière première pour les fibres de carbone
Le polyacrylonitrile est également une matière première importante pour les fibres de carbone et les plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC). Les fibres de carbone sont extrêmement légères, solides et résistantes à la chaleur et aux produits chimiques. Elles sont donc utilisées dans l’exploration spatiale, les équipements sportifs haut de gamme et le domaine militaire.
3. Produits pharmaceutiques et biotechnologiques
Le polyacrylonitrile est utilisé comme matériau pour les membranes de séparation utilisées dans les industries pharmaceutiques et biotechnologiques. Les membranes à fibres creuses fabriquées à partir de polyacrylonitrile présentent une faible adsorption de protéines et d’excellentes performances de séparation.
La demande de matières premières pour les fibres acryliques et les fibres de carbone ainsi que pour le traitement de l’eau est en augmentation, notamment en raison de la croissance des industries des fibres de carbone et du traitement de l’eau en Chine. La Chine est le premier producteur mondial de polyacrylonitrile. Le gouvernement investit également activement dans le développement de l’industrie des fibres de carbone.
Propriétés du polyacrylonitrile
Le polyacrylonitrile est un solide blanc ou jaune. En raison de son point de ramollissement élevé, il se décompose à des températures supérieures à 300°C sans fondre.
Il est insoluble dans les hydrocarbures, les alcools et les éthers, mais soluble dans les solutions aqueuses concentrées de sel de rhodan et de chlorure de zinc, de N,N-diméthylformamide, de diméthylsulfoxyde, de succinonitrile et de 2-oxazolidone. Lorsque le polyacrylonitrile est chauffé avec l’ajout d’un alcali tel que l’hydroxyde de sodium ou à des températures supérieures à 200°C, le cycle pyridine se forme et le polyacrylonitrile prend une couleur brunâtre.
Autres informations sur le polyacrylonitrile
1. Comment le polyacrylonitrile est-il produit ?
Le polyacrylonitrile est produit par polymérisation radicale de l’acrylonitrile avec, par exemple, le peroxyde de benzoyle, ou par polymérisation ionique avec, par exemple, du sodium métallique ou du méthoxyde de sodium. Industriellement, il est produit par polymérisation radicale, par polymérisation en suspension ou par polymérisation en solution.
2. Comment les fibres acryliques sont-elles produites ?
Les fibres acryliques sont principalement fabriquées à partir de polyacrylonitrile, mais elles sont également copolymérisées avec de l’acrylate de méthyle, de l’acétate de vinyle et du méthacrylate de méthyle. Les fibres acryliques sont produites par une méthode connue sous le nom de filage en solution, dans laquelle une solution de ce polymère dissous dans un solvant est extrudée à travers une buse et filée.
3. Méthodes de production des fibres de carbone
Les fibres de carbone à base de PAN sont fabriquées à partir de fibres acryliques (fibres PAN), qui ont une résistance et un module d’élasticité très élevés et sont utilisées dans un large éventail d’applications, de l’industrie spatiale, où la fiabilité est requise, aux produits de loisirs quotidiens.
Les fibres acryliques sont chauffées à 200-300 °C dans l’air, par ce qu’on appelle un processus de résistance à la flamme, pour former les molécules des fibres acryliques en une structure cyclique. Dans le processus de carbonisation qui suit, les fibres sont chauffées à plus de 1 000 °C dans un gaz inerte pour les transformer en une structure cristalline composée uniquement de carbone, à l’exclusion de l’hydrogène, de l’oxygène et de l’azote. Les fibres sont ensuite chauffées à plus de 2 000 °C pour achever le processus de graphitisation, ce qui permet d’obtenir des fibres de carbone à base de PAN.