Синтетичні волокна

У сучасній легкій промисловості активно використовуються тканини із синтетичних волокон.

Як можна зрозуміти з назви, вони створюються за допомогою синтезу, під час якого природні мономери
перетворюються на полімери. В їх основі лежать перероблені на хімічних заводах нафта, газ, кам'яне вугілля.

Виробництво

Виробництво синтетичних тканин почалося ще наприкінці ХІХ століття. Проте популярність синтетика.
почала набувати лише в сімдесятих роках двадцятого століття. З тих пір технології виробництва все більше розвиваються, тканини стають якіснішими і різноманітнішими, з'являються нові можливості модифікації волокон.
та біоніки.

При класичному виробництві волокно створюється на три стадії.
з мономерів отримують полімери. На другий - формують і осушують волокна.
стадії вони проходять текстильну обробку, необхідну подальшої експлуатації тканин.

Види

Як правило, серед синтетичних тканин найчастіше зустрічаються три основні: поліестер, акрил та нейлон.
Розглянемо кожен із матеріалів окремо, тому що незважаючи на загальні властивості та єдиний принцип виробництва, вони різняться між собою як за якістю, так і за сферами застосування.

Нейлон

Виробляється з адипінової кислоти, в яку включають кілька гексаметилендиамина.

Основною перевагою нейлону є його водонепроникність.
не проникає всередину, а просто скочується по поверхні.
для створення похідного туристичного обладнання, а також для одягу, призначеного для таких цілей.
У досягненні хороших результатів у цій галузі виробництва велику роль відіграє і висока міцність
нейлону.

З недоліків є один найбільш суттєвий — такі тканини не дихають через свою щільність. Матеріал даного типу зустрічається в широкій кольоровій гамі, в тому числі і в світлих тонах, але при пранні не можна використовувати відбілювач - це може призвести до знищення волокон.

Акрил

Створюється із природних газів, проте за своїми зовнішніми характеристиками багато в чому нагадує шерсть.
З нього дуже часто роблять светри, адже така тканина дуже м'яка на дотик.

Тканина ця швидко сохне, не розтягується, так само, як і нейлон, погано пропускає воду, але куди приємніше за нейлон.
при носінні. Найчастіше акрил використовують під час створення зимових речей, та його застосування досить широко. Наприклад, з акрилу іноді роблять і чохли для човнів.

Акрилові тканини майже не вицвітають, підходять для творчості – на них можна виконувати малюнки та принти.
за допомогою фотодруку. З акрилових ниток виходять прекрасні в'язані речі, які майже не відрізняються.
від натуральних вовняних. За допомогою акрилу роблять і рекламні банери, адже він дуже недорогий
і добре тримає колір, а це найважливіше у подібних галузях.

Поліестер (іноді лавсан)

Виробляють за допомогою переробленої нафти ще з 30-х років минулого століття. З цього матеріалу роблять повсякденне вбрання, утеплювачі для верхнього одягу, іграшки, постільна білизна, упаковки. Речі довго зберігають свій початковий вигляд, вони стійкі до бруду, температур, навіть до слабких лугів та кислот.

Як і інші матеріали, він дуже швидко висихає.Однак, на відміну від двох інших синтетичних типів волокон,
тканини з поліестру погано фарбуються.

Часто лавсан використовують у суміші з іншими волокнами. Наприклад, з його суміші з еластаном роблять колготки, а з його суміші з віскозою - повсякденний зносостійкий одяг. З поліестру роблять навіть парасольки та жіночі сумочки.
Вироби з цього матеріалу теж не можна відбілювати, крім того, треба обов'язково дивитися на бирці,
чи можливе прання в машинці та прасування таких речей.

Можна зробити висновок про те, що із синтетичних тканин робиться більшість речей навколо, у них дуже багато переваг, але є й свої недоліки. Потрібно враховувати, що вироби з натуральної тканини легші,
краще пропускають повітря і найчастіше комфортніше відчуваються на тілі. Однак такого ефекту можна досягти, наприклад, поєднанням натуральних волокон з синтетичними, що дозволяє досягти кращих властивостей матеріалу
та його більшої функціональності.

Як виробляють синтетичні волокна?

Алексєєв Максим Олександрович 1 , Нікітіна Олеся Олегівна 1
1 Донський державний технічний університет, студент кафедри ХТ НДК

Анотація
Ця стаття присвячена огляду синтетичних тканин, методам їх отримання та способам застосування. Проведене дослідження дозволяє стверджувати, що синтетичні тканини є у всіх аспектах людської діяльності. Ця проблематика має багатогранний характер.

Бібліографічне посилання на статтю:
Алексєєв М.А., Нікітіна А.О. Сучасні методи виробництва синтетичних волокон // Сучасні наукові дослідження та інновації. 2019. №11 [Електронний ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/11/90563 (дата звернення: 03.12.2024).

Товари, у виробництві яких використовуються нафтові компоненти, широко використовуються у всіх сферах людського побуту. Ми живемо серед нафти, продаємо нафту, носимо з неї одяг. Людина навчилася пускати у справу практично все, що пов'язане з переробкою нафти. Так, концентрат, що залишився після перегонки нафти, називають гудроном і використовують при виготовленні дорожніх і будівельних покриттів. Вторинна переробка нафти включає зміну структури її компонентів – вуглеводнів. Вона дає сировину, з якої отримують синтетичні каучуки та гуми, синтетичні тканини (поліетилен, поліпропілен) та багато іншого.

Не замислюючись над походженням предметів, ми стикаємося з товарами, виробництво яких так чи інакше пов'язане з нафтою та її компонентами. Етиленвінілацетат застосовують при виробництві оболонки кабелів, взуттєвої підошви та іграшок, а зі стиролу виробляють канцелярське приладдя, сантехніку і навіть холодильники. Поліетилен є найпопулярнішим нині пакувальним матеріалом. З нього також роблять, у тому числі й усім відомі пластикові пляшки. З продуктів нафтохімії також виробляють каучук та різні гумові товари.

Мал. 1. Штучні та синтетичні тканини

Особливе місце у побуті займають синтетичні тканини. З таких матеріалів виробляють безліч товарів, від швейних ниток до рибальських мереж та конвеєрних стрічок. Першим синтетичним волокном став нейлон, отриманий 1939г. Серед найвідоміших синтетичних тканин - міцний нейлон (поліамід), що не рветься; м'який, схожий на шерсть акрил; лайкра, яку додають і в натуральні, і синтетичні тканини для надання їм еластичності; міцний поліестер, що не мчить, але і не пропускає повітря.

Сучасні способи формування ниток також полягають у продавлюванні вихідних розчинів або розплавів полімерів через найтонші отвори. Незважаючи на деякі відмінності в отриманні хімічних волокон та ниток різних видів, загальна схема їх виробництва складається з наступних основних етапів:

- отримання сировини та її попередня обробка;
- приготування прядильного розчину (розплаву);
- формування волокна;
- витягування та термообробка волокна;
- обробка сформованого волокна;

Сировину для синтетичних волокон одержують шляхом реакцій синтезу (полімеризації та поліконденсації) полімерів із простих речовин (мономірів) на підприємствах хімічної промисловості. Попередньої обробки ця сировина не потребує.

Поліпропілен отримують полімеризацією пропілену в присутності металокомплексних каталізаторів, наприклад, каталізаторів Циглера-Натта (наприклад, суміш TiCl₄ та AlR₃):

Поліконденсація - процес отримання полімерів з бі-або поліфункціональних сполук (мономерів), що супроводжується виділенням низькомолекулярної побічної речовини (води, спирту, галогеноводороду та ін).

Лавсан (поліетилентерефталат) – представник поліефірів отримують реакцією поліконденсації терефталевої кислоти та етиленгліколю:

При виготовленні синтетичних волокон необхідно вихідного твердого полімеру отримати довгі тонкі нитки з поздовжньою орієнтацією макромолекул, тобто. Необхідно переорієнтувати макромолекули полімеру. Для цього переводять вихідний полімер у в'язко-плинний стан (розчин або розплав). У рідкому чи розм'якшеному стані порушується міжмолекулярна взаємодія, збільшується відстань між молекулами та з'являється можливість їхнього вільного переміщення щодо один одного.

В даний час встановлено, що профільоване полотно молекулярно-орієнтованого органічного полімеру, наприклад поліолефінових та олефінових сополімерів, при температурі вище температури кристалічного плавлення полімеру може бути витягнуто вниз у розплаві до меншої площі поперечного перерізу до охолодження до температури нижче температури кристалічного плавлення полімеру.

Ступінь витяжки може змінюватись у досить широких межах, і таким чином можна отримати профільовані полотна різної площі поперечного перерізу із заданого профілюючого елемента. З цієї причини процес може розглядатися як такий, що має велику гнучкість. Ще одна перевага полягає в тому, що профільовані полотна досить малої площі поперечного перерізу можуть бути отримані за допомогою профілюючого елемента, що має поверхневі гребені, які за відсутності витяжки утворювали б профільоване полотно більшої площі поперечного перерізу. Такі профільні елементи, як правило, простіше і дешевше у виготовленні, ніж ті, які мають менші і ближче розташовані гребені, і насправді відомі способи виготовлення профілюючих елементів у вигляді сталевих валів.

Інший варіант здійснення полягає в стадії розтягування гелеподібного волокна продукту полімеризації акрилонітрилу в присутності вологи, при температурі в межах від близько 70 °С до близько 100 °С, а також, в той час як він знаходиться на лінії, що стосується двох обертових кругових поверхонь і між якими немає іншої точки твердого фрикційного контакту, окружна швидкість однієї із зазначених граней, що обертаються більше, ніж в іншого, що дозволяє підтримувати желатинове волокно під напругою.

Волокно, під час протягування, може підлягати механічному пошкодженню, обриву нитки, удару і т.д., оскільки вона вступає у фрикційний контакт з такими пристроями, як гачки, ролики або снопи, які традиційно використовуються для занурення нитки у ванну. Такі дефекти усуваються за допомогою пристрою, який виконано таким чином, що під час критичної операції розтягування відсутній фрикційний контакт на різьбленні, при якому волокно гелеподібне орієнтоване вздовж осі волокна.

Заключний етап процесу включає сушіння розтягнутого волокна. Це може бути зроблено звичайними методами, такими як сушіння при кімнатній температурі на котушці або іншому пристрої, де може бути зібране желатинове волокно; або сушіння може здійснюватися безперервно з використанням нагрітих валів, що сходяться. У приготуванні кополімерів використовується суміш мономерів, що складається в основному з акрилонітрилу. Переважно акрилонітрил становить щонайменше близько 50% по масі суміші мономерів. Якщо суміші мономерів присутні менше 50 мас.% акрилонитрила, то при обробці отриманого сополімеру відповідно до винаходу не отримують повних переваг винаходу. Таким чином, мономерна суміш повинна містити суттєво більше 50 мас.% акрилонітрилу, наприклад, від 55 до 99,5 мас.% акрилонітрилу. Показовими прикладами мономерів, які можуть кополімеризуватися з акрилонітрилом у пропорціях, зазначених вище, з утворенням кополімеру, зокрема термопластичного кополімеру, є сполуки, що містять групу S2CH2=. Наприклад, вінілові ефіри і особливо вінілові ефіри насиченої аліфатичної монокарбонової кислоти, наприклад, вінілацетат, вінілпропіонат, вінілбутират і т.д.Акрилові та алкакрилові кислоти (метакрилова, етакрилова та ін.) та складні ефіри та аміди таких кислот (метиловий, етиловий, пропіловий, бутиловий та ін.); акрилатів та метакрилатів, акриламід, метакриламід; n-метил, - етил, - пропив, бутил та ін; метакрилонітрил, етакрилонітрил та інші вуглеводень-заміщені акрилонітрили; та численні інші вінілові, акрилові та інші сполуки, які кополімеризуються з акрилонітрилом для отримання термопластичних кополімерів. Алкілові ефіри альфа-, бета-ненасичених полікарбонових кислот також можуть кополімеризуватися з акрилонітрилом з утворенням кополімерів.

Відповідним методом полімеризації мономерного акрилонітрилу або суміші мономерів є використання у водній емульсії відповідного каталізатора полімеризації, наприклад, персульфату амонію. Полімерний або кополімерний акрилонітрил може мати будь-яку відповідну молекулярну масу, але зазвичай він перебуватиме в діапазоні від 15 000 до 300 000 або вище. Потім полімерний або кополімерний акрилонітрил розчиняють у розчиннику, з якого осаджують або коагулюють полімер (або кополімер), коли розчин вводять в контакт (наприклад, відразу після екструзії) з рідким коагулянтом, що містить воду, зокрема воду, яка знаходиться при температурі, істотно не перевищує +10 °С., переважно при або нижче +5 °С. Наприклад, при температурі від -10 до +5 °С. Прикладами таких розчинників є концентровані водні розчини водорозчинних неорганічних солей.

Зокрема, такі солі, які дають високо гідратовані іони у водному розчині, наприклад, хлориди, броміди, йодиди, фоціанати, перхлорати та нітрати. У деяких випадках можуть використовуватися насичені або майже насичені водяні розчини таких солей.Більш конкретними прикладами таких водорозчинних неорганічних солей є хлорид цинку, хлорид кальцію, бромід літію, бромід кадмію, йодид кадмію, роданід натрію, роданід цинку, перхлорат алюмінію, перхлорат кальцію, нітрат кальцію, нітрат цинку.

1. Suck-Choon Kang, Dae – won Chung. Improvement of frictional properties and abrasive wear resistance of nylon/graphite composite by oil impregnation // Wear Volume 254. 2003 р
2. J. G. Speight,. Norbert Adolph Lange. Lange's handbook of chemistry. // edition 16. McGraw-Hill, 2005.
3. Перепілкін До. е. Хімічні волокна: розвиток виробництва, способи отримання, характеристики, перспективи // СПб. 2008.

© Якщо ви виявили порушення авторських або суміжних прав, будь ласка, негайно повідомте нам про це електронною поштою або через форму зворотнього зв'язку.

Синтетичне волокно

Волокна – протяжні гнучкі та міцні речовини обмеженої довжини та малих поперечних розмірів, придатні для виготовлення пряжі та текстильних виробів. Про те, що таке натуральне та синтетичне волокно, говоримо у статті.

Класифікація волокон

• природні– волокна рослинного походження (бавовна, льон – полісахариди (вуглеводи), що мають склад (C₆ H₁₀O₅)x) та тваринного походження (вовна, шовк – білкові речовини, що складаються з довгих поліпептидних ланцюгів).
• хімічніякі діляться на штучні волокна і синтетичні волокна. Штучні волокна одержують із продуктів хімічної переробки природних полімерів (целюлози), наприклад, віскозне, мідноаміачне, ацетатне волокно. Синтетичні волокна одержують при хімічній обробці синтетичних полімерів. Наприклад, нейлон і капрон (поліамідні волокна), лавсан (поліефірні волокна).

Синтетичне волокно

До синтетичних волокон відносять поліамідні, поліефірні, поліакрилонітрильні, полівінілспиртові, полівінілхлоридні, поліпропіленові, а також багато інших. До перших відносять такі речовини, як капрон, анід, енант. Основні характеристики цих волокон - стійкість до розтягування, стійкість до стирання. Однак недоліки також мають місце: низька гігроскопічність, невелика термостійкість і висока електризування. Це волокно використовують при виробництві трикотажних виробів, ниток, мережив, канатів та рибальських мереж.

Поліамідне волокно не витримує високих температур. Якщо його нагріти до 160 градусів, то міцність різко знижується до 50%.

До поліефірним волокнам відносяться лавсан, дакрон, терілен. Волокно має як переваги, і недоліки. До недоліків можна віднести підвищену жорсткість та сильну електризуваність. Лавсан часто використовується виготовлення тканини для побутового призначення.

Мал. 2. Поліефірні волокна.

До поліакрилонітрильним волокнам відносяться, наприклад, нітрон, орлон. Нітрон за зовнішніми ознаками нагадує шерсть. Нітрон дуже міцний і пружний, і ці властивості зберігаються в незалежність від того, мокрий він або сухий. Однак за стійкістю до стирання нітрон поступається поліамідним та поліефірним волокнам.

До полівінілхлоридним волокнам відноситься хлорин. У порівнянні з іншими синтетичними волокнами воно менш міцне, не таке пружне і менш стійке до стирання.

Мал. 3. Полівінілхлоридні волокна.

Хлорин має здатність накопичувати електростатичні заряди, тому його використовують для виробництва лікувальної білизни.

До полівінілспиртових волокон відноситься, наприклад, вінол.Відмінна особливість цього матеріалу висока гігроскопічність, ці волокна добре фарбуються барвниками та використовуються для виробництва трикотажу, тканини та килимів.

Що ми дізналися?

Усі існуючі волокна можна розділити на 2 класи: хімічні та природні. синтетичні волокна відносяться до хімічних волокон. Вони поділяються на поліефірні, поліамідні, полівінілхлоридні та багато інших. Також у статті наведено приклади синтетичних волокон.