Человек долгое время широко использует природные волокнистые материалы с льна, хлопка, конопли, шерсти для изготовления одежды и различных изделий домашнего обихода. Однако их стало недостаточно, чтобы удовлетворить растущие потребности. Возникла потребность в получении волокон химическим способом.
Волокна – длинные гибкие нити, которые производят из природных или синтетических полимеров и используют для изготовления пряжи и текстильных изделий
Природные волокна
Среди природных волокон различают волокна растительного, животного и минерального происхождения.
Растительными называют волокна образованы в стеблях, листьях (льна, конопли), в семенах (хлопчатника) растений. Их основа – целлюлоза. Растительные волокна имеют хорошие механические свойства.
Животными волокнами являются белковые полимеры (шерсть, шелковые нити – выделение тутового шелкопряда). Шерстяное волокно высокоэластичное, имеет высокие теплоизоляционные свойства, шелковое – характерный блеск и прочность.
Минеральное волокно – асбестовое. Из него изготавливают филь, брезент, ткани для защитной одежды, шифер, специальной бумаги и картон, тепло- и изоляционные покрытия.
Химические волокна
Это такие, в процессе производства которых используют химические методы.
Химические волокна бывают искусственные и синтетические. В промышленности добывают волокна обоими способами.
Волокна, добытые химической переработкой природных полимеров, называют искусственными (сырье – целлюлоза, хлопковый пух).
Волокна добытые из синтезированных полимеров называют синтетическими (сырье: бензол, фенол, этилен, ацетилен, циклогексан).
Химические волокна добывают из некоторых полимеров линейного строения. Эти полимеры сначала расплавляют или растворяют в органических растворителях, а затем пропускают образовавшуюся жидкость через очень малые отверстия. При этом образуются длинные и тонкие нити. Можно добыть полимер синтетическим способом, а затем уложить в нем молекулы в нужном порядке.
Искусственные волокна
Важнейшими искусственными волокнами является вискозное и ацетатного. В качестве исходного природный полимер для образования искусственных волокон берут целлюлозу, выделенную из древесины, или хлопчатобумажный пух, который остается на семени после того, как с него снимут волокна хлопка. Сначала из целлюлозы готовят раствор. Для этого целлюлозу растворяют в растворителях. В зависимости от того, какие растворители используют, добывают различные волокна: вискозные, ацетатные, медно-аммиачные, штапельные, казеиновые. Гигроскопичность искусственных волокон небольшая, но они достаточно прочные.
Ацетатное волокно. При взаимодействии целлюлозы с уксусной кислотой в присутствии серной кислоты получают сначала триацетат целлюлозу, которую затем растворяют в смеси дихлорэтана и этанола. Образованный вязкий раствор продавливают через фильеры – металлические колпачки с многочисленными отверстиями, струйки раствора опускаются в шахту, через которую противотоком проходит нагретый воздух. В результате этого растворитель испаряется и образуются тонкие нити, из которых методом прядения изготавливают ацетатный шелк.
Ацетатное волокно достаточно прочное, мягкое, почти не совпадает во время стирки, мало мнется, имеет приятный блеск, низкую теплопроводность, поэтому хорошо сохраняет тепло. Недостаток то, что менее гигроскопичен чем хлопок и накапливает статические электрические заряды. С ацетатного волокна изготавливают белье, детская одежда, платья, мужские рубашки. Его используют также как изоляционный материал. Первую такую ткань добыл француз Шардане в 1889 году.
Вискозное волокно добывают из целлюлозы, которую обрабатывают раствором щелочи и сероуглерода. Ткань с вискозного волокна приятная на ощупь, мягкая, гигроскопична, легко и равномерно окрашивается, сквозь нее хорошо проникает воздух.
Синтетические волокна
С развитием промышленности возникла потребность в новых волокнах, которые были бы механически прочные, термостойкие, выдерживали бы агрессивные среды. В 30-х годах XX века были разработаны методы синтеза волокнообразующих полимеров, а в 40-х годах изготовили первые синтетические волокна.
К синтетическим волокнам относятся: полиамидные (капрон, нейлон, энант), полиэстерные (лавсан), полиакрилонитрильные (нитрон), полиолефиновые и другие, которые получают физико-химической переработкой низко и высокомолекулярных синтетических соединений – продуктов переработки нефти, природного газа, каменного угля и др.
Наиболее распространенным является волокно капрон. Добывают его из капролактама. Расплавленную смолу пропускают через фильеры. Стволы смолы охлаждают, их извлекают и добывают волокно.
Волокно обладает высокой механической прочностью (не уступает стали), химическую стойкость, высокую эластичность, устойчивость к истиранию, устойчивость к многократному сгибание, не впитывает влаги, поэтому не гниет.
Недостатком является недостаточная термическая устойчивость (при + 250ºС плавится). Не устойчиво к действию концентрированных кислот.
Капрон используют для изготовления блузок, носков, шарфов, искусственного меха, ковровых изделий, рыболовных сетей. В технике из капрона изготавливают Кордну ткань, которая служит каркасом для авто- и авиапокришок, фильтровальные материалы. С капроновой смолы изготавливают устойчивые к износу детали машин и механизмов. Капроновые нити используют как швейный материал в хирургии. Нити очень легкие. Нить длиной 9 км весит всего 1 г.
Волокно нитрон имеет высокую прочность, эластичность, низкую теплопроводность, высокую светостойкость. Нитрон устойчивый к кислотам, но разлагается концентрированными растворами щелочей. С волокна изготавливают ткани для костюмов, искусственного меха с пушистым ворсом, ковровые покрытия.
Лавсан напоминает шерсть, но является более прочным. Изделия из него не требуют глажки. Лавсан разрушается кислотами и щелочами, но устойчивый к органическим растворителям. Нити из лавсана используют в смесях с хлопком, шерстью и льном для улучшения их качества. Лаван используют для изготовления трикотажа, декоративных тканей, искусственного меха, электроизоляционных материалов, бензино- нефтестойкая шлангов, производстве шин.
Кроме названных волокон изготавливают волокна специального назначения: термостойкие, жаростойкие, сверхпрочные, биологически активные, бактерицидные, полупроводниковые, йоннообминни и другие. Например: перлон – волокно прочнее металлический провод, выдерживает 30000 сгибов (проволока – 20-30 сгибов); хлорин – волокно высокой химической стойкости, оно не горит, на него не действуют щелочи, кислоты. Волокно используют для изготовления материалов технического применения. Например, фильтровальных тканей и прокладок в химических аппаратах; для изготовления спецодежды, лечебного белья.
Эластан (полиуретановое волокно) высокоэластичное, но чувствительное к действию света, быстро тускнеет, поэтому его добавляют во многие тканей для улучшения их качества.
Синтетическое волокно «Лола» не горит при температуре 1200ºС, а только накаляется, устойчивое к кислотам и растворителям. Его используют для изготовления огнезащитного одежды. Термостойкое волокно «Армида» выдерживает температуру + 300ºС, + 400ºС, не горит, не плавится, устойчивое к радиационному и ультрафиолетового излучения.
Биологически активные волокна способны защищать организм человека от воздействия микроорганизмов или проявлять лечебные свойства. Если в полимер ввести антибиотики, то добывают бактерицидные волокна, из которых изготавливают марлю, салфетки, белье, протезы трубчатых органов. Волокна, которые излучают радиоактивные изотопы используют для лечения некоторых кожных заболеваний. Гемоактивни – для остановки кровотечения. Изготавливают обезболивающие, противовоспалительные, термостойкие волокна, волокна которые не горят и другие.
Химических волокон известно более 600 000 из которых 60 000 добывают в промышленных масштабах.
(No Ratings Yet)
Загрузка...