хімічні волокна, одержувані з синтетичних полімерів. Синтетичні волокна формують або з розплаву полімеру (поліаміду, поліефіру, поліолефіну), або з розчину полімеру (полиакрилонитрила, полівінілхлориду, полівінілового спирту) по сухому або мокрому методу. Синтетичні волокна випускають у вигляді текстильних і кордних ниток, моноволокна, а також штапельного волокна. Різноманітність властивостей вихідних синтетичних полімерів дозволяє отримувати синтетичні волокна з різними властивостями, тоді як можливості варіювати властивості штучних волокон дуже обмежені, оскільки їх формують практично з одного полімеру (целюлози або її похідних).
Синтетичні волокна характеризуються високою міцністю, водостійкістю, зносостійкістю, еластичністю і стійкістю до дії хімічних реагентів.
З 1931 року крім бутадиенового каучуку, синтетичних волокон і полімерів ще не було, а для виготовлення волокон використовувалися єдино відомі тоді матеріали на основі природного полімеру — целюлози.
Революційні зміни настали на початку 60-х років, коли після оголошення відомої програми хімізації народного господарства промисловість нашої країни почала освоювати виробництво волокон на основі поликапроамида, поліефірів, поліетилену, полиакрилонитрила, поліпропілену та інших полімерів.
Тоді полімери вважали лише дешевими замінниками дефіцитного природного сировини — бавовни, шовку, вовни. Але незабаром прийшло розуміння того, що полімери і волокна на їх основі часом краще традиційно використовуваних природних матеріалів — вони легше, міцніше, більш жаростійкі, здатні працювати в агресивних середовищах. Тому всі свої зусилля хіміки і технологи направили на створення нових полімерів, що володіють високими експлуатаційними характеристиками, і методів їх переробки. І досягли в цій справі результатів, часом переважаючих результати аналогічної діяльності відомих зарубіжних фірм.
На початку 70-х за кордоном з’явилися вражаючі уяву своєю міцністю волокна кевлар (США), дещо пізніше — тварон (Нідерланди), технора (Японія) та інші, виготовлені з полімерів ароматичного низки, отримали збірне назва арамидов. На основі таких волокон були створені різні композиційні матеріали, які стали успішно застосовувати для виготовлення відповідальних деталей літаків і ракет, а також шинного корду, бронежилетів, вогнезахисної одягу, канатів, приводних ременів, транспортерних стрічок і безлічі інших виробів.
Штучні та синтетичні волокна
... матеріалів, називаються штучними, а ті, що добувають із синтетичних полімерів,— синтетичними. Штучні й синтетичні волокна об’єднуються в одну групу хімічних волокон, бо при добуванні і тих і інших, на ... можуть переміщатися і розміщуватися в тому чи іншому потрібному порядку. Щоб добути волокна, розчин полімеру продавлюють крізь фільєри — ковпачки з численними отворами (мал 52). Тонкі струмені ...
Ці волокна широко рекламувалися у світовій пресі. Однак тільки вузькому колу фахівців відомо, що в ті ж роки російські хіміки і технологи самостійно створили арамидное волокно терлон, що не уступає по своїх властивостях зарубіжним аналогам. А потім тут же були розроблені методи отримання волокон СВМ і армос, міцність яких перевищує міцність кевлара в півтора рази, а питома міцність (тобто міцність, віднесена до одиниці ваги) перевершує міцність високолегованої сталі в 10-13 разів! І якщо міцність стали розрив становить 160-220 кг / мм 2, то зараз активно ведуться роботи по створенню полімерного волокна з міцністю до 600 кг / мм2.
Інший клас полімерів, придатних для отримання високоміцних волокон — рідкокристалічні ароматичні поліефіри, тобто полімери, які мають властивості кристалів в рідкому стані. Волокнам на їх основі властиві не тільки гідності арамідних волокон, але ще й висока радіаційна стійкість, а також стійкість до впливу неорганічних кислот і різних органічних розчинників. Це ідеальний матеріал для армування гуми і створення високонаповнених композитів; на його основі створені зразки світловодів, якість яких відповідає вищому світовому рівню. А найближче завдання — створення так званих молекулярних композитів, тобто композиційних матеріалів, у яких армирующими компонентами служать самі молекули рідкокристалічних полімерів.
Молекули звичайних полімерів містять, крім вуглецю, ще й атоми інших елементів — водню, кисню, азоту. Але зараз розроблені методи отримання волокон, що представляють собою, по суті справи, чистий полімерний вуглець. Такі волокна мають рекордну міцністю (понад 700 кг / мм2) і жорсткістю, а також надзвичайно малими коефіцієнтами термічного розширення, високою стійкістю до зносу і корозії, до впливу високих температур і радіації. Це дозволяє успішно використовувати їх для виготовлення композиційних матеріалів — углепластиков, застосовуваних в найвідповідальніших конструкційних вузлах швидкісних літаків, ракет і космічних апаратів.
Застосування вуглепластика виявляється економічно дуже вигідним. На одиницю ваги виготовленого з нього вироби потрібно затратити в 3 рази менше енергії, ніж на виріб зі сталі, і в 20 разів менше, ніж з титану. Тонна вуглепластика може замінити 10-20 тонн високолегованої сталі. Турбіна насоса, виготовлена ??з вуглепластику і придатна для перекачування мінеральних кислот при температурах до 150оС, виявляється вдвічі дешевшим і є шість разів довше. Зменшується і трудомісткість виготовлення деталей складної конфігурації.
Виробництво синтетичних волокон розвивається більш швидкими темпами, ніж виробництво штучних волокон. Це пояснюється доступністю вихідної сировини і швидким розвитком сировинної бази, меншою трудомісткістю виробничих процесів і особливо різноманітністю властивостей і високою якістю синтетичних волокон. У зв’язку з цим синтетичні волокна поступово витісняють не тільки натуральні, але і штучні волокна у виробництві деяких товарів народного споживання і технічних виробів.
Природні і синтетичні волокна
... би зморщені, випрямляються і розташовуються по осі волокна. Від цього міцність волокна сильно зростає. Довгі ланцюжки молекул іншого синтетичного волокна - капрону, що є винаходом радянських учених, - побудовані ... складають не природні високомолекулярні речовини, а синтетичні полімери. Одними з перших синтетичних волокон стали відомі нейлон, анид і капрон. Речовини, що утворять ці волокна, по своїй ...
В 1968 світове виробництво синтетичних волокон склало 3760,3 тис. Т (близько 51,6% від загального випуску хімічних волокон).
Вперше випуск синтетичних волокон в промисловому масштабі організований середині 30-х рр. 20 в. в США та Німеччині.
Капрон
Волокно з поліамідних смол називають в нашій країні капрон і анид, якістю своїм вони майже не відрізняються один від іншого.
Капрон або капроновое волокно — біло-прозоре, дуже міцне речовина. Еластичність капрону на багато вище шовку. Капрон відноситься до поліамідним волокнам. Капрон виготовляється синтетичним шляхом на наших фабриках і з наших матеріалів. Вихідна сировина — похідні амінокислот. Капрон можна розглядати як продукт внутримолекулярного взаємодія карбоксильної групи і аміногрупи молекули 6-аминогексановой кислоти:
Спрощено перетворення капролактаму в полімер, з якого виробляють капроновое волокно, можна подати так:
Капролактам у присутності води перетворюється на 6-аминогексановой кислоту, молекули якої реагують один з одним. В результаті цієї реакції утворюється високомолекулярна речовина, макромолекули якого мають лінійну структуру. Окремі ланки полімеру є залишками 6-аминогексановой кислоти. Полімер являє собою смолу. Для отримання волокон її плавлять, пропускають через фільєри. Струмені полімеру охолоджуються потоком холодного повітря і перетворюються на волоконця, при скручуванні якого утворюються нитки.
Після цього капрон піддається додаткової хімічній обробці. Міцність капрону залежить від технології і ретельності виробництва. Остаточно вироблений капрон біло-прозорий і дуже міцний матеріал. Навіть капронова нитка, діаметром 0,1 міліметра витримує 0,55 кілограмів.
За кордоном синтетичне волокно типу капрон іменується перлон і нейлон. Капрон виробляється кількох сортів; кришталево-прозорий капрон більш міцний, ніж непрозорий з мутно-жовтуватим або молочним відтінком.
Поряд з високою міцністю капронові волокна характеризуються стійкістю до стирання, дії багаторазової деформації (вигинів).
Капронові волокна не вбирають вологу, тому не втрачають міцності у вологому стані. Але у капронового волокна є й недоліки. Воно малоустойчиво до дії кислот — макромолекули капрону піддаються гідролізу за місцем амідних зв’язків. Порівняно невелика і теплостійкість капрону. при нагріванні його міцність знижується, при 2150С відбувається плавлення.
Вироби з капрону, і в поєднанні з капроном, стали вже звичними в нашому побуті. З капронових ниток шиють одяг, яка коштує набагато дешевше, ніж одяг з натуральних природних матеріалів. З капрону роблять рибальські мережі, волосінь, фільтрувальні матеріали, кордну тканину. З кордної тканини роблять каркаси авто-і авіапокришек. Шини з кордом з капрону більш зносостійкі, ніж шини з віскозним і х / б кордом. Капронова смола використовується для отримання пластмас, з яких виготовляють різні деталь машин, шестерні, вкладиші для підшипників і т.д. Російська промисловість виробляє штучне волокно ще більш міцне, ніж капрон, наприклад надміцний ацетатний шовк, який своєю міцністю перевершує сталевий дріт. Цей шовк на один квадратний міліметр витримує 126 кг, а сталевий дріт — 110 кг.
Лавсан
Штучні та синтетичні волокна (2)
... речовини, а синтетичні полімери. Одними з перших синтетичних волокон стали відомі нейлон, анид і капрон. Речовини, що утворять ці волокна, по ... Особливої міцністю володіє ацетатне волокно. За цим способом лінт обробляють сумішшю оцтової кислоти CH3COOH та оцтового ангідриду (CH3CO) 2O ... машин з її готують шовкові нитки. Відомі й інші штучні . З принципом одержання одного з них легко познайомитися ...
Лавсан (поліетилентерефталат) — представник поліефірів. Це продукт поліконденсації двухатомного спирту етиленгліколю HO-CH2CH2-OH і двухосновной кислоти — терефталевої (1,4-бензолдікарбоновой) кислоти HOOC-C6H4-COOH (зазвичай використовується не сама терефталевая кислота, а її диметиловий ефір).
Полімер відноситься до лінійних поліефіру і виходить у вигляді смоли. Наявність регулярно розташованих по ланцюга макромолекули полярних груп-О-СО-призводить до посилення міжмолекулярних взаємодій, надаючи полимеру жорсткість. Макромолекули в ньому розташовані безладно, в волокні ж вони повинні бути орієнтовані уздовж його осі, щоб воно набуло необхідну міцність. З цією метою
