Name: ポリアクリロニトリル（PAN）炭素繊維前駆体
Brand: shenghetech.com
SKU: SHOX-012
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説明

ポリプロピレン（PAN）は、ポリシアネートエチレンエステルまたはクロノスパン61とも呼ばれ、分子式（C3H13N）nの合成半結晶性有機ポリマーです。熱可塑性樹脂ですが、通常の条件下では溶融せず、溶融前に分解過程を経ます。加熱速度が毎分50℃以上に達すると、300℃を超える温度で溶融します。ほとんどすべてのPAN樹脂は、アクリロニトリルを主モノマーとするモノマー混合物から作られた共重合体です。PANは、限外濾過膜、逆浸透膜用中空糸、織物繊維、酸化PAN繊維など、様々な製品の製造に使用される汎用性の高いポリマーです。PAN繊維は、高品質の炭素繊維の化学的前駆体です。まず、空気中230℃で熱酸化処理することで酸化ポリアクリロニトリル（PAN）繊維を形成し、これを不活性雰囲気中1000℃以上の温度で炭化処理することで炭素繊維を製造します。炭素繊維は、民間航空機や軍用航空機の一次構造および二次構造、ミサイル、固体燃料ロケットエンジン、圧力容器、釣竿、テニスラケット、自転車のフレームなど、様々なハイテク用途や日常生活に広く使用されています。PANは、スチレン-アクリロニトリル（SAN）やアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）プラスチックなど、多くの重要な共重合体の繰り返し単位でもあります。

炭素繊維は、原料の違いから、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、気相成長炭素繊維に分類されます。ポリアクリロニトリル系炭素繊維：ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、ポリアクリロニトリルの紡糸、予備酸化、炭化といった複数の工程を経て製造されます。高強度、高剛性、軽量、耐熱性、耐腐食性、優れた電気特性、そして強い圧縮強度と曲げ強度を特徴とし、強化複合材料分野で長年にわたり優位な地位を占めてきました。

ピッチ系炭素繊維：ピッチ系炭素繊維は、石油ピッチまたはコールタールピッチを原料とし、ピッチ精製、紡糸、予備酸化、炭化、黒鉛化などの工程を経て製造されます。原料生産コストはポリアクリロニトリル系炭素繊維よりも低くなります。レーヨン系炭素繊維：レーヨン系炭素繊維は、セルロース系ビスコース繊維を脱水、熱分解、炭化処理して得られます。

化学構造と製造プロセス

分子構造

PAN分子鎖はアクリロニトリル単位（-CH₂-CH(CN)-）を基本とし、フリーラジカル重合により線状構造を形成します。共単量体（メチルアクリレートやメチルメタクリレートなど）を導入することで、紡糸性や染色性を向上させることができます。炭化処理後、分子鎖は脱水素化され、炭素含有量が93%を超えるグラファイト状構造に再編成されます。

準備プロセス

重合：アクリロニトリルとコモノマーを溶媒（DMF、チオシアン酸ナトリウムなど）中で重合して PAN ストック溶液を生成します。

スピニング：一次繊維の形成には湿式紡糸法または乾湿式紡糸法が用いられます。紡糸口金の孔数は200～300孔に達し、繊維の線密度範囲は広く（1.7～5.0 dtex）、紡糸効率は1.7～5.0 dtexです。

前酸化：大気雰囲気中200～300℃で熱処理することにより、環化ラダー構造を形成し、熱安定性を向上させます。

炭化：不活性雰囲気（アルゴンなど）での高温処理（1000～2000℃）により、非炭素元素を除去してグラファイトの微結晶を形成します。

グラファイト化： 2500℃以上の処理により弾性率がさらに高まり、航空宇宙グレードの材料として使用できるようになります。

ポリアクリロニトリル（PAN）の性能特性

ポリアクリロニトリル（PAN）ポリマー：
- 通常の条件下では溶融する前に分解する合成の半結晶性熱可塑性ポリマー。
- 劣化を起こさずに溶解（300°C 以上）するには、非常に急速な加熱（50°C/分以上）が必要です。
- 従来、一般的な工業用溶媒への不浸透性と溶解性の欠如により処理が困難であり、溶液処理には特殊な溶媒 (DMF、イオン液体など) が必要です。
PAN系炭素繊維：
- 主なパフォーマンス特性:高強度、高剛性、軽量、耐高温性、耐腐食性、優れた導電性、強力な圧縮および曲げ耐性を備えています。
- 製造工程： PAN 前駆体繊維は、空気中（約 230°C）で熱安定化（酸化）され、その後、不活性雰囲気（> 1000°C）で炭化されます。

ポリアクリロニトリル（PAN）の応用分野

PANポリマー（前駆体）:
- 織物繊維（例：Orlon のようなアクリル繊維）の製造に使用されます。
- 限外濾過膜や逆浸透用中空糸に使用されます。
- 高品質の炭素繊維の化学前駆体として機能します。
- スチレン-アクリロニトリル (SAN) やアクリロニトリルブタジエンスチレン (ABS) プラスチックなどの重要な共重合体の主要成分です。
PAN系炭素繊維：
- 主な用途:高性能強化複合材料であり、この分野で優位な地位を維持しています。
- 具体的な使用例:
  - 航空宇宙および防衛:民間および軍用航空機、ミサイル、固体燃料ロケットモーター、圧力容器の一次構造と二次構造。
  - スポーツ用品:釣り竿、テニスラケット、自転車のフレーム。

ポリアクリロニトリル（PAN）の技術的パラメータ

アイテム	線密度	抗張力	伸長	油分含有量
ユニット	グラム/メートル	CN/デシテックス	%	%
1K	0.118-0.122	≥6.20	11±2	1.5±0.3
3K	0.353-0.367	≥6.20	11±2	1.5±0.3
6K	0.705-0.735	≥6.0	13±2	1.2±0.2
12K	1.470-1.530	≥6.0	15±2	1.2±0.2
25K	2.890-3.010	≥6.20	15±2	1.2±0.2
35K	3.945-4.105	≥6.20	15±2	1.2±0.2
5万	5.635-5.865	≥6.0	15±2	1.2±0.2