Полиэфирные и полиамидные волокна (лавсан, капрон), реакции их синтеза. Применение в технике

Лавсан (полиэтилентересрталат) - представитель полиэфиров. Это продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля НО-СН2СН2-ОН и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) кислоты НООС-С6Н4-СООН (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Полимер относится к линейным полиэфирам и получается в виде смолы. Наличие регулярно расположенных по цепи макромолекулы полярных групп -О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость. Макромолекулы в нем расположены беспорядочно, в волокне же они должны быть ориентированны вдоль его оси, чтобы оно приобрело необходимую прочность.

Молекулы обычных полимеров содержат, помимо углерода, еще и атомы других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие волокна обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для изготовления композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.

Применение углепластика оказывается экономически весьма выгодным. На единицу веса изготовленного из него изделия нужно затратить в 3 раза меньше энергии, чем на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше.

Капрон или капроновое волокно - бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона на много выше шелка. Капрон относится к полиамидным волокнам. Капрон изготовляется синтетическим путем на наших фабриках.

Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов). Смолу плавят и пропускают через фильеры со множеством отверстий. Тонкие струи полимера опускаются в шахту, куда поступает холодный воздух. При охлаждении струйки превращаются в тонкие волоконца. Прядение волокна на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120°С. Волокно обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к действию повышенных температур, света, окислителей, является хорошим диэлектриком. Лавсан является полноценным заменителем натуральной шерсти. Пленки из него при очень малой толщине обладают большой прочностью. Это свойство используется при изготовлении магнитофонной ленты.

Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления немнущихся высококачественных тканей и трикотажа. Его применяют также для производства транспортерных лент, ремней, занавесей, парусов и т.д.