На
Главную
ГДЗ:
Английский
язык Алгебра Геометрия Физика Химия Русский
язык Немецкий
язык
Подготовка к экзаменам (ЕГЭ) Программы и пособия Краткое содержание Онлайн учебники
Шпаргалки Рефераты Сочинения Энциклопедии Топики с переводами
Все темы:"Рефераты по Химии"
Химические волокна
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
К химическим волокнам относятся вискозное, медно-амиачное, полинозное,
ацетатное, триацетатное, капроновое, лавсановое, нитроновое, хлориновое,
виниловое, диэтиленовое, полипропиленовое и др. Каждый из указанных выше
видов химических волокон характеризуется различными свойствами и
показателями, что определяется химическим составом и их строением. Поэтому
для правильного проведения технологических процессов производства, а также
эксплуатации тканей из химических волокон необходимо знать их свойства и
строение. Производство химического волокна получило у нас развитие в
последние 25—30 лет, когда появилось большое количество видов волокон с
новыми характерными свойствами. Для настоящего периода характерно
расширение номенклатуры химических волокон на основе существующих видов за
счет улучшения их свойств. Применение химических волокон значительно
увеличило объем производства и расширило ассортимент тканей и других
текстильных изделий. Различные виды химических волокон имеют неодинаковый
состав и строение, поэтому они часто по своим свойствам резко различаются.
Знание свойств химических волокон помогает создавать ткани и изделия с
полезными свойствами.
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
К искусственным волокнам, вырабатываемым нашей промышленностью, относят
вискозное, полинозное, медно-аммиачное, ацетатное и
триацетатное.
Вискозное волокно. Это одно из наиболее распространенных химических
волокон. В настоящее время из общего объема производства искусственных
волокон на долю вискозного приходится около 75%. Такой объем производства
вискозного волокна объясняется тем, что в качестве основного сырья
используют дешевое сырье — древесную целлюлозу и сравнительно простые
химические материалы — едкий натр, сероуглерод, серную кислоту и ее соли.
Для производства целлюлозы чаще используют древесину ели. Ее измельчают в
щепу и варят в химических растворах для удаления не целлюлозных примесей.
Целлюлоза в виде листов поступает на заводы искусственного волокна. После
подбора партий и подсушки листов древесную целлюлозу обрабатывают 18%-ным
раствором едкого натра. Такой процесс называется мерсеризацией. При этом
получается новое химическое вещество—щелочная целлюлоза, которая обладает
способностью вступать во взаимодействие с другими веществами.
Щелочную целлюлозу выдерживают определенное время при установленной
температуре (предварительное созревание). По окончании созревания ее
обрабатывают сероуглеродом, в результате чего образуется соединение
сероуглерода и целлюлозы (простой эфир), называемое ксантогенатом.
Растворяя это соединение в разбавленном растворе едкого натра, получают
вязкий раствор—вискозу, которую фильтруют и затем выдерживают в течение
20—40 часов. Если необходимо получить неблестящее (матированное)
целлюлозное волокно то в вязкий раствор добавляют тонко измельченный белый
порошок двуокиси титана, а для получения окрашенного волокна в вязкую массу
вводят краситель, не изменяющий свойств и цвета при дальнейшей обработке.
Затем для полной очистки от механических примесей и не растворившихся
частиц вискозу снова фильтруют; при этом происходит удаление пузырьков
воздуха, мешающих получению однородной непрерывной нити. Очищенный вязкий
раствор вискозы под давлением подается на прядильные машины.
Вискоза продавливается в виде тончайших струек через фильеру-патрончик из
нержавеющей стали, носок которого имеет тонкие круглые отверстия с
диаметром 0,06-0,08 мм, в ванну с водным раствором серной кислоты и ее
солей. Количество отверстий в фильере в основном определяется толщиной
нити. Следовательно, нить искусственного волокна состоит из многих
одиночных нитей, называемых элементарными. При продавливании вязкого
щелочного раствора эфира целлюлозы в ванну с кислотой происходит выделение
(коагуляция) твердой части, а также идет разрушение простого эфира до
чистой (регенерированной) целлюлозы в виде отдельных тонких элементарных
нитей.
По химическому составу вискозное волокно представляет собой чистую
целлюлозу — (С6Н10О5)п, где n степень полимеризации. Свежесформированные
нити подвергаются вытяжке и тепловой обработке в горячей воде или паром.
При вытяжке волокна происходит упорядочение расположения макромолекул
целлюлозы относительно оси волокна, что приводит к повышению его
механических свойств. В зависимости от степени вытяжки и тепловой обработки
можно получить вискозное волокно с разными механическими свойствами:
обыкновенное, прочное и высокопрочное.
Полученную после формования вискозную нить отмывают от кислоты и солей и
затем подвергают отделочным операциям: удалению серы, отбелке (в результате
которой разрушаются пигменты, окрашивающие волокно), а также замасливанию и
мыловке для придания мягкости. После окончания отделки нити высушивают,
перематывают на бобину, сортируют и отправляют на текстильные фабрики.
В настоящее время все стадии получения волокна (формование, отбелка,
сушка, крутка) могут осуществляться на одной машине, что значительно
повышает производительность труда. Полученное волокно имеет в поперечнике
не строго круглую, а неправильную (извитую) форму, а в продольном
направлении—долевые бороздки.
В отличие от нитей непрерывной длины можно получить и короткое волокно,
называемое штапельным. При изготовлении штапельного вискозного волокна из
одной фильеры выпускается одновременно от 1200 до 3600 элементарных нитей в
виде жгута. Полученный сложением из нескольких десятков фильер жгут
элементарных нитей подвергается обработке для освобождения от примесей
сероуглерода, серы и др., а также вытяжке и промывке в кипящей воде.
Вытяжка волокна достигает 70%, что увеличивает его прочность и тонину.
Затем жгут разрезают на короткие отрезки—штапельки (длиной 30— 120 мм).
Полученные таким образом штапельные волокна могут перерабатываться на
прядильном оборудовании, как в чистом виде, так и в смесках с другими
волокнами (шерстью, хлопком, льном, лавсаном и др.)
Вискозное штапельное волокно, применяемое в настоящее время, из-за
неоднородности структуры недостаточно механически прочно, поэтому создание
вискозного волокна более однородной структуры является одной из проблем
современной химии. В настоящее время начата выработка полинозных волокон,
представляющих собой разновидность вискозных волокон. Для их производства
используют ксантогенат с высокой степенью этерификации. Свежесформированное
волокно подвергают значительной вытяжке, благодаря чему оно приобретает
более однородную и плотную структуру с высокой прочностью на разрыв. Такое
волокно в отличие от вискозного в мокром состоянии отличается более
высокими показателями прочности. Пряжа, полученная из полинозных волокон по
качеству и внешнему виду почти не отличается от пряжи из лучших сортов
хлопка.
Медно-аммиачное волокно. Технологический процесс производства медно-
аммиачного волокна аналогичен процессу производства вискозного.
Ацетатное волокно. Производство ацетатного волокна за последнее время
быстро развивалось. Выпуск его сейчас составляет около 10% общего выпуска
химических волокон.
Исходным сырьем для получения этого волокна служит ацетилцеллюлоза,
которую получают из хлопкового пуха, не пригодного для текстильной
переработки. В настоящее время для производства ацетилцеллюлозы часто
применяют также облагороженную древесную целлюлозу.
Хлопковый пух отваривают под давлением в течение 4-10 часов в растворе
соды или едкого натра. После отварки хлопковый пух промывают и сушат.
Очищенный и отбеленный хлопковый пух замачивают в концентрированной
уксусной кислоте, затем ацетилируют—обрабатывают в герметических сосудах
смесью уксусной кислоты и уксусного ангидрида с серной кислотой в качестве
катализатора. Через 8 часов в результате реакции между целлюлозой и
уксусным ангидридом процесс ацетилирования полностью заканчивается и
образуется триацетилцеллюлоза:
Полученную триацетилцеллюлозу путем частичного омыления переводят во
вторичный ацетат, обладающий хорошей растворимостью в смеси ацетона и
этилового спирта. Дальнейший процесс производства ацетатного волокна можно
разбить на следующие этапы: приготовление концентрированных растворов
ацетилцеллюлозы, формование волокна и текстильная обработка волокна
(кручение, перемотка, замасливание и упаковка).
Для формования ацетатного волокна применяют раствор вторичного ацетата
(ацетилцеллюлозы) в смеси ацетона и этилового спирта. Формование нитей
производится путем продавливания этого раствора через фильеру в длинную
трубку (шахту), в которую подается горячий воздух. Летучие растворители
(ацетон и этиловый спирт) испаряются, а из раствора выделяется полимер в
виде тонких бесконечных нитей. Сформованные элементарные нити при выходе
из шахты соединяются в одну комплексную нить, вытягиваются, подвергаются
термофиксации, наматываются на бобины и в таком виде поступают для
дальнейшей переработки на текстильные предприятия.
По такой схеме получают ацетатное волокно, имеющее поперечник круглого
сечения.
В последнее время освоено производство ацетатного волокна с поперечником
плоского сечения: раствор ацетилцеллюлозы проходит через фильеры не с
круглым, а с плоским сечением. Ацетатные волокна с поперечником плоского
сечения имеют блестящий эффект, особенно при окраске в темные тона (черный,
темно-синий), хорошо имитируют металлизированные и металлические нити.
Триацетатное волокно. Волокно, полученное впервые из уксуснокислых эфиров
целлюлозы, было триацетатным. Однако промышленное производство
триацетатного волокна было начато лишь в 60-х годах. Это объяснялось тем,
что в производстве триацетатного волокна использовался дорогой растворитель
(хлороформ). Только после того, как был разработан способ получения
триацетатного волокна с применением технологически приемлемого дешевого
растворителя триацетилцеллюлозы — метиленхлорида (СН2Cl2), стало
расширяться производство триацетатных волокон.
Волокно формуют из раствора триацетилцеллюлозы в метиленхлориде путем
продавливания через фильеры в шахту с подогретым воздухом. На выходе из
шахты триацетатную нить обрабатывают антистатическими препаратами и
наматывают на бобину. Обработка триацетатного, а также ацетатного волокон
антистатическими препаратами является важной операцией, так как эти волокна
являются хорошими диэлектриками и способны накапливать значительные заряды
статического электричества, что затрудняет переработку волокон и
эксплуатацию изделия.
Свойства и применение различных видов искусственных волокон. Свойства
вискозных, медно-аммиачных и полинозных волокон отличаются от свойств
ацетатных и триацетатных, что обусловлено их химическим строением.
Вискозное, медно-аммиачное и полинозное волокна состоят из
гидратцеллюлозы (регенерированной целлюлозы), ацетатное и триацетатное—из
эфира целлюлозы и уксусной кислоты. Прочность на разрыв вискозного волокна
в воздушно-сухом состоянии равна 14—16 км разрывной длины1 ацетатного—10—11
км, а триацетатного —9—10 км.
Применяя при производстве операцию вытяжки, можно получить волокна,
имеющие повышенную прочность, но невысокую растяжимость. Прочность к
истиранию вискозного, медно-аммиачного и полинозного волокон
характеризуется высокими показателями, она даже выше прочности к истиранию
натурального шелка. Поэтому вискозное волокно широко используется для
изготовления подкладочных тканей, износ которых в основном происходит от
истирания.
Ацетатное и триацетатное волокна характеризуются сравнительно низкими
показателями устойчивости к истиранию: этот показатель у него в 3—8 раз
ниже, чем у вискозного. Следовательно, ацетатное и триацетатное волокна
нежелательно применять для производства подкладочных и других тканей,
которые используют для изготовления изделий, подвергающихся износу путем
истирания.
Во влажном состоянии все виды искусственного волокна значительно
понижают свою прочность, что является их недостатком. Так, вискозное и
медно-аммиачное волокна понижают прочность на разрыв во влажном состоянии
до 55—60%, а ацетатное и триацетатное—до 25-40% (от прочности в сухом
состоянии). При этом уменьшается устойчивость изделий из этих волокон к
деформации, например, при стирке или при эксплуатации изделий во влажном
состоянии.
Одним из важных свойств искусственного волокна является его удлинение при
растяжении. Общее удлинение волокон под действием определенной нагрузки
складывается из упругого, эластического и пластического.
Упругое удлинение волокон исчезает сразу же после снятия нагрузки,
эластическое—медленно, постепенно, а пластическое является остаточным, т.
е. не исчезает после удаления нагрузки.
При эксплуатации изделий наиболее важны упругое и эластическое удлинение,
так как они в основном определяют устойчивость формы изделия, его малую
сминаемость. Однако в процессах изготовления ткани и изделия имеет значение
и пластическое удлинение.
Общее удлинение вискозного и медно-аммиачного волокон изменяется в
широких пределах: от 10 до 30%. Полностью обратимые удлинения этих видов
волокон невелики. Упругое удлинение ацетатного и триацетатного волокна
выше, чем вискозного, примерно в 2 раза, что является одной из основных
причин, обусловливающих малую сминаемость изделий из ацетатного и
триацетатного волокон.
Другим важным физико-механическим свойством искусственных волокон
является их устойчивость к действию многократных повторных нагрузок. Такая
устойчивость объясняется эластическими свойствами волокон, т. е. величиной
обратимых удлинений. Устойчивость вискозных волокон к действию многократных
деформаций меняющихся по величине и направлению, зависит от тонины волокна
и условий его формования. На качество вискозных изделий оказывает влияние
также тонина элементарного волокна. Чем тоньше элементарное волокно, тем
выше устойчивость к различным деформациям и больше мягкость волокон и
изделий из них. Устойчивость триацетатного и ацетатного волокон к
многократным изгибающим нагрузкам ниже, чем вискозного волокна.
Гигроскопичность гидратцеллюлозного волокна равна 12—13%, ацетатного—6—8%,
триацетатного—3,2—4%. Ацетатное и триацетатное волокна значительно меньше
набухают в воде, чем вискозное волокно. Так, при набухании в воде ацетатное
волокно поглощает 21—22% влаги, а вискозное при тех же условиях—55—70%,
поэтому продолжительность высушивания ацетатного волокна и получаемых из
него изделий в 3-4 раза меньше чем вискозного волокна и изделий из него.
Триацетатное волокно меньше поглощает влаги, чем ацетатное. Малые
гигроскопичность и набухаемость ацетатного и триацетатного волокон
объясняется тем, что основное количество гидроксильных групп целлюлозы
замещено на ацетильные.
Характер изменения свойств текстильных изделий при повышении температуры
имеет большое
1 Под разрывной понимают такую длину волокна, пряжи или нити, при которой
оно (она) рвется под действием собственной массы. Показатель разрывной
длины характеризует прочность материала.
практическое значение. Волокна и полученные из них изделия подвергаются
действию повышенных температур в процессе изготовления (при крашении,
отделке, сушке) и при их эксплуатации (стирке, глаженье). Устойчивость
вискозного волокна к повышенным температурам значительно выше, чем
ацетатного. Ацетатное волокно начинает деформироваться и разрушаться при
температуре 140—150°, поэтому гладить ткани из ацетатного волокна
необходимо через влажную хлопчатобумажную ткань, при этом температура не
должна превышать 100—120°С. Следует также отметить, что при глаженье через
мокрую тряпку сильно нагретым утюгом волокно желтеет.
В горячей воде ткани из ацетатного волокна становятся матовыми. Матовость
начинает появляться при температуре 80°, при этом она увеличивается в
зависимости от времени нахождения ткани в горячей воде. Для придания блеска
матовое ацетатное волокно обрабатывают веществами, вызывающими его
набухание (спиртом, глицерином, водным раствором уксусной кислоты). Блеск
ткани из ацетатного волокна может восстанавливаться после глаженья умеренно
теплым утюгом. При соприкосновении с горячей поверхностью на пересушенной
ацетатной ткани могут возникнуть блестящие “жирные” полосы. Чтобы
восстановить первоначальный вид, ткань, имеющую такие блестящие “жирные”
места, необходимо обработать 20%-ным раствором поваренной соли в течение
1,5 часов.
В отличие от ацетатного волокна, которое теряет блеск в воде при
температуре 80°С и выше триацетатное волокно не изменяет внешнего вида даже
при обработке кипящей водой, что дает возможность проводить его крашение,
отварку и другие тепловые операции при высоких температурах.
Все искусственные волокна горят, но характер их горения различен.
Вискозное, медно-аммиачное и полинозное волокна сгорают так же, как и
целлюлозные, т. е. быстро бегущим пламенем с запахом жженой бумаги.
Ацетатное и триацетатное волокна спекаются, образуя твердый черный шарик,
продукты их горения имеют характерный кислый запах уксусной кислоты.
При действии концентрированных минеральных кислот на гидратцеллюлозные
волокна при нормальной (комнатной) температуре или разбавленных кислот, но
при повышенной температуре происходит снижение механических свойств, а в
дальнейшем разрушение (деструкция) волокна. При действии кислот на
ацетатное волокно происходит его омыление и разрушение.
Разбавленные щелочи при повышенной температуре в присутствии кислорода
воздуха разрушают вискозные волокна с образованием оксицеллюлозы. Более
глубокие изменения в щелочных растворах получает ацетатное волокно, поэтому
при стирке изделий из ацетатного волокна применение щелочных растворов не
рекомендуется.
Триацетатное волокно устойчиво к действию разбавленных растворов щелочей
и кислот, но разрушается концентрированными сильными кислотами и омыляется
горячими растворами щелочей.
Вискозное и медно-аммиачное волокна устойчивы к действию органических
растворителей—бензина, бензола. Ацетатное волокно малоустойчиво к действию
таких органических растворителей, как ацетон, сложные эфиры, в которых это
волокно сильно набухает и растворяется, а также частично разрушается (в
перхлорэтилене). Триацетатное волокно набухает в трихлорэтане. Поэтому
применения этих растворителей при химической чистке изделий из указанных
волокон следует избегать. Рекомендуется использовать другие
растворители (уайт-спирит, гексахлорэтилен и др.).
Искусственные регенерированные волокна малоустойчивы к действию
микроорганизмов. Для изделий из этих волокон, применяемых в условиях с
повышенной влажностью, используют различные предохранительные пропитки
(антисептики). Ацетатное и триацетатное волокна обладают высокой
устойчивостью к микроорганизмам и плесени. При длительном облучении
солнечным светом и атмосферных воздействиях происходит понижение прочности
искусственных волокон. При этом потеря прочности происходит примерно в
таких же пределах, как и для натурального шелка. Плотность (удельный вес)
гидратцеллюлозных волокон равна 1,5—1,52, а ацетатного и
триацетатного—1,30—1,32 г/см3.
Искусственные волокна широко используются для обработки различных
текстильных изделий бытового и технического назначения. Из вискозных нитей
вырабатывают тонкие платьевые, бельевые и подкладочные ткани, тяжелые
платьево-костюмные и одежные ткани, брюки, трикотажное белье и т. д.
0ни могут применяться для выработки тканей в сочетании с другими
волокнами (ацетатным, триацетатным, капроном, лавсаном).
Штапельное вискозное волокно широко используется с шерстяным волокном
(тонким, полутонким полугрубым), лавсаном, капроном и др. Чисто штапельную
вискозную пряжу применяют для изготовления различных тканей (платьевых,
костюмных, подкладочных и др.).
Области применения медно-аммиачного волокна те же, что и вискозного.
Тонковолокнистый медно-аммиачный шелк используется в трикотажной
промышленности для изготовления женских чулок.
Из ацетатного и триацетатного волокна в чистом виде и в смеси с другими
волокнами изготовляют ткани трикотажные изделия. Соединение в смеси
ацетатного волокна с вискозным дает возможность не только создавать новые
колористические эффекты в тканях, но и значительно снизить их сминаемость и
улучшить внешний вид, получаемых из них изделий. Мягкость, шелковистость
теплота на ощупь делают ацетатное и триацетатное волокна пригодными для
изготовления костюмных, платьевых и блузочных тканей.
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Производство синтетических волокон—новый этап в развитии производства
химических волокон. Оно стало возможным только на определенной стадии
развития химической промышленности. В настоящее время производство
синтетических волокон значительно расширилось, это способствует увеличению
сырьевых ресурсов текстильной промышленности, а также расширению выработки
текстильных изделий с новыми свойствами.
Для волокон, изготовленных в результате полимеризации, исходное
низкомолекулярное соединение (мономер) и полимер имеют один и тот же
элементарный состав. Например, при полимеризации хлористого винила получают
полимер полихлорвинил, в котором исходное простое вещество как бы повторено
в полимере несколько раз, поэтому многие свойства исходного мономера
характерны и для полимерного материала. Для улучшения свойств волокон,
полученных из полимеров методом полимеризации, стали проводить совместную
полимеризацию не одного мономера, а двух и более. Такой тип реакции
называется сополимеризацией.
При полконденсации молекулы исходных веществ, имеющие противоположные по
химическим свойствам функциональные группы, вступают во взаимодействии друг
с другом, выделяя побочные продукты, например воду. В этом случае полимер
отличается от исходного вещества и имеет иной химический состав.
Процессы полимеризации и полконденсации идут при определенном давлении,
температуре в присутствии катализаторов. В зависимости от условий, при
которых они проводятся, получаются молекулы полимеров, различные не только
по величине, но и по строению.
Современные методы синтеза высокомолекулярные соединений позволяют путем
использования различных мономеров и изменения условий синтеза вырабатывать
соединения любого состава и, следовательно, изменять свойства полимера и
получаемых из него волокон в нужном направлении.
Исходные материалы для синтетических волокон должны удовлетворять
следующим требованиям: иметь сравнительно высокий молекулярный вес,
вытянутую форму макромолекул, обладать способностью растворяться и
образовывать концентрированные вязкие растворы или плавиться и переходить в
вязкотекучее состояние без разложения. Для получения синтетических волокон
полупродукт подвергают формированию и отделке.
Формуют синтетические волокна из раствора, а также из расплава или
размягченного полимера. Полученное при продавливании волокно подвергают
вытягиванию и тепловой обработке (термической фиксации).
Свежесформированное синтетическое волокно обычно подвергается
значительному вытягиванию (от 2 до 20 раз) для повышения его
механических свойств; при этом с увеличением прочности уменьшается
удлинение. Чтобы повысить равномерность структуры волокна, стабильность его
линейных размеров, снизить усадку в горячей воде, уменьшить сминаемость,
некоторые виды волокон подвергают термической фиксации. Для осуществления
этой операции необходимы следующие условия: повышенная температура, жидкая
среда (вода), воздух или атмосфера насыщенного пара.
Все синтетические волокна в отличие от природных и искусственных имеют
малое водопоглощение, что обеспечивает быстрое высыхание изделий из них.
Малая чувствительность к влаге этих волокон сказывается и на других их
свойствах. Так, физико-механические свойства волокна остаются почти
постоянными даже при погружении его в воду.
Во влажном состоянии волокна так же прочны, как и сухом, что, конечно,
обусловливает широкую область их применения.
Другим важным свойством является химическая инертность синтетических
волокон. Так, капрон и анид устойчивы к щелочам, лавсан к кислотам, а
волокно хлорин не изменяет своих свойств при действии на него кислот,
щелочей, окислителей и других реагентов. Синтетические волокна устойчивы к
действию бактерий, микроорганизмов, плесени и моли.
Синтетические волокна разных видов имеют свои характерные особенности.
Так, волокно капрон характеризуется исключительно высокой стойкостью к
истиранию, волокно нитрон—отличной устойчивостью к действию солнечного
света и атмосферным воздействиям, а также низкой способностью к набуханию.
Волокно лавсан отличается очень низким остаточным удлинением. По своему
внешнему виду и свойствам сходно с шерстяным.
Синтетические волокна не лишены недостатков. Так, сильное влагопоглощение
значительно затрудняет крашение этих волокон, способствует накоплению
электростатических зарядов на поверхности волокна, снижает гигиенические
свойства и тем самым ограничивает их применение.
Все синтетические волокна, применяемые в настоящее время, подразделяют на
следующие группы: полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные,
полихлорвиниловые, поливинилспиртовые и полиолефиновые.
Полиамидные волокна. Эти волокна в настоящее время занимают основное
место среди синтетических волокон. Из полиамидных волокон, выпускаемых
нашей промышленностью, известны капрон и анид.
Исходными материалами для получения волокна капрон служат продукты
перегонки каменноугольной смолы—фенол и бензол. Из указанных продуктов в
результате химических реакций при определенных условиях получают
аминокапроновую кислоту NН2(СН2)5СООH из которой образуется капролактам.
Капролактам в специальных расплавителях переходит в расплав при 95° С.
Прозрачный расплав под давлением чистого азота подают через фильтр в
аппарат для полимеризации капролактама. Молекулы лактама при температуре
250—260°С соединяются в длинные цепочки, образуя линейные полимеры из
100—150 звеньев лактама.
Реакция полимеризации протекает в среде азота в течение 10—11 часов.
Получающийся в результате реакции полимеризации промежуточный продукт в
виде ленты нарезают на кусочки длиной 7—8 мм (крошку). Для удаления
низкомолекулярных функций крошку промывают и затем высушивают. В таком виде
крошка может быть использована для получения волокна, щетины и других
изделий. Формуют волокна из крошки на прядильных машинах.
Прядильная машина состоит из двух частей: верхней и нижней. В верхней
части находится бункер для полиамидной крошки и прядильная головка,
включающая плавильную решетку, насосик и фильеру. В нижней части
расположено приспособление для приема и намотки волокна. Полиамидная
крошка, попадая из бункера на стиральную плавильную решетку, превращается
при температуре 270—280° в жидкий расплав. Расплав самотеком попадает в
насосик и далее в стальную фильеру, в которой имеются (в зависимости от
числа элементарных) от 6 до 40 круглых отверстий диаметром 0,2-0,3мм.
Отверстия обычно располагаются по кругу. Струйки расплава, вытекая из
отверстии, сразу же под фильерой охлаждаются и превращаются в нити. В
отличие от искусственных волокон свежесформированное капроновое волокно не
может быть непосредственно использовано как текстильное, так как при
приложении сравнительно незначительной нагрузки оно вытягивается в
несколько раз (4—5 раз). Поэтому после предварительной подкрутки капроновое
волокно подвергается холодному вытягиванию на крутильно-вытяжных машинах.
При холодном вытягивании волокна прочность его повышается, а разрывное
удлинение уменьшается с 400 до 15—25%. На крутильных машинах капроновые
волокна проходят крутку, которая составляет от 100 до 1200 витков на метр
(в зависимости от их назначения). Для того чтобы волокно при дальнейших
переработках не усаживалось, капроновые нити после вытягивания обрабатывают
горячей водой или паром, т. е. фиксируют. В результате такой обработки
капроновая нить стабилизирует линейные размеры, которые не изменяются при
дальнейшей эксплуатации изделий из этих волокон. После фиксации капроновое
волокно сушат, перематывают на бобины и отправляют на текстильные фабрики.
Исходным сырьем для получения смолы и волокна анид является соль
адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ), [—СО(СН2)4СОNН (СН2)б
Х NH—]п, получаемая из продуктов перегонки каменноугольной смолы.
Технологический процесс производства анида во многом аналогичен
производству капронового волокна.
Выше рассмотрены способы получения нитей непрерывной длины, состоящих из
большого числа элементарных волоконец.
Однако кроме таких нитей вырабатывают также полиамидные штапельные
волокна и мононити. Схема производства штапельного волокна несколько
отличается от схемы производства полиамидных нитей. Для получения
штапельного волокна расплавленную полиамидную смолу пропускают через
фильеру, имеющую большое число отверстий. Полученный жгут волокон
вытягивается на вытяжной машине. Вытянутые жгуты затем разрезаются на
штапельки определенной длины. Отделка включает операции промывки, придания
волокну извитости, фиксации извитости и сушки.
Чтобы волокно приобрело извитость, его обрабатывают раствором серной
кислоты или подвергают механической гофрировке при повышенных температурах.
Из полиамидных смол могут быть получены моно нити, состоящие только из
одного элементарного волокна.
Тонкие мононити могут быть изготовлены круглого сечения и профилированные
в виде правильного треугольника, звездочки и др. Использование
профилированных волокон позволяет придавать тканям различные эффекты, а
также способствует лучшей сцепляемости волокон в нитях.
Полиамидные волокна (капрон, анид) обладают комплексом важных свойств,
что позволяет широко использовать их для изготовления разнообразных
изделий. Полиамидное волокно очень ценно своей высокой устойчивостью к
истиранию и изгибу, прочностью на разрыв эластичностью и устойчивостью к
многократным деформациям. Так, прочность на разрыв капронового волокна в
2—3 раза выше, чем у хлопка. Самое ценное свойство полиамидных волокон—это
устойчивость к истиранию. Если устойчивость полиамидного волокна к истираню
принять за 100%, то для хлопка (при испытании в таких же условиях) она
составит всего 10%. Благодаря такой высокой устойчивости волокон к
истиранию их целесообразно применять в качестве добавок в смески с другими
волокнами (шерсть, вискоза).
Установлено, что добавление в смеску пряжи к вискозному волокну и шерсти
10—15% полиамидного штапельного волокна повышает устойчивость к истиранию
камвольных тканей в 2—4 раза.
Полиамидные волокна имеют высокие эластические свойства, что определяет
значительную величину обратимых удлинений, высокую прочность нити и
устойчивость к многократным деформациям. Это выражается в том, что длина
полиамидных волокон после снятия небольших нагрузок остается почти
неизменной, тогда как другие волокна (шерсть, вискоза) имеют некоторое
приращение длины.
Гигроскопичность полиамидных волокон невысокая. При относительной
влажности воздуха 65% эти волокна поглощают 3,5—4% влаги.
Плотность (удельный вес) полиамидных волокон значительно ниже, чем
природных и искусственных, и составляет 1,14г/см3, поэтому изделия из
капрона, имеющие определенную плотность и толщину нитей, будут по весу
легче таких же изделий по плотности и толщине, но изготовленных из
искусственных волокон.
Термостойкость полиамидных волокон недостаточно высока. При температуре
140°С прочность полиамидного волокна снижается на 60—70%. Гладить изделия с
капроновым волокном нужно утюгом, нагретым не выше 100—110°С. При сжигании
эти волокна не горят, а плавятся. Полиамидные волокна имеют недостаточно
высокую устойчивость к действию солнечного света и атмосферных влияний. Эти
волокна характеризуются устойчивостью к большинству химических реагентов, в
частности к щелочам. К концентрированным минеральным кислотам полиамидные
волокна неустойчивы, а в ледяной уксусной, муравьиной кислотах и
водофенольных растворах растворяются.
Физико-механические показатели волокна анид аналогичны показателям
волокна капрон.
Полиамидные волокна округлые, гладкие, что обусловливает пониженную
сцепляемость их с другими волокнами. Например, при смешивании с шерстью
(более 20%) капроновое штапельное волокно в процессе эксплуатации мигрирует
в поверхностные слои ткани, вследствие чего нарушается структура и
ухудшается внешний вид изделий. Больший спуск петель в чулках и других
трикотажных изделиях из полиамидных волокон также следует отнести за счет
их повышенной гладкости, а также недостаточной фиксации формы петли
вследствие упругости нити.
Из полиамидных волокон вырабатывают различные изделия бытового и
технического назначения.
Из товаров бытового назначения наиболее распространены чулочно-носочные
изделия. Капроновые чулки благодаря их высокой прочности к истиранию,
прозрачности, способности принимать нужную форму, хорошей носкости и легкой
отстирываемости завоевали широкую популярность. Капроновое волокно также
используется для упрочнения носка и пятки в хлопчатобумажных, вискозных и
шерстяных носках. Здоровые люди могут носить чулки и носки из полиамидных
волокон без ограничений, но следует знать, что капроновое волокно
недостаточно впитывает влагу, а жиро-потовые выделения ног могут вступать в
реакцию с азокраской чулок, что может вызывать раздражение кожи. Поэтому
капроновые чулки и носки следует ежедневно стирать. Для тех, кто страдает
грибковыми заболеваниями, такие изделия носить не рекомендуется.
Полиамидные волокна применяют для изготовления белья, которое легко
стирается и удобно в носке, однако, чтобы повысить его гигроскопичность,
следует применять, для его изготовления переплетения с малой плотностью для
обеспечения лучшей вентиляции (воздухопроницаемости и паропроницаемости).
Капроновое волокно может широко использоваться для выработки тканей
различного назначения, как в чистом виде, так и в сочетании с другими
волокнами. К таким тканям относятся блузочные, платьевые, плащевые,
платьево-костюмные, декоративные и др.
Широко применяется штапельное полиамидное волокно в смеси с другими
волокнами (хлопком, шерстью, вискозным волокном). Использование штапельного
волокна в смеси с другими волокнами позволяет значительно увеличить срок
службы таких изделий. Обычно количество полиамидных волокон в смесках с
другими волокнами не превышает 10—15%, добавление полиамидных волокон в
смеску в таком количестве почти не изменяет гигроскопических свойств
изделий.
Анид и капрон используются для изготовления ковровых изделий, а также
ворсовых тканей, имитирующих мех.
Из полиамидных волокон широко вырабатывают разнообразные технические
изделия: канаты, веревки, нити, сети, фильтры и др.
Полиэфирные волокна (лавсан). Исходным продуктом для производства
полиэфирного волокна лавсан является этиленгликоль и терефталевая кислота,
которая может быть получена из продуктов перегонки нефти (например, ксилола
или толуола). Для производства лавсана терефталевая кислота должна быть
очень чистой. Наличие ее в карбоновых кислотах, представителем которой
является терефталевая кислота, карбоксильных групп иного расположения, чем
в последней кислоте, дает низкоплавкие некристаллизующиеся полимеры, из
которых нельзя получить прочных линейных полимеров.
Производство лавсана непосредственно из терефталевой кислоты не имеет
широкого промышленного распространения, так как ее не удается доступными
способами получить в чистом виде. Поэтому в качестве исходного продукта
берут не свободную терефталевую кислоту, а ее диметиловый эфир.
Технология получения смолы лавсан осуществляется в две стадии: 1)
переэтерификация диметилового эфира терефталевой кислоты этиленгликолем и
2) поликонденсация. В результате переэтерификации диметилового эфира
терефталевой кислоты этиленгликолем получают дигликолевый эфир терефталевой
кислоты:
При реакции поликонденсации дигликолевого эфира терефталевой кислоты
образуется полиэтилентерефталат
Полученный полимер при охлаждении застывает и в виде крошки подается в
прядильные машины для формирования волокна. Формование волокна происходит
по схеме, аналогичной получению капронового волокна: расплав подвергается
фильтрации и продавливается через фильеры, далее следуют намотка и вытяжка,
термофиксация, гофрировка, резка (для штапельного волокна) или намотка на
бобины филаментных нитей. Наиболее важными операциями для волокна лавсан
являются вытяжка и термофиксация. Свежесформированное волокно в горячем
состоянии подвергается вытяжке до 400—600% первоначальной длины, что
придает лучшую ориентацию молекулам и новые свойства волокну.
Термофиксация проводится при температуре 120—150°С в течение 3—5 минут.
Термофиксация повышает устойчивость извитости элементарного волокна, а
также сокращает его усадку в процессе дальнейшей обработки и эксплуатации
готовых изделий.
По внешнему виду волокно лавсан напоминает шерсть. По прочности оно не
уступает полиамидным волокнам. В нормальных условиях полиэфирное волокно
сорбирует всего лишь 0,4% влаги (отсюда понятно, почему прочность волокна
в мокром состоянии не изменяется). Волокно лавсан высокоэластично и
обладает большой упругостью, поэтому для волокна лавсан и получаемых из
него изделий характерна высокая устойчивость к сминаемости.
Усадка волокна лавсан незначительна. Плотность (удельный вес) выше, чем
полиамидного волокна, и составляет 1,38.
Лавсан является термопластичным волокном. По термостойкости он занимает
первое место среди других волокон, применяемых для изготовления изделий
бытового назначения. При температуре 235—245°С лавсан размягчается, а при
температуре 260—265°С плавится. Лавсан переносит обработку сухим горячим
воздухом при температуре 200°С в течение 5 минут. При запаривании в течение
30—60 минут при температуре 135°С волокно теряет до 10% прочности. Лавсан
выдерживает обработку водой под давлением при температуре 130°С в течение
90 минут. При более высокой температуре происходит снижение прочности.
Изделия из волокна лавсан рекомендуется гладить при температуре не выше
130—160°С. При температуре около 200°С утюг будет прилипать к волокну.
Волокно устойчиво к действию кислот и окислителей и особенно к холодным
концентрированным кислотам: серной, соляной и фтористоводородной. Оно
разлагается лишь при действии на него крепких щелочей при высоких
температурах. Прочность к истиранию волокна лавсан выше прочности
вискозного и природных волокон, однако значительно уступает прочности
капронового. По этой причине лавсан нецелесообразно использовать для
чулочно-носочных изделий. Лавсан лучше противостоит действию света и
атмосферных условий, чем полиамидные волокна, поэтому может применяться для
изготовления гардинных и мебельных тканей. Штапельное волокно лавсан хорошо
смешивается с шерстью в пропорциях до 50%. Введение полиэфирного волокна
лавсан в смески с шерстью улучшает свойства таких тканей: увеличивает
прочность, уменьшает сминаемость и усадку. Высокая прочность в мокром
состоянии, малое влагопоглощение и устойчивость к воздействию
микроорганизмов и плесени делают его очень ценным для производства морских
канатов и рыболовных сетей. Указанные свойства позволяют широко применять
лавсан в самых различных отраслях промышленности, и в частности для
производства товаров народного потребления.
Волокно лавсан по внешнему виду и упругости напоминает шерсть, но имеет
при этом малую сминаемость. Вследствие этого полиэфирные волокна находят
широкое применение в производстве костюмных и платьевых шерстяных тканей
гребенного типа. Проведенные практические испытания костюмов из таких
тканей показали, что изделия из шерсти с добавлением лавсана имеют
исключительные преимущества, особенно при носке в сырую погоду.
Высокая обратимая деформация лавсана способствует хорошему сохранению
формы. Костюм из лавсана ненужно часто гладить. Складки на нем не исчезают
даже при смачивании. Изделия, сшитые из таких тканей, длительное время
сохраняют приданную им форму.
Из короткого волокна лавсан можно получить пряжу в чистом виде и в смеси с
другими волокнами.
Основными недостатками лавсана являются пиллингуемость, загрязняемость,
малая гигроскопичность, электрезуемость, плохая окрашиваемость. Однако,
использование в производстве окрашенного в массе волокна, обьемной пряжи и
нитей, а также применение специальных красителей и обработок позволит
устранить эти недостатки.
Полиакрилонитрильные волокна (нитрон). Волокно нитрон вырабатывают из
полиакрилонитрила. Полиакрилонитрил получают на предприятиях химической
промышленности полимеризацией акрилонитрила СН2=СНСN в присутствии
ускорителей реакции (катализаторов). Акрилонитрил получают синтезом из
очень доступного и дешевого сырья этилена или ацетилена и синильной
кислоты. До последнего времени полиакрилонитрильное волокно (нитрон, орлон
и др.) формовали из одного полиакрилонитрила. Однако изделия, получаемые из
полиакрилонитрила в обычных условиях, отличаются хрупкостью и плохо
окрашиваются.
В настоящее время для формования волокна используют сополимеры
акрилонитрила с небольшим количеством другого мономера (винилпиридин,
винилацетат, стирол и др.). Полученные сополимеры обладают большей
гибкостью, эластичностью и лучшей окрашиваемостью.
В последнее время в некоторых странах для формования
полиакрилонитрильного волокна стали использовать не однородный полимерный
материал, а материал состоящий из двух полимеров разнородных по свойствам.
Два разных по свойствам полимера (один—с высокой упругостью, а другой — с
малой) в виде прядильных растворов одновременно подаются при формовании
волокна на фильеры. В результате такого формования получается волокно,
поперечник которого состоит как бы из двух соединенных друг с другом
половинок, обладающих разными свойствами. К волокнам такого типа относится
волокно экслан, обладающее высокой упругостью и эластичностью, способностью
быстро восстанавливать форму, по внешнему виду и по многим свойствам
напоминающее шерсть.
Формование полиакрилонитрильного волокна производится из раствора. В
качестве растворителя применяют диметилформамид. Раствор полиакрилонитрила
в диметилформамиде продавливают через фильеры. В дальнейшем
свежесформированное волокно проходит отделочные операции, подготавливающие
его к текстильной переработке. В производстве нитронового штапельного
волокна или нитей такими операциями являются промывка для удаления
растворителя, отбелка для удаления желтого оттенка волокна, вытягивание
волокна, придание ему извитости, сушка и термофиксация, а также крутка и
перемотка на бобины. В основном нитрон выпускается в виде штапельного
волокна. Для штапельного нитронового волокна формование (прядение),
вытяжка, отделка, сушка, термофиксация, гофрирование и резка ведутся в
одном прядильно-отделочном агрегате. Наиболее важными отделочными
операциями для нитронового волокна, в процессе которых оно приобретает свои
характерные свойства, являются также вытяжка и термофиксация.
В процессе вытяжки макромолекулы термопластичных волокон скользят вдоль
оси волокна в продольном направлении и одновременно укладываются равномерно
по длине и по сечению волокна. Благодаря этому улучшаются эластические
свойства волокна, увеличиваются разрывная прочность, прочность на истирание
и другие физико-механические свойства. Однако для любого волокна существует
оптимальная степень вытягивания, выше которой его физико-механические
свойства ухудшаются. Так, для капронового волокна оптимальное вытягивание
при комнатной температуре равно четырехкратной первоначальной длине, при
повышенной температуре пятикратной, а для нитрона—соответственно 7-12
кратной. Вытянутое нитроновое волокно, как и все термопластичные волокна,
изменяет свои свойства (происходит усадка) при повышении температуры (при
крашении обработке в горячей воде). Для ликвидации этого недостатка
(усадки) нитрон и другие синтетические волокна после вытяжки подвергают
термофиксации. При термофиксации волокно нагревают до определенной
температуры и выдерживают некоторое время, при этом для каждого
синтетического волокна существуют свой верхний температурный предел и время
обработки. В результате тепловой обработки отдельные звенья молекул
сближаются, между ними образуются новые связи, волокно упрочняется и при
дальнейшей переработке не изменяет своих свойств.
Волокно нитрон обладает высокой прочностью, но она несколько ниже, чем у
полиамидного и полиэфирного. Достоинством нитрона является его малая
плотность (1,17г/см3).
Разрывное удлинение нитрона 16—20%. Волокно нитрон и его сополимеры
обладают высоким начальным модулем упругости, т. е. хорошо сопротивляются
при растяжении многократным нагрузкам, благодаря чему внешний вид изделий
из этих волокон после смятия восстанавливается.
При нормальной относительной влажности (65%) волокно
сорбирует из воздуха не более 1% влаги. Волокно нитрон в мокром состоянии
незначительно теряет свою прочность.
Следует отметить, что механические показатели волокна нитрон, а также его
упругие свойства могут изменяться в широких пределах в зависимости от
условий формования (вытяжки и термофиксации), поэтому из одного и того же
прядильного раствора можно получить волокно с различными разрывными
нагрузками (разрывной длиной от 20 до 45 км) и удлинением. Формование
полиакрилонитрильных и других синтетических волокон с разной прочностью и
удлинением зависит от их назначения. Так, для трикотажного производства
получают волокно с меньшей прочностью, но с большим удлинением, для
выработки тканей, наоборот, с большей прочностью, но меньшим удлинением и
т. д.
Устойчивость полиакрилонитрильного волокна к истиранию значительно ниже
(в 5—10 раз), чем полиэфирного и полиамидного, вследствие этого волокно
нитрон не рекомендуется использовать для производства чулочно-носочных и
других изделий.
Под воздействием света и атмосферных условий в течение года природные и
химические волокна почти полностью теряют свою прочность, прочность же
нитрона снижается только на 20%.
Нитрон обладает хорошей устойчивостью к действию минеральных кислот,
обычных органических растворителей, масел и растворов минеральных солей. Он
устойчив к действию разбавленных щелочей, однако концентрированные растворы
щелочи, особенно при нагревании, сравнительно легко его разрушают. Нитрон
устойчив к длительному прогреву при температурах до 150°С. Двухдневный
прогрев волокна при этой температуре не снижает его прочности, однако при
более высоких температурах ткани из волокна нитрон могут усаживаться.
Требуемая температура глаженья таких тканей не выше 100°С. При более
высоких температурах может произойти пожелтение волокна. Так, при
температуре 200°С пожелтение наступает даже при очень непродолжительном
контакте ткани с утюгом. При не очень высокой температуре утюга ткани из
нитрона можно подвергать многократному глаженью, не опасаясь пожелтения.
Изделия из нитрона обладают хорошей стабильностью формы и размеров при
сухих и мокрых обработках. При сжигании волокно сначала плавится, затем
вспыхивает и горит желтым пламенем с копотью. Полиакрилонитрильное волокно
обладает довольно высокой морозостойкостью хотя при температурах ниже минус
25—30 оно становится жестким и хрупким. Нитрон устойчив к действию плесени
и гнилостных бактерий и не поедается насекомыми.
Волокна из полиакрилонитрила мягки и не раздражают кожу, мало сминаются,
но полностью сохраняют складки и плиссе, полученные путем термообработки.
Волокно имеет устойчивый завиток, не свойлачивается в смесках с шерстью и
образует пиллинг в меньшей степени, что в смесях с другими синтетическими
волокнами. Оно хорошо промывается водой и быстро сохнет, хорошо сохраняет
тепло. Стирку изделий из этих тканей можно проводить многократно, при этом
они не теряют первоначального вида. Ткани из нитрона не дают усадки.
Благодаря наличию указанных свойств нитрон можно использовать в
текстильной промышленности: вчистом виде для трикотажного производства, в
смесках с другими волокнами (шерстью, вискозным штапельным волокном) для
шерстяной промышленности. Из нитрона можно изготовлять разнообразные
изделия: пальто, платья, постельное белье, купальные костюмы, занавески,
палатки, паруса и другие изделия. Из волокна нитрон также вырабатывают
искусственный мех с пушистым упругим ворсом.
Полихлорвиниловые волокна (хлорин, ПВХ). Волокно хлорин получается из
полимерного продукта—хлорированного полихлорвинила. При химической
обработке таких веществ как этилен или ацетилен, получают хлорвинил. В
результате реакции полимеризации из хлорвинила и получают полихлорвинил,
который плохо растворяется в обычных растворителях. Одним из способов
повышения растворимости поливинилхлорида является его дополнительное
хлорирование. Полученный таким образом хлорированный полихлорвинил (смола
хлорин) растворим в ацетоне. Формуют волокна хлорина путем продавливания
прядильного раствора через отверстия фильеры в осадительную ванну с водой,
где происходит коагуляция раствора. Для формования применяется 25%-ный
раствор смолы в ацетоне. Нити, выходящие из фильер, поднимаются вверх на
прядильные диски, где они вытягиваются на 150—300%. Затем волокно
подвергается сушке при температуре 60—65°С. Более высокие температуры
применять нельзя, так как происходит значительная усадка волокна,
сопровождающаяся ухудшением физико-механических свойств. После сушки
волокно подвергают кручению и перемотке на бобины. По такой же схеме можно
получить и штапельное волокно хлорин. Перед резкой на штапельки
определенной длины (37—100 мм) жгут проходит через гофрировальную машину,
где волокно приобретает извитость, необходимую для лучшей переработки на
текстильных предприятиях.
Хлориновое волокно по своим свойствам значительно отличается от других
химических волокон. Прочность непрерывного волокна хлорин ниже, чем у
хлопчатобумажной пряжи. Для этого волокна характерна высокая устойчивость к
действию большинства химических реагентов (кислот, щелочей, окислителей).
Даже “царская водка” (смесь азотной и соляной кислот) не производит
действия на хлориновое волокно. Волокно при нормальной влажности воздуха
поглощает не более 0,1—0,15% влаги. Прочность волокна в сухом и мокром
состоянии не изменяется. В пламени не горит, а лишь спекается. Хлорин, так
же как и все синтетические волокна, устойчив против действия
микроорганизмов, бактерий и плесени. К недостаткам его следует отнести
незначительную термостойкость к температурам выше +70°С и ниже —15—20°С,
малую гигроскопичность и неустойчивость к действию света и атмосферных
влияний. При действии света в течение одного месяца волокно теряет половину
разрывной прочности. При температуре ниже —15°С у волокна исчезает
эластичность, оно приобретает жесткость и ломкость.
Волокно хлорин широко применяется в различных отраслях химической
промышленности для изготовления фильтров, спецодежды, сальников и др. Если
ассортимент технических изделий из хлорина сравнительно широк то этого
нельзя сказать в отношении производства бытовых изделий: хлориновое
штапельное волокно нашло применение для изготовления бельевого трикотажа,
используемого для лечебных целей. Такое белье рекомендуется для носки
людям, страдающим радикулитом и ревматизмом. Лечебные свойства белья из
хлоринового волокна заключаются в так называемом трибоэлектрическом
эффекте. При трении волокон между собой и о кожу человека на поверхности
белья накапливаются электростатические заряды, которые благоприятно
воздействуют на организм. Однако указанное белье не вылечивает от болезни,
а лишь снижает болевые ощущения.
Лечебное белье из хлорина хорошо сохраняет тепло, имеет
удовлетворительную носкость, выдерживает частые стирки, быстро сохнет и
почти не поглощает влагу.
Хлориновое волокно может использоваться и в ковровом производстве в
качестве ворсовой нити.
В настоящее время, кроме волокна хлорин, вырабатывают также волокно ПВХ.
Его получают из раствора поливинилхлоридной смолы в диметилформамиде. Этот
метод имеет ряд преимуществ: оборудование для производства волокна
несложное, растворитель—с малой токсичностью, исключена опасность взрывов,
требуется меньше затрат, поэтому себестоимость этого волокна на 30-50%
ниже, чем себестоимость хлорина. Волокно из поливинилхлорида (ПВХ)
характеризуется высокой химической стойкостью, почти не поглощает влагу, не
теряет прочности в мокром виде, не горит, обладает теплопроводностью, не
гниет. Прочность волокна ПВХ несколько выше прочности хлорина.
Указанное волокно может быть использовано для изготовления лечебного
трикотажного белья, фильтровальной тканей, а также в смесках с шерстью в
ковровом производстве.
Для улучшения некоторых свойств волокна хлорин в последнее время стали
вырабатывать сополимерные волокна из смеси хлорина и
ацетилцеллюлозы—ацетохлорин из смеси хлорина и нитроцеллюлозы—винитрон и
др. У волокон ацетохлорин и винитрон удачно сочетаются свойства волокна
хлорин и другого их компонента, поэтому новые волокна характеризуются
высокой температурой размягчения, повышенной гигроскопичностью,
воспламеняемостью и др. Гигроскопичность ацетохлорина в 3—4 раза, а
винитрола в 5—6 раз выше, чем у хлорина. Повышение гидрофильности этих
волокон улучшает их гигиенические свойства и окрашиваемость. Температура
размягчения сополимерных волокон повысилась примерно на 50°С, поэтому в
отличие от изделий из хлорина изделия из ацетохлорина и винитропа могут
подвергаться крашению и другим мокрым обработкам при более высоких
температурах, чем волокно хлорин.
Полиолефиновые волокна. К этой группе волокон следует отнести
полипропиленовое и полиэтиленовое.
Исходным продуктом для синтеза полипропилена является пропилен СHз--
СH=СH2, получаемый в качестве побочного продукта при переработке нефти.
Синтез полипропилена осуществляется в присутствии комплексного
катализатора.
Доступность, невысокая стоимость исходного сырья и высокие физико-
механические показатели полипропилена способствуют широкому применению его
в качестве сырья для волокнообразующих материалов.
Волокно формуется из расплава на машинах специальной конструкции. Для
формования можно также использовать оборудование, предназначенное для
получения гетероцепных волокон (лавсан, капрон). После вытяжки и
соответствующей отделки готовое волокно поступает на переработку.
Наряду с высокими физико-механическими свойствами волокно из
полипропилена отличается небольшой плотностью (0,92 г/см3), поэтому изделия
из него не тонут, в воде; оно обладает стойкостью к действию кислот,
щелочей, микроорганизмов и т. п. Однако волокно из пропилена недостаточно
стойко к действию тепла и света. Этот недостаток устраняют введением и
полимер специальных веществ—ингибиторов, которые предотвращают
преждевременное разрушение волокна.
Полипропиленовое волокно может быть использовано для технических целей:
изготовления не тонущих и не гниющих морских канатов, рыболовных сетей,
фильтровальных, электроизоляционных и других тканей, декоративных и
обивочных материалов (особенно в автомобильной промышленности для обивки
сидений); волокно в чистом виде и в смеси с другими химическими волокнами
может применяться для изготовления товаров народного потребления: трикотажа
и тканей.
Полиэтиленовое волокно получают из полимера полиэтилена—продукта,
образующегося при полимеризации газа этилена. Непрерывные комплексные нити
или штапельные волокна формуют из размягченной смолы путем продавливания
через отверстия фильеры. Полиэтиленовое волокно легкое (плотность 0,94
г/см3), не гниет, характеризуется высокими физико-механическими
показателями (прочность в сухом и мокром состоянии 50-55 км разрывной
длины), температура плавления меньше (130—135°С), чем полипропиленового
волокна. В основном это волокно используется для технических целей и в
меньшем количестве для изготовления товаров народного потребления (ковры,
плащевые ткани и другие изделия).
Поливинилспиртовые волокна (винол). Поливинилспиртовые волокна (винол)
получают из поливинилового спирта , являющегося продуктом переработки
ацетилена и уксусной
кислоты. Винол водонерастворим и не дает усадки в горячей воде. Винол,
содержащий большое количество гидроксильных групп, также легко поддается
модификации с получением ионообменных, бактерицидных и волокон других
видов.
Благодаря высокой гигроскопичности штапельное волокно из винола
применяется для выработки
тканей не только в чистом виде, но и в смеси с хлопком и вискозным
волокном. Волокно винол найдет применение для обработки брезентов, канатов,
рыболовных сетей, транспортных лент и других технических изделий. Изделия
из винола отличаются высокой износоустойчивостью, способны подвергаться
горячей утюжке, сохранять форму и размеры при горячих влажных обработках,
быстро высыхают. Химическая природа волокна обусловливает стойкость к
действию кислот, щелочей, к органическим растворителям, микроорганизмам,
светопогоде и другим воздействиям. Винол—почти единственное волокно,
которому может быть придано свойство водорастворимости.
Литература: “Химические волокна” Л. А. Черных Москва 1979г.
-----------------------
1 2
