Химические волокна

Волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров называются химическими волокнами. В зависимости от вида исходного сырья химические волокна подразделяются на синтетические искусственные (из природных полимеров). Иногда к химическим волокнам относят также волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). Химические волокна выпускают в промышленности в виде: 1) моноволокна (одиночное волокно большой длинны); 2) штапельного волокна (короткие отрезки тонких волокон); 3) филаментных нитей (пучок состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых по средствам крутки). Филаментные нити в зависимости от назначения разделяются на текстильные и технические, или кордные нити (более толстые нити повышенной прочности и крутки). . из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром, а в 1891 французский инженер И. де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производственном масштабе. С этого времени началось быстрое развитие производства химических волокон. В 1896 освоено производство медноаммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного аммиака и гидроокиси меди. В 1893 англичанами Кроссом, Бивеном и Бидлом предложен способ получения вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, осуществлённый в промышленном масштабе в 1905. В 1918 –1920 разработан способ производства ацетатного волокна из раствора частично омылённой ацетилцеллюлозы в ацетоне, а 1935 организованно производство белковых волокон из молочного казеина. Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 в промышленном масштабе выпушено наиболее известное синтетическое волокно – полиамидное (США). Производство в промышленном масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954 –1960. Свойства . Химические волокна часто обладают высокой разрывной прочностью [до 1200 Мн/м2 (120кгс/мм2 хемо- и термостойкостью. Физико-механические и физико-химические свойство химических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера химические волокна обладающие разнообразными текстильными и другими свойствами (таблица). Химические волокна можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних. О с н о в н ы е с в о й с т в а х и м и ч е с к и х в о л о к о н г/см3 Прочность Удлинение, % Набуха ние в воде, % Влагопо- глощение при 20С и 65%относит влажности,% Сухого волокна кгс/мм2 мокрого волокна сухого мокрого волокна сухого И с к у с с т в е н н ы е в о л о к н а Ацетатное (текст. Нить) 1. 32 16-18 65 85 25-35 35-45 20-25 6,5 Триацетатное штапельн. волок. 1,30 14-23 70 85 22-28 12-18 4. 0 : штапельн. высокопрочное текст. нить высокопрочн. 1,52 1,52 1,52 1,52 32-37 50-60 50-82 32-37 55 75 65 55 80 35 40 25 45 35 15-23 19-28 15-23 12-16 25-29 20-27 95-120 62-65 55-90 65-70 13. 0 : текст. нить 1,52 1,52 23-32 65 65 70 75 30-40 35-50 15-30 100 100 12,5 12,5 Полиамидные(капрон) : то же, высокопрочная штапельное волокно 1,14 1,14 46-64 74-82 41-62 85-90 80-90 85 80 75 30-45 15-20 45-75 32-47 16-21 10-12 9-10 10-12 4,5 4,5 4,5 Полиэфирное(лавсан) : то же, высокопрочная штапельное волокно 1,38 1,38 1,38 52-62 40-58 100 100 100 90 80 40-80 18-30 20-30 3-5 3-5 3-5 0,35 0,35 0,35 (нитрон) технич. нить 1,17 46-56 95 90 72 70 16-17 16-17 20-60 2 5-6 0,9 1,0 штапельное волокно 1,30 47-70 80 35 20-25 20-25 25 3,4 Поливинилхлоридное штапельное волокно 11-16 100 60-90 23-180 0 0 Полипропиленовое : текст. нить штапельное волокно 0,90 0,90 30-65 100 100 80 90 20-40 0 0 0 0 Полиуретановая нить 1,0 100 100 500-1000 - 1,0 молекулярную массу и обладают способностью плавится без разложения или растворятся в доступных растворителях. Такие полимеры принято называть волокнообразующими. Процесс складывается из следующих операций: 1) приготовления прядильных растворов или расплавов; 2) формирования волокна; 3) отделки сформированного волокна. Приготовление прядильных растворов (расплавов) начинают с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищают от механических примесей и пузырьков воздуха и вводят в него различные добавки для термо- или светостабилизации волокон, их матировки и т. п. Подготовленный т. о. Раствор или расплав подаётся на прядильную машину для формирования волокон. формируемого волокна количество отверстий и их диаметр в фильере могут быть различными. При формировании химических волокон из расплава полимера (например, полиамидных волокон) средой вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух. Если формирования проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных волокон), такой средой является горячий воздух, в котором растворитель испаряется. При формировании волокна из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозного волокна) нити затвердевают, попадая после фильеры в специальный раствор, содержащий различные реагенты, т. н. осадительную ванну («мокрый» способ формирования). Скорость формирования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формирования. При формировании из расплава скорость достигает 600-1200 м/мин, из раствора по «сухому» способу – 300-600 м/мин, по «мокрому» способу – 30-130 м/мин. Прядильный раствор (расплав) в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается (фильерная вытяжка). В некоторых случаях волокно дополнительно вытягивается непосредственно после выхода с прядильной машины (пластификационная вытяжка), что приводит к увеличению прочности химических волокон и улучшению их текстильных свойств. Отделка химических волокон заключается в обработке свежесформованных волокон различными реагентами. Характер отделочных операций зависит от условия формирования и вида волокна. При этом из волокон удаляются низкомолекулярные соединения (например из полиамидных волокон), растворители (например из полиакрилонитрильных волокон), отмываются кислоты, соли и другие вещества, увлекаемые волокнами из осадительной ванны (например вискозными волокнами). Для придания волокнам таких свойств, как мягкость, повышенное скольжение, поверхностная склеиваемость одиночных волокон и др., их после промывки и очистки подвергают авиважной обработке или замасливанию. Затем волокна сушат на сушильных роликах, цилиндрах или в сушильных камерах. После отделки и сушки некоторые химические волокна подвергают дополнительной тепловой обработке – термофиксации (обычно в натянутом состоянии при 100-180 С), в результате которой стабилизируется форма пряжи, а также снижается последующая усадка как самих волокон, так и изделий из них вот время сухих и мокрых обработок при повышенных температурах. химических волокон развивается быстрыми темпами. Это объясняется, в первую очередь, экономическими причинами (меньше затраты труда и капитальных вложений) и высоким качеством химических волокон по сравнению с природными волокнами. В 1968 мировое производство химических волокон достигало 36% (7,287 млн. т) от объёма производства всех видов волокон. Химические волокна в различных отраслях в значительной степени вытесняют натуральный щёлк, лён и даже шерсть. Предполагается, что к 2000 году производство химических волокон достигнет 20 млн. т. в год и сравняется с объёмом производства природных волокон. Искусственные волокна Искусственные волокна это химические волокна получаемые из природных органических полимеров. К искусственным волокнам относятся вискозные волокна, медноаммиачные волокна, ацетатные волокна, белковые искусственные волокна. Вискозные и медноаммиачные волокна, состоящие из гидратцеллюлозы, называются также гидратцеллюлозными. Сырьём для производства вискозных, медноаммиачных и ацетатных волокон служит целлюлоза, выделяемая из древесины; медноаммиачные и ацетатные волокна часто получают из хлопковой целлюлозы (хлопкового пуха и подпушника). Для получения белковых волокон используют белки растительного и животного происхождения (например, зеин, казеин). Искусственные волокна формируют из растворов полимеров по сухому или мокрому способу и выпускают в виде текстильной или кордной нити, а также штапельного волокна. (Подробно о методах получения искусственных волокон см. Химические волокна.) к недостаткам вискозных, медноаммиачных и белковых волокон относятся значительная потеря прочности в мокром состоянии и лёгкая сминаемость. Однако благодаря хорошим гигиеническим свойствам, дешевизне и доступности исходного сырья производство вискозного волокна продолжает развиваться. Растёт также выпуск ацетатных волокон, обладающих рядом ценных качеств (насминаемость, хороший внешний вид). Белковые волокна вырабатываются в небольших количествах и выпуск их постепенно уменьшается. Мировое производство искусственных волокон в 1968 составляло 3527,2 тыс. т (полиакрилонитрила, поливинилхлорида, поливинилового спирта) по сухому или мокрому методу. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордонных нитей, моноволокна, а также штапельного волокна. Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствам, тогда как возможность варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формируют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных). Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов. Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производства процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий. В 1968 мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. т. Список литературы : 1) Технология производства химических волокон, Москва, 1965. 2) Характеристика химических волокон. Справочник, Москва, 1966. 3) Роговин З. А., основы химии и технологии производства химических волокон 3 издание, т. 1-2, 1964 Реферат по химии Искусственные,