Химические волокна

Материал из Юнциклопедии
(перенаправлено с «ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ»)
Перейти к: навигация, поиск

Волокна, получаемые из органических природных веществ и синтетических полимеров.

Химические волокна делят на две большие группы — искусственные и синтетические волокна. Искусственные — получают при химической переработке природных полимеров, прежде всего целлюлозы. Синтетические — приготавливают из волокнообразующих полимеров, полученных в результате химического синтеза. Таковы полиамидные, полиэфирные, полипропиленовые и многие другие волокна — капрон, найлон, лавсан и т. п.

Искусственные волокна появились раньше синтетических. Еще в 1853 г. в Англии было предложено формовать тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром. В промышленных масштабах такие волокна получали сравнительно недолго — в конце XIX — начале XX в. А вот вискозный шелк, выпускаемый с 1905 г., и поныне не утратил значения. Вискозную нить получают из концентрированного раствора целлюлозы в разбавленном едком натре. С 1918–1920 гг. ведется промышленное производство ацетатного шелка из ацетилцеллюлозы.

История синтетических волокон началась в 1932 г. Тогда в Германии приступили к промышленному выпуску первого такого волокна — поливинилхлоридного, применяемого в технических целях. Дальнейшим хлорированием поливинилхлорида получают перхлорвиниловую смолу, из которой изготавливают химически стойкое волокно — хлорин. В 1930‑е гг. стали получать волокна из полиамидных смол — полимеров, являющихся синтетическими аналогами белков. В их молекулах есть такие же, как и у белков, многократно повторяющиеся группы —CO—NH—. Первые полиамидные волокна — найлон и капрон — по некоторым свойствам превосходят натуральный шелк. Появились также синтетические волокна иной химической природы — полиэфирные, полиолефиновые (на основе полимеризации этилена) и др.

Технология производства многих синтетических волокон проста: расплав или раствор полимера продавливают через тончайшие отверстия фильеры (диаметр отверстий от 50 до 500 микрометров) в камеру с холодным воздухом, где происходит отвердение, превращение струек в волокно. Так получают и капрон, и найлон. Непрерывно образующуюся нить наматывают на бобину.

Но не все химические волокна получаются таким путем. Отвердение ацетатных волокон происходит в среде горячего воздуха, чтобы испарился растворитель, а отвердение нитей вискозных и некоторых других волокон — в осадительных ваннах со специально подобранными жидкими реагентами. В процессе формования волокна на бобинах вытягивают, чтобы цепные полимерные молекулы в них приняли более четкий порядок (расположились параллельно). Силы межмолекулярного взаимодействия при этом возрастают, и прочность волокна увеличивается. Вообще на свойства волокон можно влиять по‑разному: меняя скорость выдавливания, состав и концентрацию веществ в осадительной ванне, температуру прядильного раствора и ванны (или воздушной камеры), изменяя размеры отверстий фильер. Чем меньше отверстие, тем тоньше будет волокно, тем сильнее поверхностные силы будут влиять на свойства сделанной из этого волокна ткани.

Важной характеристикой прочностных свойств волокна считается разрывная длина, при которой волокно разрывается под действием собственной тяжести. У природного хлопкового волокна она изменяется от 5 до 10 км, ацетатного шелка — от 12 до 14, натурального — от 30 до 35, вискозного волокна — до 50, а волокна из полиэфиров и полиамидов бывают еще прочнее. У найлона высшего качества, например, разрывная длина достигает 80 км.

Химические волокна успешно заменяют натуральные — шелковые, шерстяные, хлопчатобумажные, нередко превосходя их по своим качествам.