Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ПОЛИЭФИРНЫЕ ВОЛОКНА

ПОЛИЭФИРНЫЕ ВОЛОКНА, синтетич. волокна, формуемые из сложных полиэфиров. Осн. пром. значение имеют полиэфирные волокна из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Полиэфирные волокна получают также на основе химически модифицированного ПЭТ (со-полиэфирные волокна) и в значительно меньших кол-вах - из поликарбонатов, полиэтиленоксибензоата, поликсилилен-гликольтерефталата, жидкокристаллич. полиэфиров, поли-гликолидов и др.

Полиэтилентерефталатное волокно (лавсан, терилен, дакрон, элана, тревира, тетерон, гризутен, тергаль, слотера, терленка, терел и др.).

Получение. Полиэфирные волокна формуют из расплава (см. Формование химических волокон), используя ПЭТ с мол. м. (20-25)·103 (жгут и текстильные нити) или с мол. м. (30-40)·103 (техн. нити). В ПЭТ должно содержаться (% по массе): влаги не более 0,01; диэтиленгликоля не более 1,0; сухого остатка не более 0,06; ТiO2 от 0,05 до 2; красителя от 0,4 до 2,0; концевых групп СООН не более 40 г-экв/т; вязкость расплава должна составлять 200-700 Па·с (280 °С).

ПЭТ перерабатывают по периодич. схеме (из гранулята) и по непрерывной (прямое формование из расплава ПЭТ после его синтеза). Обычно гранулят ПЭТ плавят при 280-320 °С в экструдерах, производительность к-рых достигает 1-15 кг/мин.

Расплав от одного экструдера распределяется в зависимости от тонины формуемой нити на 20-100 фильер (число отверстий в фильерах при формовании волокон 100-2000, техн. нитей-140-280, текстильных-8-80; диаметр отверстий фильеры 0,2-0,6 мм). Струйки расплава, выходящие из фильеры, интенсивно охлаждаются воздухом в спец. шахте машины формования и затвердевают. Кол-во фильер в одной шахте колеблется от 1 до 16. С целью снятия электростатич. зарядов, улучшения фрикционных св-в волокно обрабатывают замасливателями (см. Текстильно-вспомогательные вещества). Затем оно поступает на приемное устройство, конструкция и скорость к-рого зависят от вида вырабатываемой продукции.

Полиэфирные волокна выпускают в виде комплексных техн. (здесь и далее линейная плотн. 280-3400 дтекс) и текстильных (30-300 дтекс) нитей, мононити (диаметр 0,1-1,5 мм), резаного волокна (1,1-20 дтекс), жгута [1,7-4,4 дтекс, масса 1 м погонного (развес) (50-100)-103 текс], коврового жгутика (20000-30000 дтекс), нетканых материалов (типа "спан-бон").

Резаное волокно и жгут производят гл. обр. прямым формованием с послед. переработкой на спец. агрегате. Сформованные нити, выходящие из 20-50 фильер, объединяются в жгутик, к-рый со скоростью 800-1800 м/мин принимают в контейнер (200-2500 кг жгута). Затем из 20-40 контейнеров собирается общий жгут, подвергаемый последовательно операциям: 1) ориентац. вытягиванию (в 3,0-4,5 раза), осуществляемому в одну или две ступени в паровой либо воздушной камере при 120-180°С со скоростью 100-350 м/мин, и стабилизации удлинения при растяжении 2-4% и т-ре 200-220 °С; 2) гофрированию, после чего жгут приобретает извитость (3-6 извитков на 1 см); 3) термообработке в течение 15-20 мин при 110-140°С (жгут сушится и фиксируются извитки; волокно при этом усаживается на 15-18%); 4) охлаждению; 5) антистатич. обработке. Затем жгут режут, получая волокно, или направляют в жгутоукладчик. Резаные волокна (хлопкового типа длиной 34-40 мм, линейной плотн. 1,1-1,7 дтекс; шерстяного, льняного и мехового типов длиной 60-120 мм, линейной плотн. 3,3-20 дтекс) прессуют в кипы.

Техн. нить формуют из ПЭТ, предварительно подвергнутого дополнит. поликонденсации в расплаве или твердой фазе, и со скоростью 400-1000 м/мин принимают на бобины (масса нити на бобине, т.е. паковки, 10-20 кг). Послед. ориентац. вытягивание (в 4,5-6 раз) осуществляют на кру-тильно-вытяжных машинах со скоростью 150-300 м/мин сначала при 70-90 °С, затем при 150-200 °С; масса паковки 2-6 кг. При получении малоусадочной (усадка до 4% при 150 °С) техн. нити совмещают операции вытягивания и термообработки. Так, на горизонтальных агрегатах нити (одновременно 150-250) подвергают двустадийному вытягиванию в 3,0-3,5 и 2,0-1,5 раза при 90-100 и 150-250 °С соотв. и термообработке в своб. состоянии при 200-240 °С (усадка нити 4-10%). Готовая нить принимается со скоростью ок. 200 м/мин на паковку массой до 20 кг. Техн. нить с линейной плотн. 1110 дтекс подвергают трощению (сложению 2-6 нитей вместе) и крутке (50-100 витков на 1 м) чаще всего на машинах с веретенами двойного кручения со скоростью ок. 50 м/мин. На свежесформованные нити, предназначенные для произ-ва РТИ или шин, наносят адгезионную композицию (содержит эпоксидную смолу и отвердитель аминного типа) в кол-ве 0,4-0,8% от массы нити.

Экономичны схемы произ-ва техн. нитей, совмещающие стадии формования, вытягивания, а иногда и термообработки на одной машине, на к-рой нить со скоростью 2500-3000 м/мин принимается на паковку массой до 20 кг.

Текстильную нить в гладком виде получают обычно по классич. схеме (формование и вытягивание на отдельных машинах) или совмещенной (на одной машине проводятся формование и вытяжка нити со скоростью 3000-4000 м/мин). По первой из них нить формуют со скоростью 1200-2000 м/мин и принимают на паковку массой 5-10 кг. Вытягивают в 3,5-5 раз со скоростью 600-1800 м/мин сначала при 70-90 °С, затем при 120-160°С; масса паковки 1,0-3,0 кг. Если нити подвергают крутке (100-200 витков на 1 м), их обрабатывают затем паром при 110-140°С в течение 0,5-1 ч с целью фиксации крутки, при к-рой происходит также снижение усадки (до 2-4%), после чего перематывают со скоростью 900-1200 м/мин на товарную паковку массой 1,5-3,0 кг.

Совр. технология произ-ва текстильных текстурир. нитей включает две осн. стадии: высокоскоростное формование (до 6000 м/мин) и совмещенный процесс ориентац. вытягивания с текстурированием. Последний проводят на машинах, снабженных механизмом ложной крутки фрикционного типа, со скоростью 600-1000 м/мин; масса паковки 3-5 кг. Текстурир. нить можно подвергать дополнительно трощению, крутке (60-100 витков на 1 м) и поверхностному крашению. Производятся также пневмосоединенные и пневмотекстурир. однородные и неоднородные нити. Интенсивно развивается произ-во пряжеподобных нитей, состоящих из 60-100 элементарных нитей, профилированных, комбинированных, фасонных, разноусадочных и др. нитей (см. Текстурированные нити).

Мононить получают на горизонтальных агрегатах по непрерывной технол. схеме, включающей формование в охладит. водную ванну (50-70°С) одновременно 20-60 мононитей, двустадийное ориентац. вытягивание в 4-5 раз в паровых или воздушных камерах при 120-160°С, термообработку под натяжением (2-10%) или в своб. состоянии при 180-220 °С и приемку со скоростью 80-120 м/мин; масса паковки 1-2 кг.

Свойства волокон приведены в таблице.

4009-11.jpg

Влагопоглощение при 20 °С и 65%-ной относит.- влажности воздуха составляет 0,3-0,4%. Сохранение прочности в мокром состоянии 100%, в петле 80-90%, в узле 70-85%; модуль сдвига при кручении 80-150 МПа. Эластич. восстановление после деформации полиэфирного волокна на 5% равно 85-95%. Усадка в кипящей воде полиэфирного волокна, не подвергнутого термообработке, составляет 5-15%, термообработанного-1-4%. Устойчивость к истиранию полиэфирных волокон в 4-5 раз ниже, чем у полиамидных волокон. Сопротивление многократным изгибам также ниже, чем у полиамидных волокон, но в 2,5 раза выше, чем у гидратцеллюлозных. Ударная прочность полиэфирного корда в 4 раза выше, чем у полиамидного корда, и в 20 раз выше, чем у вискозного.

Интервал рабочих т-р полиэфирных волокон от —60 до 170°С: т. пл. 260 b 2 °С; т-ра нулевой прочности 248 °С; 1,13 кДж/(кг·К). Под действием огня волокно плавится,4009-12.jpgно загорается с трудом, после удаления из огня самозатухает. Для снижения горючести полиэфирные волокна обрабатывают антипиренами (в массе или поверхностно, в кол-ве до 10% от массы волокна). Полиэфирное волокно сравнительно атмосферо- и светостойко: после пребывания на солнце в течение 600 ч теряет прочность на 60% (полиамидные волокна в этих условиях разрушаются). Электрич. св-ва: e 2,8-3,2 (25°С; 50·106 Гц), rs 1014 Ом.

Полиэфирное волокно раств. в крезоле и др. фенолах; частично разрушается, растворяясь в конц. H2SO4 (выше 83%-ной) и HNO3, полностью разрушается при кипячении в конц. р-рах щелочей, обработке водяным паром при 220 °С в течение 1 ч. Обработка паром при 100°С, ввиду частичного гидролиза ПЭТ, сопровождается уменьшением прочности. Устойчиво в ацетоне, СС14, дихлорэтане и др. р-рителях, используемых в хим. чистке, к действию окислителей и восстановителей, микроорганизмов, моли, коврового жучка.

Осн. недостатки полиэфирных волокон-трудность крашения, гидрофоб-ность, электризуемость, склонность к пиллингу (образование на пов-сти изделия скрученных волоконец-"шариков"), жесткость изделий, плохая драпируемость.

Применение. Техн. нить используют для изготовления транспортерных лент, приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляц. и фильтровальных материалов и др. Из мононити вырабатывают сетки для бумагоделат. машин, щетки для хлопкоуборочных комбайнов и зерноочистит. машин, застежки "молния", струны ракеток, фильтры и т. д. Техн. нить низкой линейной плотн. (40 - 50 дтекс) применяют для обмотки электропроводов малого сечения и в медицине (синтетич. кровеносные сосуды и хирургич. нити).

Из гладких текстильных нитей вырабатывают трикотаж, ткани типа тафты, жоржета, крепа, пике, твида, атласа, фасонные ткани (трико-кружево), гардинно-тюлевые изделия, плащевые и зонтичные ткани, из текстурированных -плательные и костюмные ткани, трикотажные изделия, мужские и дамские сорочки, детскую одежду, чулки, носки и мн. др.

Резаные волокна применяют в осн. в смеси с шерстью, хлопком или льном (33-67%). Присутствие полиэфирных волокон повышает износостойкость и прочность, понижает сминаемость и усадочность ткани, позволяет сохранить красивый внеш. вид и устойчивость формы готовых изделий при эксплуатации. Из полиэфирного резаного волокна в чистом виде или в смеси с др. природными и хим. волокнами выпускают костюмные, пальтовые, сорочечные, плательные ткани, техн. сукна, нетканые материалы.

Сополиэфирные волокна (дилана, велана, тесил, викрон, грилен и др.). Недостатки полиэтилентерефталатного волокна во многом устраняются хим. модификацией ПЭТ, напр. алифатич. и ароматич. дикарбоновыми к-тами или их эфирами, гидроксикислотами, диолами, содержащими также др. функц. группы, полигликолями, соед., содержащими сульфо- или карбоксильную группу, фосфор, галоген. Мо-дифицир. добавки вводят на стадии синтеза ПЭТ.

Сополиэфирные волокна получают по тем же технол. схемам, что и полиэтилентерефталатные, к-рым они близки также по св-вам и областям применения, хотя имеют и ряд особенностей. Напр., волокно, модифицированное добавкой 6-10% (по массе) смеси диметилизофталата и диметил-ортофталата, отличается повыш. усадкой (25-70%), что делает его ценным для получения высокообъемной пряжи в смеси с др. малоусадочными волокнами, а также для получения нетканых материалов и основы искусств. кожи.

Производятся также легко окрашиваемые, неэлектризующиеся, мало пиллингующиеся и др. виды сополиэфир-ных волокон и нитей.

Прочие полиэфирные волокна. Волокно из продукта поликонденсации терефталевой к-ты или ее диметилового эфира и 1,4-бмс-(гидроксиметил)циклогексана (кодель, вес-тан; ф-ла I) плавится при более высокой т-ре (ок. 295 °С), обладает меньшими пиллингом (распушиванием) и плотн. (1,220 г/см3), лучшей накрашиваемостью, более высокой теплостойкостью, чем волокно из ПЭТ.

4009-13.jpg

Волокно из полибутилентерефталата (ПБТ) имеет меньшую плотн. (1,320 г/см3), чем из ПЭТ, хорошо окрашивается дисперсными красителями, отличается высокой хим. стойкостью.

Текстильные нити из полиэтиленоксибензоата (А-Телл; ф-ла И), получаемого поликонденсацией этилового эфира n-гидроксибензойной к-ты, стойки к УФ облучению. По сравнению с волокном из ПЭТ они более устойчивы в воде, к-тах и щелочах, обладают высокой усадкой в кипящей воде (до 30%), лучшей накрашиваемостью, однако размягчаются и плавятся (соотв. при 185 и 223 °С) при более низких т-рах; модуль деформации растяжения 4-8 ГПа.

Волокна из полиэтиленнафталата - продукта поликонденсации 2,6-нафталиндикарбоновой к-ты и алифатич. гликолей с числом групп СН2 от 2 до 6 (ПЭН; ф-ла III) - отличаются высокими прочностью (80 сН/текс), модулем деформации растяжения (30 ГПа) и термостойкостью. Они сохраняют до 100% прочности при нагр. в течение 96 ч при 200 °С, устойчивы в горячей воде в течение 10 сут, их усадка в кипящей воде менее 2%.

Полиэфирные волокна получают также из полигликолида и полилактида (используют как рассасывающийся шовный материал в хирургии), поликарбонатов (мол. м. 30000-50000), перспективны волокна из жидкокристаллич. полиэфиров.

Мировое произ-во полиэфирных волокон (преим. на основе ПЭТ) в 1987 составило 8,4 млн. т, в т.ч. 57% волокон и 43% нитей. В СССР произ-во полиэфирных волокон 1990 достигло 270 тыс. т. Выпуск волокон из модифицир. ПЭТ, преим. окрашивающихся катионными красителями, составляет ок. 15% от мирового произ-ва, трудногорючих - более 10%.

Первое пром. произ-во полиэтилентерефталатного волокна организовано в США в 1953, первое сополиэфирное волокно (дакрон Т-64) получено в США в 1962.

Лит.: Петухов Б. В., Полиэфирные волокна, М., 1976; Полиэфирные волокна из химически модифицированного полиэтилентерефталата, М., 1977 (Обзорная информация НИИТЭхим. Сер. Промышленность химических волокон); Айзенштейн Э. М., в кн.: Технология производства химических волокон, 3 изд., М., 1980, с. 326-414; Грибанов С. А., Айзенштейн Э. М., "Хим. волокна", 1981, № 3, с. 18-23.

Э. М. Айзенштейн.


___

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн