1 Spécailité chimie applique Mastère 2. Polyacrylonitrile PAN 2.

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1 1 Spécailité chimie applique Mastère 2

2 Polyacrylonitrile PAN 2

3 plan de travail ▪ Introduction sur PAN Identification Histoire ▪ Synthèse de PAN Synthèse de PAN dans laboratoire Etapes industrielles du PAN ▪ Propriétés chimiques et physique ▪ Mise en oeuvre ▪ Application et usage ▪ Conclusion 3

4 1 Introduction sur PAN 4

5 ▪ Le polyacrylonitrile (PAN), une résine synthétique préparée par polymérisation de l'acrylonitrile. Membre de la grande famille des résines acryliques, il s’agit d’un matériau thermoplastique dur et rigide, résistant à la plupart des solvants et produits chimiques, à la combustion lente et à la perméabilité réduite aux gaz. ▪ La plupart du polyacrylonitrile est produit en tant que fibre acrylique et mode acrylique, un substitut courant de la laine dans les vêtements et les articles d'ameublement. 5

6 Identification Formule chimique Polyacylonitrile Structure Monomer acrylonitrile formule brute (C3H3N)n Histoire Le polyacrylonitrile (PAN) a été synthétisé pour la première fois en 1930,par Hans Fikentscher et Claus Heuck dans les travaux de L.C.C ( Ludwigshafen du Conglomérat Chimique) 6

7 2 Synthèse de PAN 7

8 Etapes industirielles du PAN 8 Synthèse de PAN Synthèse de acrylonitrile formation de fibre de PAN

9 Synthèse de acrylonitrile ▪ Acrylonitrile est fabriqué par différentes méthodes. ▪ Dans un procédé commercial, le cyanure d'hydrogène est traité avec de l'acétylène: 1 ère méthode : Acétylène + Cyanure d'hydrogène -> Acrylonitrile 2 ème méthode : Ethylène - Oxydation à l'air -> Oxyde d'éthylène + HCN -> Ethylène cyanahydrine - Déshydratation à 300 ° C (catalyseur) -> Acrylonitrile 9

10 SYNTHÈSE DE PAN ▪ Polymérisation: Cette étape est fondamentale pour la suite du processus et consiste à obtenir une solution de polymère composée de monomère (acrylate) 10  Le cyanure de vinyle, plus communément appelé acrylonitrile, peut subir une polymérisation par addition pour former du polyacrylonitrile.

11 11 L'AIBN (Azobis Iso Butyro Nitrile) se décompose par scission homolytique des deux liaisons C - N pour donner deux radicaux primaires isobutyronitrile et une molécule de diazote N2. L'étape d'amorçage est la réaction d'un radical primaire sur une molécule de monomère :

12 12 Cette réaction d'amorçage est suivie d'un certain nombre d'étapes de propagation :

13 13 La terminaison s'effectue par couplage de deux macroradicaux de longueurs différentes : Le degré de polymérisation X de la chaîne après terminaison est donc égal à la somme des longueurs des deux macroradicaux

14 SYNTHESIS de PAN dans la laboratoire Polymérisation de l'acrylonitrile (AN) par la méthode redox ▪Ampole à brome ▪Équipé d'un condenseur ▪Milieu de réaction ( acrylonitrile + solvant diméthylsulfoxyde (DMSO) ou eau) ▪ Flacon ou réacteur de laboratoire ▪Temps 1–3.5h ▪Précipitation ▪Filtration ▪Lavage (méthanol, etc.) ▪Séchage sous vide 14

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16 formation de fibre de PAN ▪ L'acrylonitrile est la principale matière première pour la fabrication de fibres acryliques. ▪Le polyacrylonitrile est utilisé pour...bon...pas grand chose, en fait, à part pour fabriquer un autre polymère, la fibre de carbone. ▪Des fibres de polyacrylonitrile ont été produites par filage humide, ou par filage à sec. 16

17 filage à sec ▪ Polymérisation: L'acrylonitrile (ACN) est polymérisé avec d'autres monomères (par exemple avec un additif de teinture) pour produire du polyacrylonitrile (PAN). ▪ La dissolution: Après lavage et séchage, la poudre de PAN blanche est agitée dans du diméthylformamide (DMF) et chauffée jusqu'à ce qu'elle se dissolve. La solution est ensuite filtrée. ▪ Filage: La solution est extrudée à travers des filières, produisant un matériau de filage. Le solvant (DMF *) est évaporé de la solution en utilisant de l'air chaud pendant le filage (processus de filage à sec). Il est ensuite distillé et rusé. ▪ le traitement: Lors de la phase de post-traitement, le matériau de filage est lavé, étiré, serti, séché et lubrifié. A ce stade, les propriétés des caractéristiques, par exemple la ténacité, l’allongement, le titre, le volume, le manche, etc. sont donnés soit en fibres discontinues, soit en câbles, 17

18 18 Maps

19 filage humide ▪ Polymérisation: L'acrylonitrile (ACN) est polymérisé avec d'autres monomères pour produire du polyacrylonitrile (PAN). ▪ Dissolution :Après lavage et séchage, la poudre de PAN blanche est mélangée dans du diméthylacétamide (DMAC) et chauffée jusqu'à ce qu'elle se dissolve. La solution est ensuite filtrée. ▪ Filage: La solution est extrudée à travers des filières, produisant un matériau de filage. Le solvant est évaporé de la solution à l'aide d'un bain-marie pendant l'essorage (procédé d'essorage humide). Il est ensuite distillé et rusé. ▪ le traitement: Lors de la phase de post-traitement, le matériau de filage est lavé, étiré, serti, séché et lubrifié. A ce stade, les propriétés des caractéristiques, par exemple la ténacité, l'allongement, le titre, le volume, la poignée, etc. sont donnés au remorquage. 19

20 20

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22 PAN Precursor Carbone Fiber 22

23 Fibre de carbone 23

24 3 Propriétés chimiques et physiques 24

25 Table présente propriété chimique et phasique 25

26 4 Mise en oeuvre 26

27 Mise en oeuvre 27 Thermoplastique Extrusion Calandrage Formage Injection Pour les fibres, le polymère est dissout à chaud dans un solvant approprié. Les fibres sont obtenues à partir de cette solution de viscosité définie et constante par extrusion et coagulation ultérieure. Pour les résines, les copolymères à haute teneur en acrylonitrile sont surtout moulés par soufflage pour obtenir des bouteilles et des flacons. 200-215 C°

28 5 Application et usage 28

29 Applications ▪Les homopolymères de polyacrylonitrile ont été utilisés comme fibres dans les systèmes de filtration de gaz chaud, les stores extérieurs, les voiles de yacht et le béton fibré. ▪ Les copolymères contenant du polyacrylonitrile sont souvent utilisés comme fibres pour confectionner des vêtements tricotés,des chaussettes et des pull- overs, ainsi que des produits d'extérieur et tentes. ▪Si l'étiquette d'un vêtement indique "acrylique", il est fabriqué à partir d'un copolymère de polyacrylonitrile. Il a été transformé en fibre filé chez Dupont en 1941 et commercialisé sous le nom d'Orlon. 29

30 30 Usages Tricot Couverture Tapis et moquette molleton store extérieur voile de yacht

31 31 vêtements tricotés chaussettes tente

32 6 Conclusion 32

33 33 ▪ Le polyacrylonitrile est un complément pour la laine en textile. ▪ Le PAN est ideal pour le recyclage, il est facilement recyclable du fait de son thermoplastique. ▪ Lorsqu'il est chauffé, ce polymère se ramollit, le rendant plus facile à transformer et à mouler, ce qui lui permet de prendre différentes formes.

34 34 Thanks!