2015-02-24
2578
Синтетические волокна и нити
Учебные вопросы
1. Классификация синтетических волокон и нитей.
2. Полиамидные волокна и нити.
3. Полиэфирные волокна и нити.
4. Полиуретановые волокна и нити.
5. Полиакрилонитрильные волокна и нити
6. Поливинилхлоридные волокна и нити.
7. Полиолифиновые волокна и нити.
Синтетические волокна и нити подразделяются на гетероцепные и карбоцепные.
Представителями первых являются полиамидные полиэфирные, полиуретановые, а представителями вторых полиакрилонитрильные поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиолефиновые.
Полиамидные волокна (найлон) получают из продуктов переработки нефти и угля. Макромолекулы полиамидов представляют собой участки повторяющихся метиленовых групп (- СН2 -)n, и соединенных амидными группами -CONH-.С увеличением числа метиленовых групп снижается температура плавления, уменьшается гигроскопичность, повышается устойчивость к изгибу, светопогоде, истиранию.
Представителями полиамидных волокон являются капрон (поликапролактам, или найлон-6), анид (полигексаметиленадипамид, или найлон -6,6) и энант (полиэнантамид, или найлон-7).
Капрон получают реакцией полимеризации капролактама:
O О
CH2 - CH2 – C II
n I NH - C - (CH2)5 – NH –
CH2 - CH2 - CH2 n
Анид получают по реакции поликонденсации:
- nH2O
n H2 N - (СН2)6 - NH2 + n HOOC - (CH2)4 - COOH
 | |||
 | |||
– HN – (CH2)6 – NH – C -(CH2)4 – CO - n
O
Анид более прочен чем капрон, меньше растягивается и имеет температуру плавления выше на 400С.
Энант получают реакцией поликонденсации аминоэнантовой кислоты.Это вещество менее гигроскопично, имеет высокую прочность, светостойкость, устойчивость к деформациям
Достоинства полиамидных волокон и нитей:
¨ -высокая прочность (во влажном состоянии снижается только на 10-13%);
¨ -высокое удлинение со значительной долей обратимого компонента;
¨ -устойчивость к многократным деформациям (в 100 раз выше вискозных и 10 раз хлопковых);
¨ -высокая устойчивость к истиранию (в 10 раз выше хлопковых, 20-шерстяных, 50- вискозных);
Недостатки полиамидных волокон:
¨ -невысокая термостойкость (при 1600С прочность уменьшается на 40-50%).
¨ -низкая светостойкость, быстрое старение, появление желтизны, ломкость и снижение прочности (за счет деструкции полимеров);
¨ -гладкость поверхности, малая сцепляемость, плохо смешиваются с другими волокнами.
Полиэфирные волокна и нити получают на основе высокомолекулярных соединений, отдельные звенья макромолекул которых соединены сложноэфирными группами -СО-О-.
Наиболее употребим полиэтилентерефталат, который получают из диметилового эфира терефталевой кислоты.
 |
Из расплава этого полимера получают полиэфирное волокно - лавсан.
Достоинства лавсановых волокон:
¨ -большая прочность;
¨ -высокая эластичность;
¨ -малая сминаемость (хорошо сохраняют форму);
¨ -устойчивы к истиранию (но менее чем полиамидные волокна);
¨ -устойчивы к действию кислот, окислителей, действию светопогоды;
¨ -способны выдерживать длительную эксплуатацию при повышенных температурах;
¨ -свойства не меняются во влажном состоянии;
¨ -имеют шерстоподобный внешний вид (на ощупь мягкие, теплые);
Недостатки:
¨ -низкая гигроскопичность;
¨ -не устойчивы к действию щелочей;
Полиуретановые волокна и нити получают на основе полимеров содержащих уретановую группу (-Н-СО-О-).Полимеры имеют структуру, состоящую из гибкого блока (обычно это низкомолекулярные алифатические полиэфиры) и жесткого блока (из полимочевинной и ароматической групп).Наиболее известный представитель полиуретановых нитей - спандекс.
Достоинства полиуретановых нитей:
¨ -значительная эластичность, разрывное удлинение достигает 800 % (благодаря блочному строению);
¨ -высокая упругость, несминаемость, формоустойчивость (при удлинении на 300 % доля эластичного восстановления составляет 92-98 %);
¨ -устойчивы к светопогоде и химическим реагентам;
¨ высокая устойчивость к истиранию;
¨ устойчивы к радиации и к действию микроорганизмов.
Недостатки:
¨ -сравнительно небольшая прочность;
¨ -при нагревании до 150 0 С начинается термическая деструкция (нити желтеют, становятся жесткими).
Полиакрилонитрильные волокна и нити (нитрон) получают на основе полиакрилонитрила
n CH2=CH-C º N ®[ -CH2 - CH -] n
½
CN
Достоинства нитей из нитрона:
¨ -высокая прочность и растяжимость (22-35%),
¨ -неизменность свойств во влажном состоянии;
¨ -большая светостойкость (при полном разрушении гидратцеллюлозных волокон нитрон теряет только 15% прочности);
¨ -высокая термостойкость (при длительном нагревании 120-130 0С не меняют свойств);
¨ -шерстоподобный вид, низкая теплопроводность;
¨ -легко очищаются от грязи, пыли и др.
Недостатки:
¨ -н изкая гигроскопичность;
¨ -большая жесткость;
¨ -малая устойчивость к истиранию.
Используются нитроновые волокна в качестве заменителя шерсти (ковры, искусственный мех, теплоизоляционный материал, добавка к шерсти).
Поливинилхлоридные волокна и нити получают либо из поливинилхлорида (применение затруднено, т.к. тяжело перевести в жидкое состояние из-за ограниченности растворителей), либо из перхлорвинила.
Из перхлорвинила производят модифицированное волокно – хлорин
nCl2 nCl2
nCH2=CH2 ® [-CH2-CH-] n ® [-CH-CH-] n
½ ½ ½
Cl Cl Cl
поливинилхлорид перхлорвинил
Достоинства хлориновых волокон:
¨ достаточная прочность при разрывном удлинении 30-40 %;
¨ инертность ко многим химическим реагентам;
¨ при трении накапливает статическое электричество (используют в медицинском белье);
¨ не горят, не подвергаются действию моли, плесени.
Недостатки:
¨ низкая термостойкость (деформируется при 90-100 0С температура эксплуатации не выше 70 0С).
Используют в спец. одежде, медицинском белье и в технике (фильтровальные ткани, рыболовные снасти, изоляционные материалы).
Поливинилспиртовые волокна и нити получают из поливинилового спирта путем омыления поливинилацетата.
O
½½
n CНº СН+ n СН3СООН ® n СН2 =СН-О-С- - СН3 ®
O
½½
- CH2 - CH - n NaOH - CH2 - CH- + n Na - O -C - CH3
½ O ¾® ½
½ ½½ ½
O - C - CH3 n OH n
поливиниловый спирт
Поливиниловый спирт водорастворим, поэтому для снижения гигроскопичности проводят его ацетилирование с образованием поперечных связей. Нерастворимые поливинилспиртовые волокна носят название винол.
Достоинства винола- высокая устойчивость:
¨ к истиранию;
¨ светопогоде;
¨ химическим реагентам;
¨ многократным деформациям и разрывам;
¨ действию температуры (начало размягчения 2200С).
Винол по гигроскопичности близок к хлопку, а так же хорошо окрашивается.
Применяется для производства тканей, трикотажа и ковров в смеси (с хлопком и шерстью). Водорастворимые разновидности используют как нитки в медицине, припроизводстве ажурных изделий, гипюра.
Полиолефиновые волокна и нити получают на основе полипропилена [- СН2-СНСН3 -]n (обладает стереорегулярной структурой) и полиэтилена [-CH2 -CH2-]n (низкого и среднего давления с линейной зигзагообразной структурой макромолекул без боковых ответвлений).
Достоинства полиолефиновых волокон:
¨ достаточно высокие значения прочности и удлинения при растяжении;
¨ высокая устойчивость к действию кислот и щелочей;
¨ низкая плотность(изделия не тонут в воде).
Недостатки:
¨ устойчивость к истиранию ниже чем у полиамидных нитей;
¨ низкая термостойкость (при 800 С теряет 80% прочности);
¨ гигроскопичность равна нулю;
¨ плохо окрашиваются;
¨ сильно электризуются.
Используют в технических целях, либо в смеси с природными волокнами в производстве материалов для верхней одежды, декоративных тканей.
Характеристики свойств текстильных волокон приведены в таблице 3, растворимость в различных химических реактивах в таблице 4 и поведение при горении в таблице 5.
