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


ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ

ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, формуют из орг. полимеров. Различают искусственные волокна, к-рые получают из прир. полимеров, гл. обр. целлюлозы и ее эфиров (напр., вискозные волокна, ацетатные волокна), и синтетические волокна, получаемые из синтетич. полимеров (напр., полиамидные волокна, полиакрилонитрильные волокна). К химическим иногда относят также волокна из неорг. в-в, напр. стеклянное волокно, борное волокно (см. Бор).

В пром-сти волокна химические вырабатывают в виде: 1) штапельных (резаных) волокон дл. 35-120 мм; 2) жгутов и жгутиков (линейная плотность соотв. 30-80 и 2-10 г/м); 3) комплексных нитей (состоят из многих тонких элементарных нитей; в зависимости от линейной плотности и мех. св-в подразделяются на текстильные и технические); 4) мононитей (диам. 0,03-1,5 мм). Свойства волокон химических и нитей приведены в таблицах 1-4.

Важные преимущества волокон химических перед волокнами природными - широкая сырьевая база, высокая рентабельность произ-ва и его независимость от климатич. условий. Многие волокна химические обладают также лучшими мех. св-вами (прочностью, эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью. Недостаток нек-рых волокон химических, напр. полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность.

В 60-70-е гг. созданы волокна химические из полимеров со специфич. св-вами, напр.: термостойкие волокна (из ароматич. полиамидов, полиимидов и др.), выдерживающие длит. эксплуатацию при 200-300°С; углеродные, волокна, получаемые карбонизацией волокон химических и обладающие высокой жаростойкостью (в бескислородных условиях до 2000 °С, в кислородсодержащих средах до 350-400 °С); фторволокна (из фторсодержащих карбоцепных полимеров), устойчивые в агрессивных средах, физиологически безвредные, обладающие хорошими антифрикц. и электроизоляц. св-вами. Нек-рые из этих волокон характеризуются также более высокими, чем обычные волокна химические, прочностью, модулем, большей растяжимостью и др. (табл. 4).

Табл. 1.-СВОЙСТВА ШТАПЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН ПРИ 20°С И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА 65%
Свойства шпательных волокон

* В мокром состоянии.

Табл. 2.-СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИХ НИТЕЙ ПРИ 20oС И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА 65%
Свойства химических нитей

Формование волокон и их структура. К волокнообразующим полимерам предъявляют след. осн. требования: мол. м. в пределах 15000-150000 (верх. предел лимитируется вязкостью р-ров или расплавов, из к-рых м. б. получено волокно, нижний - необходимыми мех. св-вами волокна); сравнительно узкое ММР; способность плавиться без разложения или растворяться в доступных, легко регенерируемых р-рителях.

Волокна химические формуют из расплавов (1081-4.jpg 50-500 Па*с) или р-ров (конц. 5-30%,1081-5.jpg 3-80 Па*с), отфильтрованных от примесей и дегазированных. Расплав или р-р продавливают через отверстия фильеры (диаметр отверстий 50-500 мкм) в среду, в к-рой струйки полимера затвердевают, превращаясь в волокна.

При формовании из расплава затвердевание струек происходит вследствие их охлаждения воздухом ниже т-ры плавления полимера. Этот способ используют в тех случаях, когда полимер плавится без заметного разложения, напр. в произ-ве волокон из полиолефинов, полиэфиров, алифатич. полиамидов.

Формование из раствора применяют при получении волокон химических из полимеров, т-ра плавления к-рых лежит выше т-ры их разложения или близка к ней. Волокно образуется в результате испарения летучего р-рителя ("сухой" способ формования) или осаждения полимера в осадительной ванне ("мокрый" способ), иногда после прохождения струек р-ра через воздушную прослойку ("сухо-мокрый" способ). Сухим способом формуют, напр., ацетатные и полиакрилонитрильные волокна, мокрым - вискозные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные и др., сухо-мокрым - волокна из термостойких полимеров. наиб. производителен (скорость 500-1500 м/мин, иногда до 7000 м/мин), прост и экологически безопасен способ формования из расплава, наим. производителен (скорость 5-100 м/мин) и наиб. сложен мокрый способ формования из р-ра, требующий регенерации реагентов и очистки выбросов. Скорость формования по сухому способу 300-800 м/мин.

Сформованные волокна химические подвергают ориентационному вытягиванию в 3-10 раз и термообработке (релаксации) с целью повышения их прочности, а также уменьшения деформируемости и усадки в условиях эксплуатации. Оптим. т-ра этих операций лежит вблизи т-ры макс. скорости кристаллизации полимера, их продолжительность определяется скоростями релаксационных процессов и кристаллизации.

Табл. 3-СОРБЦИЯ ВОДЯНЫХ ПАРОВ ХИМИЧЕСКИМИ ВОЛОКНАМИ (НИТЯМИ), ИХ НАБУХАНИЕ И СВОЙСТВА В МОКРОМ СОСТОЯНИИ ПРИ 20°С
Сорбция водянх паров химическими волокнами

* Волокна разл. видов. ** Вискозное и медноаммиачное волокна разл. видов.

Табл. 4.-ХАРАКТЕРИСТИКА НИТЕЙ И ВОЛОКОН СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ 20°С И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА 65%
Специфические нити и волокна

* Сохранение прочности при ЗОСГС составляет 45-65% от ее исходного значения (после прогрева при этой т-ре в течение 100 ч-50-80%). ** В ГПа.

Заключит. операции получения волокон химических или нитей включают их промывку, сушку, обработку замасливателями, антистатиками и др. текстильно-вспомогательными веществами. В число заключит. операций входит иногда и хим. модифицирование волокон химических, напр.: ацеталирование поливинилспиртовых волокон формальдегидом для придания им водостойкости; прививка на волокна (особенно из полимеров, макромолекулы к-рых содержат реакционноспособные боковые группы) разл. мономеров с целью гидрофилизации волокон химических или, наоборот, их гидрофобизации и повышения устойчивости в агрессивных средах. См. также Формование химических волокон.

При получении волокон химических из нерастворимых полимеров (напр., из ароматич. полиимидов) для формования используют их растворимые аналоги, к-рые на завершающих стадиях процесса подвергают полимераналогичным превращениям (циклизации). К новым методам получения волокон химических относятся, напр., фибриллирование (расщепление) одноосно ориентированных пленок, гл. обр. полиолефиновых, а также формование из дисперсий полимеров.

Большинство волокон химических имеет фибриллярную аморфно-кристаллич. структуру со степенью кристалличности 50-95% и углом среднемолекулярной разориентации 25-10°. В формировании мех., термич., сорбционных и др. св-в волокон важную роль играет строение аморфных областей полимера (число "проходных" макромолекул, их ориентация, разнодлинность). Существ. значение имеет также микроструктура волокон (наличие пор, трещин, характер пов-сти), от к-рой зависят их переработка и эксплуатац. св-ва текстильных изделий.

Применение. Перспективы производства. Штапельные волокна и жгуты, перерабатываемые как в чистом виде, так и в смеси с другими хим. или прир. волокнами, предназначены гл. обр. для выработки тканей, трикотажа, нетканых материалов. Жгутики, как правило окрашенные и текстурированные (см. Текстурированные нити), применяются в произ-ве ковровых изделий и искусств. меха. Из текстильных комплексных нитей вырабатывают преим. ткани, трикотаж, чулочно-носочные изделия. Техн. комплексные нити используют в произ-ве изделий, эксплуатируемых при больших нагрузках (шины, РТИ, канаты и др.); мононити - в произ-ве рыболовных снастей, сеток, сит; фибриллированные нити - как основу ковров, тарных тканей и др. Волокна со специфич. св-вами служат армирующими наполнителями композитов, материалами для изготовления спецодежды, тепло- и электроизоляции, фильтров, изделий мед. назначения и др.

Произ-во волокон химических, особенно синтетических, развивается быстрыми темпами (табл. 5).

Табл. 5.-ДИНАМИКА МИРОВОГО ПРОИЗ-ВА ХИМИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ ВОЛОКОН (млн. т)

Вид волокон
1960
1980
Прогноз
1990
2000
Химические
3,4*
14,8**
24-26
29-61
Природные
12,2
20,4
16-18
14-20

* В т.ч. 0,7 млн. т синтетических. ** В т.ч. 11,6 млн. т синтетических.

Историческая справка. Первое искусств. волокно было получено из нитрата целлюлозы (его пром. произ-во было организовано во Франции в 1891). В 1896 в Германии было создано произ-во гидратцеллюлозных медноаммиачных волокон, в 1905 в Великобритании - вискозных. К 1918-20 относится разработка способа произ-ва ацетатных волокон. Первое синтетич. волокно -поливинилхлоридное - было выпущено в 1932 в Германии, в 1940 там же было организовано произ-во поликапроамидного волокна. В 50-60-е гг. в разных странах было освоено пром. произ-во полиакрилонитрильных, полиолефиновых, полиэфирных и др. синтетич. волокон. Начало многотоннажного произ-ва волокон химических в СССР относится к 1930, когда в Ленинграде была пущена фабрика вискозных волокон. Пром. произ-во первого отечеств, синтетич. волокна (капрон) было организовано в кон. 40-х гг.


===
Исп. литература для статьи «ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ»: Роговин 3. А., Основы химии и технологии химических волокон, 4 изд., т. 1-2, М., 1974; Перрпелкин К. Е., Физико-химические основы процессов формования химических волокон, М., 1978; Технология производства хими-1ССКИХ волокон, 3 изд., М., 1980; Химические волокна, под ред. 3. А. Роговина, К.Е. Перепелкина и др., т. 1-10, М., 1972-84; Перепелкин К. Е., Структура и свойства волокон, М., 1985. К.Е. Перепелкин.

Страница «ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн