Хімічні волокна

Хімічні волокна.

Волокна, отримані з органічних природних і синтетичних полімерів називаються хімічними волокнами. Залежно від виду вихідного сировини хімічне волокно поділяються на синтетичні (з синтетичних полімерів) і штучні (з природних полімерів). Іноді до хімічним волокнам відносять також волокна, отримані з неорганічних сполук (скляні, металеві, базальтові, кварцові). Хімічні волокна випускають у промисловості як: 1) моноволокна (одиночне волокно великий довгі); 2) штапельного волокна (короткі відтинки тонких волокон); 3) филаментных ниток (пучок що з значної частини і дуже довгих волокон, сполучених із засобів крутки). Филаментные нитки в залежність від призначення поділяються на текстильні і технічні, чи кордные нитки (більш товсті нитки підвищеної міці й крутки).

Історична довідка. Можливість отримання хімічних волокон з різних речовин (клей, смоли) передвіщалася ще 17 і 18 століттях, але лише 1853 англієць Аудемарс вперше запропонував плісень нескінченні тонкі нитки з розчину нитроцеллюлозы в суміші спирту з ефіром, а 1891 французький інженер І. де Шардонне вперше організував випуск подібних ниток в виробничому масштабі. Відтоді почалося швидке розвиток виробництва хімічних волокон. У 1896 освоєно виробництво медноаммиачного волокна з розчинів целюлози в суміші водного аміаку і гідроокису міді. У 1893 англійцями Кросом, Бивеном і Бидлом запропонований спосіб отримання віскозних волокон з водно-щелочных розчинів ксантогената целюлози, осуществлённый в промисловому масштабі в 1905. У 1918 -1920 розроблений засіб виробництва ацетатного волокна з розчину частково омылённой ацетилцеллюлозы в ацетоні, а 1935 організовано виробництво білкових волокон з молочного казеїну. Виробництво синтетичних волокон почалося з випуску 1932 поливинилхлоридного волокна (Німеччина). У 1940 в промисловому масштабі выпушено найвідоміше синтетичне волокно — полиамидное (США). Виробництво в промисловому масштабі поліефірних, полиакрилонитрильных і полиолефиновых синтетичних волокон здійснено в 1954 -1960.

Властивості. Хімічні волокна часто мають високої розривної міцністю [до 1200 Мн/м2 (120кгс/мм2)], отже разрывным подовженням, хорошою формоустойчивостью, несминаемостью, високу стійкість до багаторазовим і знакопеременным нагружениям, стійкістю до дій світла, вологи цвілі, бактерій, хемоі термостойкостью. Фізико-механічні і фізико-хімічні властивість хімічних волокон можна змінювати у процесах формування, витягування, обробки й теплової обробки, і навіть шляхом модифікації як вихідного сировини (полімеру), і самого волокна. Це дозволяє створювати навіть у одного вихідного волокнообразующего полімеру хімічне волокно які мають різноманітними текстильними та інші властивостями (таблиця). Хімічні волокна можна залучити до сумішах з природними волокнами під час виготовлення нових асортиментів текстильних виробів, значно поліпшуючи якість і зовнішній вигляд последних.

Про з зв про в зв и е з в про і з тонн на, а x і метрів і год е з до і x в про л про до про зв | | | Міцність | Подовження,| |Влагопо-| | |Пліт| |% |Набух|глощение| |Вигляд волокна |ност| | |а |при 20 З| | |т | | |ние в|и | | |г/см| | |воде,|65%относ| | |3 | | |% |іт | | | | | | |влажност| | | | | | |і,% | | | |Сухого| |волокна| | | | | | | |волокн|мокрог|в |сухого|мокрог| | | | | |а |про | | |про | | | | | |кгс/мм|волокн|петле |волокн|волокн| | | | | |2 |а | |а |а | | | | | | | % від | | | | | | | | |міцності | | | | | | | | |сухого | | | | | |І з до у з з тонн на е зв зв и е в про л про до зв, а | |Ацетатное (текст.|1.32|16−18 |65 |85 |25−35 |35−45 |20−25|6,5 | |Нитка) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |Триацетатное | | | | | | | | | |штапельн. волок. |1,30|14−23 |70 |85 |22−28 |30−40 |12−18|4.0 | |Вискозные | | | | | | | | | |волокна: |1,52|32−37 |55 |35 |15−23 |19−28 |95−12|13.0 | |штапельн. звичайне| | |75 |40 |19−28 |25−29 |0 |12,0 | | |1,52|50−60 |65 |25 |5−15 |7−20 |62−65|12,0 | |штапельн.высокопр| | |55 |45 |15−23 |19−28 | |13,0 | |очна |1,52|50−82 |80 |35 |12−16 |20−27 |55−90|13,0 | |штапельн.высокомо| | | | | | | | | |дуль. |1,52|32−37 | | | | |95−12| | |текст.нить | |45−82 | | | | |0 | | |звичайна |1,52| | | | | |65−70| | |текст. нитку | | | | | | | | | |высокопрочн. | | | | | | | | | |Медноаммиачные | | | | | | | | | |волокна: | | | | | | | | | |штапельное |1,52|21−26 |65 |70 |30−40 |35−50 |100 |12,5 | |волокно | |23−32 |65 |75 |10−17 |15−30 |100 |12,5 | |текст. нитку |1,52| | | | | | | | |З повагою та зв т е т і год е з до і е в про л про до зв, а | |Полиамидные (капро| | | | | | | | | |зв): |1,14|46−64 |85−90 |85 |30−45 |32−47 |10−12|4,5 | |текст. нитку | |74−82 | |80 |15−20 |16−21 | |4,5 | |звичайна |1,14|41−62 |85−90 |75 |45−75 | |9−10 |4,5 | |те, | | |80−90 | | | |10−12| | |высокопрочная |1,14| | | | | | | | |штапельное | | | | | | | | | |волокно | | | | | | | | | |Полиэфирное (лавса| | | | | | | | | |зв): |1,38|52−62 |100 |90 |18−30 |18−30 |3−5 |0,35 | |текст. нитку | |80−100|100 |80 |8−15 |8−15 |3−5 |0,35 | |звичайна |1,38| |100 |40−80 |20−30 |20−30 |3−5 |0,35 | |те, | |40−58 | | | | | | | |высокопрочная |1,38| | | | | | | | |штапельное | | | | | | | | | |волокно | | | | | | | | | |Полиакрилонитрил.| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |(нитрон) |1,17|46−56 |95 |72 |16−17 |16−17 |2 |0,9 | |технич. нитку | |21−32 |90 |70 |20−60 |20−60 |5−6 |1,0 | |штапельное |1,17| | | | | | | | |волокно | | | | | | | | | |Поливинилспиртово| | | | | | | | | |е |1,30|47−70 |80 |35 |20−25 |20−25 |25 |3,4 | |штапельное | | | | | | | | | |волокно | | | | | | | | | |Поливинилхлоридно| | | | | | | | | |е |1,38|11−16 |100 |60−90 |23−180|23−180|0 |0 | |штапельное | | | | | | | | | |волокно | | | | | | | | | |Полипропиленовое | | | | | | | | | |волокно: | | | | | | | | | |текст. нитку |0,90|30−65 |100 |80 |15−30 |15−30 |0 |0 | |штапельное | |30−49 |100 |90 |20−40 |20−40 |0 |0 | |волокно |0,90| | | | | | | | |Полиуретановая | | | | | | | | | |нитку |1,0 |5−10 |100 |100 |500−10|500−10|- |1,0 | |(спандекс) | | | | |00 |00 | | |.

Виробництво. Для виробництва хімічних волокон із великої числа існуючих полімерів застосовують лише ті, які з гнучких і довгих макромолекул, лінійних чи слаборазветвлённых, мають досить високу молекулярну масу чуток і у змозі плавиться без розкладання чи розчинятися в доступних розчинниках. Такі полімери прийнято називати волокнообразующими. Процес складається з таких операцій: 1) приготування прядильних розчинів чи розплавів; 2) формування волокна; 3) обробки сформованого волокна.

Приготування прядильних розчинів (розплавів) починають із перекладу вихідного полімеру в вязкотекучее стан (розчин чи розплав). Потім розчин (розплав) очищають від механічних домішок і повітряних бульбашок і вводять у них різні добавки для термочи светостабилизации волокон, їх матировки тощо. п. Підготовлений т. про. Розчин чи розплав подається на прядильную машину на формування волокон.

Формування волокон залежить від продавлюванні прядильного розчину (розплаву) через дрібні отвори фильеры у середу, що викликає затвердіння полімеру як тонких волокон. Залежно від призначення і товщини формованого волокна кількість отворів та його діаметр в філь'єрі можуть бути різними. При формуванні хімічних волокон з розплаву полімеру (наприклад, поліамідних волокон) середовищем викликає затвердіння полімеру, служить холодний повітря. Якщо формування проводять з розчину полімеру в летучому розчиннику (наприклад, для ацетатных волокон), такий середовищем є гаряче повітря, у якому розчинник випаровується. При формуванні волокна з розчину полімеру в нелетучем розчиннику (наприклад, вискозного волокна) нитки затвердевают, потрапляючи після фильеры в спеціальний розчин, у якому різні реагенти, т. зв. осадительную ванну («мокрий» спосіб формування). Швидкість формування залежить від товщини та призначення волокон, і навіть від методу формування. При формуванні з розплаву швидкість сягає 600−1200 м/мин, з розчину по «сухому» способу — 300−600 м/мин, по «мокрому» способу — 30−130 м/мин. Прядіння розчин (розплав) у процесі перетворення струминок в’язкому рідини в тонкі волокна одночасно витягується (фильерная витяжка). У деяких випадках волокно додатково витягується одразу після виходу з прядильної машини (пластификационная витяжка), що зумовлює збільшення міцності хімічних волокон і поліпшення їх текстильних свойств.

Обличкування хімічних волокон залежить від обробці свежесформованных волокон різними реагентами. Характер опоряджувальних операцій залежить від умови формування та виду волокна. У цьому з волокон видаляються низькомолекулярні сполуки (приміром, із поліамідних волокон), розчинники (приміром, із полиакрилонитрильных волокон), відмиваються кислоти, солі та інші речовини, увлекаемые волокнами з осадительной ванни (наприклад вискозными волокнами). Щоб надати волокнам таких властивостей, як м’якість, підвищену ковзання, поверхнева склеиваемость одиночних волокон та інших., їх кількість після промивання і очищення піддають авиважной обробці чи замасливанию. Потім волокна сушать на сушильних роликах, циліндрах чи сушильних камерах. Після обробки і сушіння деякі хімічне волокно піддають додаткової теплову обробку — термофиксации (зазвичай, у натягнутому стані при 100−180 З), внаслідок якої стабілізується форма пряжі, і навіть знижується наступна усадка як самих волокон, і виробів із них ось час сухих і мокрих обробок при підвищених температурах.

Світове виробництво хімічних волокон розвивається швидкими темпами. Це, насамперед, економічними причинами (менші витрати праці та капітальних вкладень) і високим якістю хімічних волокон проти природними волокнами. У 1968 світове виробництво хімічних волокон досягало 36% (7,287 млн. т) від обсягу всіх видів волокон. Хімічні волокна у різних галузях в значною мірою витісняють натуральний щёлк, лён і навіть шерсть. Передбачається, що 2000 року виробництво хімічних волокон досягне 20 млн. тонн на рік і зрівняється з обсягом виробництва природних волокон.

Штучні волокна Штучні волокна це хімічне волокно отримані з природних органічних полімерів. До штучним волокнам ставляться вискозные волокна, медноаммиачные волокна, ацетатні волокна, білкові штучні волокна. Вискозные і медноаммиачные волокна, які з гидратцеллюлозы, називаються також гидратцеллюлозными. Сырьём для віскозних, медноаммиачных і ацетатных волокон служить целюлоза, що виділятимуться з деревини; медноаммиачные і ацетатні волокна часто отримують з бавовняної целюлози (бавовняного пуху і подпушника). Для отримання білкових волокон використовують білки рослинного й тваринного походження (наприклад, зеин, казеїн). Штучні волокна формують з розчинів полімерів по сухому чи мокрому способу і випускають як текстильної чи кордной нитки, а також штапельного волокна. (Докладно про методи отримання штучних волокон див. Хімічні волокна.) до недоліків віскозних, медноаммиачных і білкових волокон ставляться значні втрати міцності в мокрому стані і легка сминаемость. Проте завдяки хорошим гігієнічним властивостями, дешевизні і доступності вихідного сировини виробництво вискозного волокна продовжує розвиватися. Росте також випуск ацетатных волокон, які мають поруч цінних якостей (насминаемость, хороший зовнішній вигляд). Білкові волокна виробляються потроху й випуск їх поступово уменьшается.

Світове виробництво штучних волокон 1968;го становила 3527,2 тис. т Вперше випуск штучних волокон в промисловому масштабі організований 1891 року у Франции.

Синтетичні волокна.

Синтетичні волокна це хімічне волокно, отримані з синтетичних полімерів. Синтетичні волокна формують або з розплаву полімеру (поліаміду, полиэфира, полиолефина), або з розчину полімеру (полиакрилонитрила, полівінілхлориду, поливинилового спирту) по сухому чи мокрому методу.

Синтетичні волокна випускають як текстильних і кордонных ниток, моноволокна, і навіть штапельного волокна. Розмаїття властивостей вихідних синтетичних полімерів дає змогу отримувати синтетичні волокна з різними властивостями, тоді як варіювати властивості штучних волокон дуже обмежені, оскільки з їхньою формують практично вже з полімеру (целюлози чи її похідних). Синтетичні волокна характеризуються міцні, водостойкостью, зносостійкості, еластичність й сталістю до дії хімічних реагентів. Виробництво синтетичних волокон розвивається швидшими темпами, ніж виробництво штучних волокон. Це доступністю вихідного сировини й швидким розвитком сировинної бази, меншою трудоёмкостью виробництва процесів і особливо розмаїттям властивостей і високим якістю синтетичних волокон. У зв’язку з цим синтетичні волокна поступово витісняють як натуральні, а й штучні волокна у виробництві деяких товарів народного споживання і технічних изделий.

У 1968 світова продукція синтетичних волокон становило 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. до й Германии.

1) Технологія виробництва хімічних волокон, Москва, 1965. 2) Характеристика хімічних волокон. Довідник, Москва, 1966. 3) Роговин З. А., основи хімії і технології виробництва хімічних волокон.

3 видання, т.1−2, 1964.

Реферат по химии.

ТЕМА: Химические,.

Искусственные,.

Синтетичні волокна.

Чернов Євген 11"б".

Перм 1999.