Research progress in modification methods of polyacrylonitrile materials

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.04.023

Abstract

Abstract:

The paper reviewed the research progress in the modification methods of polyacrylonitrile materials in recent years， which include copolymerization modification， graft modification， blending modification， finishing method， and plasticization modification. The characteristics of different modification methods were analyzed， and the modification research direction and future development trends of polyacrylonitrile materials were prospected.

Key words: polyacrylonitrile, modification, research progress

CLC Number:

TQ325.8

CHEN Wenjing, YANG Xiaolong, HAN Shuntao, HAN Ying, MA Xiuqing. Research progress in modification methods of polyacrylonitrile materials[J]. China Plastics, 2022, 36(4): 158-165.

Figures/Tables 4

References 33

1	马昊鹏，高丽洁，焦志伟，等. 非溶剂致相分离3D打印/复印成型技术研究［J］. 中国塑料， 2020， 34（12）： 1⁃7.
	MA H P， GAO L J， JIAO Z W， et al. Research on non⁃solvent induced phase separation technology for 3D printing /copying forming［J］. China Plastics， 2020， 34（12）： 1⁃7.
2	田银彩，王延伟，王鹏，等. 聚丙烯腈/棉纤维素薄膜的制备与性能研究［J］. 中国塑料， 2016， 30（5）： 41⁃45.
	TIAN Y C， WANG Y W， WANG P， et al. Preparation and properties of polyacrylonitrile/cotton cellulose films［J］. China Plastics， 2016， 30（5）： 41⁃45.
3	刘晓辉，胡晓辉. 丙烯腈与亲水性单体的自由基共聚合及聚合物的成膜性［J］. 天津工业大学学报， 2016， 35（4）： 6⁃9.
	LIU X H， HU X H. Radical copolymerization of acrylonitrile and hydrophilic monomer and film forming exploration of polymer［J］. Journal of Tiangong University， 2016， 35（4）： 6⁃9.
4	李燕芬，刘元法，郭静，等. 聚丙烯腈超滤膜的亲水改性及抗污染性能［J］. 大连工业大学学报， 2020， 39（6）： 449⁃454.
	LI Y F， LIU Y F， GUO J， et al. Antifouling properties of PAN ultrafiltration membrane after hydrophilic modification［J］. Journal of Dalian Polytechnic University， 2020， 39（6）： 449⁃454.
5	DONG X， ZHOU Q Z， LI L， et al. Flame retardance enhancement of polyacrylonitrile with dimethyl vinyl phosphonate［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2021， 138（30）.
6	赵斯梅. 无卤阻燃聚丙烯腈的合成及性能分析［J］. 山东纺织经济， 2012（4）： 49⁃51.
	ZHAO S M. Synthesis of nonhalogen⁃flame retardant/PAN and performance analysis［J］. Shandong Textile Economy， 2012（4）： 49⁃51.
7	魏子行，秦统，奚桢浩，等.DOPO基阻燃腈纶聚合物的制备与燃烧性能［J］.高分子材料科学与工程， 2021， 37（4）： 40⁃48.
	WEI Z X， QIN T， XI Z H， et al. Preparation and combustion behavior of copolymerized polyacrylonitrile using DOPO⁃based flame retardant［J］. Polymer Materials Science & Engineering， 2021， 37（4）： 40⁃48.
8	陈志军，黄年华，柳浩. 聚丙烯腈纤维接枝丙烯酰胺亲水改性的研究［J］. 武汉纺织大学学报， 2013， 26（6）： 32⁃36.
	CHEN Z J， HUANG N H， LIU H. The hydrophilic properties of polyacrylonitrile fiber modified with acrylamide［J］. Journal of Wuhan Textile University， 2013， 26（6）： 32⁃36.
9	NIE Q F， DAI Z W， XU K Z. Acrylonitrile⁃based copolymer membranes containing reactive groups： fabrication dual⁃layer biomimetic membranes by the immobilization of biomacromolecules［J］. Journal of Membrane Science， 2005，264：（1/2）：20⁃26.
10	桑明珠，王士华，龙柱，等. 碳纳米管/石墨烯协同改性碳纤维复合材料的制备及性能［J］. 中国塑料， 2018， 32（6）： 124⁃130.
	SANG M Z， WANG S H， LONG Z， et al. Preparation and properties of carbon fiber⁃based composites co⁃modified with graphene and carbon nanotubes［J］. China Plastics， 2018， 32（6）： 124⁃130.
11	张丽巧，李茹，王娜，等. 低温氨等离子体改性聚丙烯腈超滤膜的研究［J］. 西安工程大学学报， 2016， 30（1）： 28⁃32.
	ZHANG L Q， LI R， WANG N， et al. Modified PAN ultrafiltration membranes with low⁃temperature NH₃ plasma［J］. Journal of Xi'an Polytechnic University， 2016， 30（1）： 28⁃32.
12	REN Y L， QIN Y W， LIU X H， et al. Flame⁃retardant polyacrylonitrile fabric prepared by ultraviolet‐induced grafting with glycidyl methacrylate followed by ammoniation and phosphorylation［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2018， 135（41） .
13	王晓，杨启鹏，邵伟，等. 羟基磷灰石/聚丙烯腈光接枝复合膜的制备与表征［J］. 纺织学报， 2012， 33（4）： 24⁃28.
	WANG X， YANG Q P， SHAO W， et al. Preparation and characterization of hydroxyapatite / polyacrylonitrile photografting composite film［J］. Journal of Textile Research， 2012， 33（4）： 24⁃28.
14	刘晓辉，彭博，李禹墨，等. 植酸铜/聚丙烯腈改性膜的制备及阻燃性能［J］. 天津工业大学学报， 2021， 40（1）： 12⁃17.
	LIU X H， PENG B， LI Y M， et al. Preparation of copper phytate / polyacrylonitrile modified membrane and its flame retardant property［J］. Journal of Tiangong University， 2021， 40（1）： 12⁃17.
15	刘芸菲，李凤美，陈彦坤，等. MPB阻燃剂的合成及在聚丙烯腈中的应用［J］. 合成技术及应用， 2019， 34（3）： 17⁃22.
	LIU Y F， LI F M， CHEN Y K， et al. Study on structure and performance of nitrogen⁃phosphorus⁃boron flame retardant polyacrylonitrile［J］. Synthetic Technology & Application， 2019， 34（3）： 17⁃22.
16	KARBOWNIK I， RAC O， RYBICKI T， et al. Effect of doping polyacrylonitrile fibers on their structural and mechanical properties［J］. Polymer： The International Journal for the Science and Technology of Polymers， 2015.
17	赵东宇，王淑敏，郭巧凤，等. 碳纳米管/聚丙烯腈复合材料的制备及力学性能［J］. 黑龙江大学自然科学学报， 2012， 29（5）： 635⁃638，643.
	ZHAO D Y， WANG S M， GUO Q F，et al. Preparation and mechanical performance of carbon nanotubes/polyacrylonitrile composites［J］. Journal of Natural Science of Heilongjiang University，2012， 29（5）： 635⁃638，643.
18	KAUSTUBH R K， SANDEEP P B. Novel polyacrylonitrile / potassium sodium niobate composites with superior dielectric and thermal properties［J］. Composites Communications， 2017（5）： 8⁃12.
19	ELIAS UMD， RAMA K L， KIM H N， et al. Preparation and properties of reduced graphene oxide / fused silica composites［J］. Carbon， 100.
20	贾琳，王西贤，张海霞，等. 聚丙烯腈/二氧化钛纳米纤维的紫外线防护性能［J］. 纺织学报， 2017， 38（7）： 18⁃22.
	JIA L， WANG X X， ZHANG H X， et al. Ultraviolet protective properties of polyacrylonitrile / TiO₂ nanofiber［J］. Journal of Textile Research， 2017， 38（7）： 18⁃22.
21	田银彩，林秋虎. 静电纺聚丙烯腈/MgO复合膜的制备及阻燃性能研究［J/OL］. ［2021⁃07⁃06］. .
22	王辉，陈恒，薛梦侠，等. 蔗糖对聚丙烯腈膜的共混改性研究［J］. 化工新型材料， 2017， 45（12）： 225⁃227.
	WANG H， CHEN H， XUE M X， et al. Study on modification of polyacrylonitrile membrane by blending sucrose［J］. New Chemical Materials， 2017， 45（12）： 225⁃227.
23	张慧敏，付中禹. KMnO₄对改性聚丙烯腈纤维物理与化学结构的影响［J］. 塑料工业， 2021， 49（2）： 68⁃73.
	ZHANG H M， FU Z Y. Effect of KMnO₄ on the physical and chemical structure of modified polyacrylonitrile fiber［J］. China Plastics Industry， 2021， 49（2）： 68⁃73.
24	刘群，丁斌，关昶，等.腈纶的磷氮系膨胀型阻燃整理研究［J］. 毛纺科技， 2016， 44（12）： 31⁃33.
	LIU Q， DING B， GUAN X， et al. Application of intumescent flame retardant containing phosphorus and nitrogen to polyacrylonitrile fiber［J］. Wool Textile Journal， 2016， 44（12）： 31⁃33.
25	周存，左春龙. 高疏水PAN的制备及其性能［J］. 中国塑料， 2020， 34（4）： 12⁃19.
	ZHOU C， ZUO C L. Preparation and properties of high hydrophobic polyacrylonitrile fiber［J］. China Plastics， 2020， 34（4）： 12⁃19.
26	张娇娇，左晓飞，覃小红，等. 聚多巴胺涂覆改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其油水分离性能［J］. 东华大学学报（自然科学版）， 2018， 44（1）： 10⁃17，32.
	ZHANG J J， ZUO X F， QIN X H， et al. Properties of polydopamine⁃coated electrospun polyacrylonitrile membrane in oil / water separation［J］. Journal of Donghua University（Natural Science）， 2018， 44（1）： 10⁃17，32.
27	全帅. 拉伸取向对聚丙烯腈纤维性能的影响［D］. 黑龙江：黑龙江大学， 2011. DOI：10.7666/d.y1939644 .
28	DALE G， DESA P， ABHIRAMAN S A. Exploratory experiments in the conversion of plasticized melt spun PAN⁃based precursors to carbon fibers［J］. Carbon， 1988， 26（3）： 403⁃411.
29	BYUNG G M， TAE W S， BYOUNG C K， et al. Plasticization behavior of polyacrylonitrile and characterization of acrylic fiber prepared from the plasticized melt［J］. Polymer Journal.
30	LINDA V， BORIS L， INBAL D， et al. Processing and characterization of extruded drawn MWNT⁃PAN composite filaments［J］. Composites Part a Applied Science & Manufacturing， 2007， 38（5）： 1 354⁃1 362.
31	LI X， QIN A W， ZHAO X Z. The plasticization mechanism of polyacrylonitrile / 1⁃butyl⁃3⁃methylimidazolium chloride system［J］. Polymer， 2014， 55（22）： 5 773⁃5 780.
32	ZHENG Y， HAN K Q， LIU S P， Et al. Structure and properties of partially cyclized polyacrylonitrile⁃based carbon fiber⁃precursor fiber prepared by melt⁃spun with ionic liquid as the medium of processing［J］. Polymer Engineering and Science， 2015.
33	陈磊，刘淑萍，余木火，等. 含木质素的聚丙烯腈增塑熔融纺丝［J］. 材料科学与工程学报， 2014， 32（6）： 893⁃896，902.
	CHEN L， LIU S P， YU M H， et al. Plasticized melt spinning of polyacrylonitrile/lignin blends［J］. Journal of Materials Science and Engineering， 2014， 32（6）： 893⁃896，902.

[1]	FENG Kai, LI Yongqing, MA Xiuqing, HAN Ying. Research progress and application in toughening modification of polyoxymethylene [J]. China Plastics, 2022, 36(7): 157-164.
[2]	CHEN Ke, LIU Mingfei, ZHAO Biao, PAN Kai. Research progress in flame retardancy and ablation resistance of silicone⁃modified polymeric materials [J]. China Plastics, 2022, 36(6): 149-154.
[3]	SUN Qi, GAO Xing, CUI Xuemei, LIAN Huiqin, CUI Xiuguo, WANG Xiaodong. Research progress in development and applications of black phosphorene for flame retardancy of polymers [J]. China Plastics, 2022, 36(5): 133-139.
[4]	DENG Tianxiang, XU Lina, LI Shouhai, ZHANG Yan, YAO Na, JIA Puyou, DING Haiyang, LI Mei. Research progress in grafting and crosslinking modification of PVC [J]. China Plastics, 2022, 36(5): 140-148.
[5]	WANG Rongchen, ZHANG Heng, SUN Huanwei, DUAN Shuxia, QIN Zixuan, LI Han, ZHU Feichao, ZHANG Yifeng. Research progress in preparation and hydrophilic modification of polylactic acid nonwovens for medical and health applications [J]. China Plastics, 2022, 36(5): 158-166.
[6]	ZHAO Xinxin, JIN Xiaodong, SHI Yan, SUN Shibing, LYU Feng, TIAN Yingliang, ZHAO Zhiyong. Surface modification of extruded polystyrene based on ultraviolet⁃ozone irradiation [J]. China Plastics, 2022, 36(5): 8-13.
[7]	DONG Luqian, XU Fang, WENG Yunxuan. Research progress in modification and applications of poly（glycolic acid） [J]. China Plastics, 2022, 36(4): 166-174.
[8]	LI Suyuan, LIU Huipeng, GONG Shun, HUANG Guotao, LI Yucai, WU Xin, DENG Jianping, PAN Kai. Preparation and characterization of EVA foaming materials modified with thermoplastic polyamide elastomer [J]. China Plastics, 2022, 36(4): 6-14.
[9]	MA Jiasen, XUE Yongbing, GUO Qi, LIU Zhenmin. Research progress in waste plastic⁃modified asphalts [J]. China Plastics, 2022, 36(2): 131-138.
[10]	YANG Qinjie, LI Jiawen, LI Ming, CHEN Gang, LI Guangzhao, Peng Biyou, HAN Rui. Research progress in fused deposition modeling 3D printing equipment [J]. China Plastics, 2022, 36(2): 157-171.
[11]	QIU Hongbo. Research progress in superhydrophobic wood surface based on bionic technology [J]. China Plastics, 2022, 36(2): 182-196.
[12]	JIN Fujing, HAO Yunan, JIAO Hongwen, ZHAO Hongyu. Application and Standard Interpretation of Graphite⁃modified Extruded Polystyrene Foam Boards for Thermal Insulation of Building [J]. China Plastics, 2021, 35(9): 109-115.
[13]	SUN Guohua, ZHANG Xin, WU Dezhen, HOU Lianlong. Research Progress in High⁃performance Polyimide Composites [J]. China Plastics, 2021, 35(9): 147-155.
[14]	ZHANG Ting, ZHANG Caili, SONG Xinyu, WENG Yunxuan. Research Progress in Preparation and Applications of PBAT Films [J]. China Plastics, 2021, 35(7): 115-125.
[15]	DUAN Xuyuan, ZHENG Hongjuan. Research Progress in Modified Poly（lactic acid） Foaming Technology [J]. China Plastics, 2021, 35(7): 134-139.