Синтетические волокна

К синтетическим относятся волокна из полимерных матери­алов, полученных синтезом простых веществ (этилена, бензола, фенола, пропилена) в результате реакции полимеризации или по­ликонденсации.

Полиамидные волокна (капрон, анид, энант) получены из капролактама, гексометилендиамина, адипиновой кислоты и полиэнантоамида. Технологический процесс производства полиамидных воло­кон различных видов существен­ных различий не имеет. Он вклю­чает три основных этапа: синтез полимера; формование волокна рис. 1.2; вытягивание и последу­ющая обработка волокна. В про­цессе формования свежесформо­ванное синтетическое волокно сильно вытягивается (в 2—20 раз) с целью повышения его механи­ческих свойств. После предвари­тельной вытяжки волокна под­вергают холодному вытягиванию.

Полиэфирное волокно (лавсан) среди синтетических волокон занимает лидирующее положение. Исходным сырьем для про­изводства волокна лавсан служит этиленгликоль и терефталевая кислота. Реакцией поликонденсации получают смолу лав­сан, а затем из расплава полимера, аналогично способу про­изводства полиамидных волокон, получают волокно лавсан. Скорость формирования составляет 400— 1500 м/мин, фильерная вытяжка — 8—10 раз.

Свежесформированное полиэфирное волокно имеет амор­фное строение, повышенную хрупкость, низкую прочность, большое необратимое удлинение, большую усадку. Поэтому лавсановое волокно подвергается вытяжке при температуре 100—150 °С на 350—500 %.

Вытянутая и скрученная нить подвергается термофикса­ции. Более 50 % полиэфирных волокон составляют штапель­ные волокна.

Полиакрилонитрильные волокна (нитрон) получают поли­меризацией акрилонитрила, но чаще всего с сополимерами ак-рилонитрила (винилпиридина, винилацетата, стирола и др.), способствующими повышению гибкости, элаефич-ности, лучшей накрашиваемости. Полиакрилонитрильное волокно фор­мируют из раствора сухим и мокрым способами (растворяют в димети лформамиде).

Для нитронового волокна наиболее важны отделочные опе­рации, в процессе которых оно приобретает необходимые свой­ства — вытяжку и термофиксацию. Вытяжка свежесформиро­ванного волокна нитрон производится в 8—12 раз. После вы­тяжки волокно подвергается термообработке, гофрированию, чтобы придать ему извитость. Нитрон выпускается в основном в виде короткого волокна.

Поливинилхлоридные волокна (ПВХ, хлорин), получают из полимеров и сополимеров винилхлорида. Исходным сырь­ем для получения хлористого винила служит дешевое и дос­тупное сырье — ацетилен, этилен и хлористый водород. Хло­ристый винил подвергают полимеризации. В результате полу­чают полихлорвиниловую смолу. Полимер растворяют в смеси ацетона и сероуглерода. Из вязкого раствора формируют во­локна сухим и мокрым способами. Для повышения физико-ме­ханических свойств волокон они подвергаются вытяжке (в 2—8 раз) и термической обработке.

Поливинилспиртовые волокна ( винол) изготовляют из по­ливинилового спирта, который получают из продуктов пере­работки ацетилена и уксусной кислоты. Образовавшийся винилацетат подвергают полимеризации, полученный поливинилацетат омыляют, при этом образуется поливиниловый спирт. Формуют виноловое волокно продавливанием через фильеры 15—18%-ного водного раствора поливинилового спир­та. Для коагуляции волокна используют осадительную ванну, состоящую из раствора сернокислого натрия и сернокислого цинка. Но такое волокно водорастворимо. Для того чтобы по­лучить винол нерастворимым в воде, его обрабатывают фор­мальдегидом.

Полиуретановые волокна (спандекс) получают в результате взаимодействия диизоцианатов с гликолями. Формирование волокон можно производить сухим и мокрым способами. При введении в полимер гибких блоков получают высоко эластич­ные нити со свойствами, присущими только каучукоподобным материалам, с растяжимостью до 800 %.

Полиолефиновые волокна (полипропиленовое и полиэтиле­новое) получают полимеризацией сравнительно дешевого сы­рья — пропилена и этилена, продуктов крекинга нефти — и формированием из расплава. Струйки расплава, попадая из фильеры в шахту, охлаждаются и превращаются в элементарные нити, которые подвергаются 6—7-кратной вытяжке для улучшения физико-механических свойств волокон.

Фторсодержащие волокна (фторлон, полифен) получают ме­тодом полимеризации тетрафторэтилена. Водная дисперсия по­лимера, в которую входит загуститель (поливиниловый спирт), продавливают через фильеры в шахту, в которую поступает го­рячий воздух. Волокно подвергается нагреву и дополнительной вытяжке на 300—500 % при температуре 360—400 °С, очень устойчиво к действию химических реагентов (не растворяется в царской водке).

В последнее время появились полиформалъдегидные, поли­бутил ентерефталатные, биокомпонентные, электропроводные, модакриловые, полибензимидальные, поливинилсульфидные, полиэфиркетонные волокна и др.

Свойства синтетических волокон различны для разных волокон. Синтетические волокна имеют достаточно высокую прочность и по этому показателю превосходят природ­ные и искусственные волокна. Разрывная длина колеблется от 18 до 70 км, предел прочности — от 20 до 75 сН/текс. Синтети­ческие волокна легче природных и искусственных, удельный вес их колеблется от 0,92 до 1,6. Недостатком этих волокон яв­ляется низкая гигроскопичность, исключение составляет винол.

Полиамидные волокна характеризуются очень высокой ус­тойчивостью к истиранию и действию многократных деформа­ций. По этому показателю они превосходят все текстильные во­локна (например, вискозное — в 100 раз, хлопковое — в 10 раз). Достаточно устойчивы к истиранию лавсан, винол, полипропи­лен, спандекс, не устойчивы нитрон, хлорин и др.

Самой высокой светопогодоустойчивостью отличается нит­рон. После воздействия света и атмосферы в течение года при­родные и химические волокна почти полностью теряют проч­ность, прочность же нитронового волокна снижается на 20 %. Низкая светостойкость характерна хлорину, капрону, полипро­пилену и др.

Лавсан по термостойкости превосходит все синтетические волокна. Устойчивы к действию нагревания нитрон, фторлон. Самые легкие волокна — полиолефиновые, удельный вес кото­рых ниже удельного веса воды (0,92—0,94).

Недостатком синтетических волокон является их сильная электризуемость, плохой гриф, способность к пиллингообразованию. Полиолефиновые волокна при пониженных температу­рах (10—15 °С) становятся хрупкими.