Синтетичні волокна. Синтетичне полиамидное волокно
Синтетичні волокна почали вироблятися промисловим способом в 1938 році. На даний момент їх існує вже кілька десятків видів. Для всіх них спільним є те, що вихідною речовиною служать низькомолекулярні сполуки, які перетворюються в полімери допомогою хімічного синтезу. Розчиненням або плавленням отриманих полімерів здійснюється приготування формувального або прядильного розчину. Їх формують з розчину або розплаву, а їх вже потім піддають обробці.
Зміст
Різновиди
Залежно від особливостей, якими характеризується будова макромолекул, синтетичні волокна прийнято поділяти на гетероцепні і карбоцепні. До перших відносять ті, що отримані з полімерів, в чиїх макромолекулах, крім вуглецю, присутні і інші елементи - азот, сірка, кисень та інші. Сюди відносять поліефірні, поліуретанові, поліамідні і полісечовини. Карбоцепні синтетичні волокна характеризуються тим, що основна ланцюг у них збудована з атомів вуглецю. До цієї групи відносять полівінілхлоридні, поліакрілнітрільное, поліолефінові, Полівінілспіртовиє і фторосодержащіе.
Синтетичні волокна
Полімери, що служать основою для отримання гетероланцюгових волокон, виходять за допомогою поліконденсації, а продукт формується з розплавів. Карбоцепні виходять за допомогою ланцюгової полімеризації, а формування відбувається зазвичай з розчинів, у рідких випадках з розплавів. Можна розглянути якесь одне синтетичне полиамидное волокно, яке отримало назву сіблон.
Створення і застосування
Таке слово, як сіблон, для багатьох виявляється абсолютно незнайомим, проте раніше на ярличках одягу можна було бачити абревіатуру ВВМ, під якою ховалося віскозне високомодульний волокно. Тоді виробникам здавалося, що така назва буде виглядати симпатичніше, ніж сіблон, яке могло асоціюватися з нейлоном і капроном. Виробництво синтетичних волокон цього типу здійснюється з ялинки, як би казково це не виглядало.
Штучні синтетичні волокна
Особливості
З'явився сіблон на початку 70-х років минулого століття. Він являє собою вдосконалену віскозу. На першому етапі здійснюється отримання з деревини целюлози, її виділяють в чистому вигляді. Найбільше її кількість міститься в бавовні - близько 98%, але з волокон бавовнику і без цього виходять відмінні нитки. Тому для вироблення целюлози частіше використовується деревина, зокрема хвойна, де її міститься 40-50%, а решта - це непотрібні компоненти. Від них вимагається позбавлятися в процесі виробництва синтетичних волокон.
Синтетичні полиамидное волокно
Процес створення
Синтетично волокна проводяться поетапно. На першому етапі здійснюється процес варіння, під час якої з деревної стружки всі зайві речовини переміщаються в розчин, а також проводиться розбивка довгих полімерних ланцюжків на окремі фрагменти. Природно, тут не обходиться тільки гарячою водою, виробляються добавки різних реагентів: Натрон та інших. Тільки варіння з додаванням сульфатів дозволяє отримати целюлозу, яка придатна для виробництва сіблона, так як в ній залишається менше домішок.
Коли целюлоза вже виварити, її відправляють на відбілювання, сушіння і пресування, а потім переміщають туди, де в ній є необхідність - це виробництво паперу, целофану, картону та волокон, тобто основне виробництво. Що ж з нею далі відбувається?
Синтетичні волокна хімія
Подальша обробка
Якщо потрібно отримати синтетичні і натуральні волокна, то спочатку потрібно приготувати прядильний розчин. Целюлоза являє собою тверду речовину, яке непросто розчинити. Тому зазвичай її перетворюють на розчинний у воді ефір дитиоугольной кислоти. Процес перетворення в ця речовина є досить тривалим. Спочатку проводиться обробка целюлози гарячої лугом з подальшим віджиманням, в розчин при цьому переходять непотрібні елементи. Після віджимання маса подрібнюється, а потім поміщається в спеціальні камери, де починається предсозреванія - відбувається вкорочення молекул целюлози майже вдвічі за рахунок окисної деструкції. Далі відбувається реакція лужної целюлози з сірковуглецем, що дозволяє отримати ксантогенат. Це маса оранжевого кольору, схожа на тісто, ефір дитиоугольной кислоти і вихідної речовини. Цей розчин за його в'язкість отримав назву "віскоза".
Далі відбувається фільтрування для видалення останніх домішок. Випускається розчинений повітря за допомогою «скипання» ефіру у вакуумі. Всі ці операції призводять до того, що ксантогенат стає схожий на молодий мед - жовтий і тягучий. На цьому прядильний розчин повністю готовий.
Властивості синтетичних волокон
Отримання волокон
Розчин продавлюється через фільєри. Штучні синтетичні волокна не просто прядуть традиційним способом. Цю операцію складно порівняти з простою текстильної, правильніше буде сказати, що це хімічної процес, що дозволяє мільйонам цівок рідкої віскози стати твердими волокнами. На території Росії з целюлози виходить віскоза і сіблон. Другий тип волокна в півтора рази міцніше першого, характеризується більшою стійкістю до лугів, тканини з нього відрізняються гигроскопичностью, меншим ступенем усадки і зминання. А відмінності в процесах виробництва віскози і сіблона з'являються в той момент, коли в осадительной ванній після фильер виявляються тільки що "народилися" синтетичні волокна.
Виробництво синтетичних волокон
Хімія в допомогу
Для отримання віскози в ванну наливається сірчана кислота. Вона призначена для розкладання ефіру, завдяки чому виходять чисто целюлозні волокна. При необхідності отримання сіблона в ванну додають сульфат цинку, частково надає перешкоду гідролізу ефіру, тому в нитках буде міститися залишковий ксантогенат. І що ж це дає? Далі волокна піддаються розтягуванню і формуванню. Коли в полімерних волокнах є залишки ксантогенату, виходить витягнути полімерні целюлозні ланцюжка уздовж осі волокна, а не розташувати їх хаотично, що характерно для звичайної віскози. Після витяжки палять з волокон розрізають на шпателькі довжиною 2-10 міліметрів. Після ще кількох процедур здійснюється прессовка волокон в стоси. Тонни деревини достатньо для отримання 500 кілограм целюлози, з якої буде випущено 400 кілограм волокна сіблона. Прядіння целюлози здійснюється приблизно дві доби.
Що далі роблять з сіблоном?
У вісімдесятих роках ці синтетичні волокна використовувалися в якості добавок до бавовни, щоб нитки пряли краще і не рвалися. З сіблона робили підкладки під штучну шкіру, а також використовували його при виробництві виробів з азбесту. Тоді технологи не були зацікавлені в створенні чогось нового, потрібно якомога більше волокна для реалізації задуманого.
А на Заході в ті часи високомодульні віскозні волокна використовувалися для виробництва тканин, які відрізнялися дешевизною і міцністю в порівнянні з бавовняними, але при цьому добре вбирали вологу і дихали. Зараз у Росії не залишилося власних бавовняних регіонів, тому на сіблон покладаються великі надії. Тільки попит на нього поки не особливо великий, так як тканини і одяг вітчизняного виробництва зараз майже ніхто не купує.
Полімерні волокна
Їх прийнято поділяти на природні, синтетичні і штучні. Природні являють собою ті волокна, освіта яких здійснюється в натуральних умовах. Їх прийнято класифікувати за походженням, яке визначає їх хімічний склад, на тваринні і рослинні. Перші складаються з білка, а саме каротину. Це шовк і вовна. Другі складаються з целюлози, лігніну і геміцелюлози.
Штучні синтетичні волокна виходять за допомогою хімічної переробки полімерів, існуючих у природі. До них прийнято відносити ацетатні, віскозні, альгінатние і білкові волокна. В якості сировини для їх отримання служать сульфатна або сульфитная деревна целюлоза. Випуск штучних волокон здійснюється у вигляді текстильних і кордних ниток, а також у вигляді штапельного волокна, яке переробляється разом з іншими волокнами в процесі виробництва різних тканин.
Синтетичні і натуральні волокна
Синтетичне полиамидное волокно виходить з полімерів, виведених штучно. В якості вихідної сировини в такому процесові використовуються полімерні волокна, сформовані з гнучких макромолекул слаборазветвленние або лінійної структури, що володіють значною масою - більше 15 000 атомних одиниць маси, а також дуже вузьким молекулярно-масовим розподілом. Залежно від типу синтетичні волокна здатні володіти високим ступенем міцності, значною величиною по відношенню до подовження, еластичністю, стійкістю до множинних навантажень, малими залишковими деформації і швидким відновленням після зняття навантаження. Саме тому крім використання в текстилі їм знайшли застосування в якості армуючих елементів під час виготовлення композитів, і все це дозволили зробити особливі властивості синтетичних волокон.
Висновок
В останні кілька років можна спостерігати дуже стійке зростання кількості досягнень у сфері розробки нових полімерних волокон, зокрема, пара-арамідних, поліетиленових, термостійких, комбінованих, структура яких - ядро-оболонка, гетероциклічних полімерів, в які включені різні частинки, наприклад, срібло або інші метали. Тепер матеріал нейлон - це вже не верх інженерної думки, так як зараз існує величезна кількість нових волокон.