Капрон лавсан

Введение

 

              Синтетические волокна, полученные из высокомолекулярных соединений, образуются синтезом из более простых, низкомолекулярных, веществ (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.), полученных из каменного угля, нефти или природного газа.

 Химические волокна,  получаемые из синтетических  полимеров. Синтетические волокна  выпускают в виде текстильных  и кордных нитей, моноволокна,  а также штапельного волокна.  Разнообразие свойств исходных  синтетических полимеров позволяет  получать синтетические волокна  с различными свойствами, тогда  как возможности варьировать  свойства искусственных волокон  очень ограничены, поскольку их  формуют практически из одного  полимера целлюлозы или её  производных. Синтетические волокна  характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью  и устойчивостью к действию  химических реагентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие сведения

 

Синтетическими называются волокна, полученные из высокомолекулярных соединений, образованных синтезом из более простых низкомолекулярных  веществ (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.), полученных из каменного угля, нефти или природного газа.

Синтетические волокна впервые  были получены до начала второй мировой  войны. Развитию производства синтетических  волокон способствовали успехи в  области синтеза высокомолекулярных соединений, а также их ценные свойства: высокая прочность, упругость, устойчивость к действию влаги, диэлектрические свойства и др.

Одним из первых синтетических  волокон было волокно из хлорированного поливинилхлорида под названием  ПЦ и поливинилспиртовое волокно, полученные в 1934 г. в Германии В 1936 г. в США было получено волокно виньон, представляющее собой сополимер винилхлорида (85%) и винилацетата (15%). В 1938 г. в США началось промышленное производство полиамидного волокна нейлон 66 на основе поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты. В 1941 г. в Англии разработан способ производства первого полиэфирного волокна терилен, однако промышленное производство терилена началось лишь в 1955 г. Промышленное производство лавсана началось в 1960 г.

 В 1943 г. в США впервые было получено полиакрилонитрильное волокно орлон, но его промышленное производство началось в 1950 г.

Объем мирового производства синтетических волокон неуклонно  возрастает. В 1980 г. их получено более 4 млн. т., причем около 48 % всех синтетических  волокон приходится на долю полиамидных  волокон, около 24% - на долю полиэфирных  волокон, около 19 % - на долю полиакрилонитрильных волокон. Из других химических волокон наиболее перспективными являются поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые.

Синтетические волокна лавсан и нитрон полноценно заменяют шерсть при значительно меньших материальных и трудовых затратах. Себестоимость 1 т этих волокон в 3—4 раза ниже себестоимости 1 т шерсти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Капрон

 

Капрон – синтетическое волокно, относящееся к группе полиамидных волокон. Отличается прочностью, упругостью, износостойкостью. Как и другие синтетические волокна, капрон устойчив к воздействию микроорганизмов, но при этом обладает низкой светостойкостью, электризуется.

2.1  Производство капронового волокна

 Сырьем для производства капрона является фенол, бензол, толуол или циклогексан, получаемые из каменного угля или нефти. Наиболее разработанным является способ промышленного производства капрона из фенола.

 Фенол путем нескольких  химических реакций превращается  в капролактам (мономер), который путем полимеризации (соединением молекул в длинную цепь) превращается в полимер - вещество с молекулярной массой 16 000 - 22 000, называемое смолой капрон.

 Формование капрона  идет по сухому способу и  заключается в том, что расплавленная  смола при температуре 270 - 280'С (температура плавления смолы 215'С) продавливается через фильеры с 12 - 24 или 39 отверстиями диаметром 0,2 - 0,3 мм.

 Выходящие из фильеры  струйки застывают при обдувании  их холодным воздухом. Формование  капрона идет с большой скоростью,  достигающей 1000 м/мин, при этом  нити получают 20 - 25-кратную фильерную вытяжку в горячем состоянии.

 Затем нити подвергаются  вытяжке на 400 - 600 % первоначальной  длины в зависимости от того, какие физико-механические свойства  необходимо получить в готовом продукте. При вытяжке нити утоняются, макромолекулы в них ориентируются и нити приобретают повышенную стойкость к растяжению, повышенную упругость, уменьшаются растяжимость и остаточное удлинение (пластичность).

 После вытяжки нити  замасливают, сушат, подвергают крутке и перемотке. Капрон получают в виде комплексных нитей линейной плотностью 29,4; 15,6; 6,7; 5; 3,3 текс, в виде моноволокна, т. е. единичных нитей линейной плотностью 2,2 и 1,7 текс.

При производстве капронового  штапельного волокна используются фильеры, содержащие 200 - 250 отверстий. Формование волокна идет со скоростью 400 - 500 м/мин. После формования полученные жгуты  вытягивают, гофрируют и разрезают  на штапельки определенной длины.

2.2 Строение капронового  волокна

Капроновое волокно имеет  гладкую поверхность с круглым  поперечным сечением (см. рис. 8, г). Поэтому  волокна обладают большим блеском  и пониженной цепкостью. В процессе эксплуатации изделий с применением  капронового штапельного волокна  структура пряжи нарушается, на поверхности  изделия образуется ворс, который  благодаря высокой прочности  и устойчивости волокна к истиранию  не обрывается, а скатывается в  шарики - пиллингуется. Гладкостью капроновых нитей объясняется также раздвигаемость и осыпаемость нитей в тканях, скольжение тканей. Для повышения цепкости капроновых нитей и уменьшения их блеска все большее распространение находят способы получения профилированных (флиретт) и текстурированных (мэрон, гофрон и др.) нитей.

 

 

2.3 Свойства капроновых  волокон

Гигроскопичность капрона  низкая, как у триацетатного волокна, он недостаточно гигиеничен и поэтому  не рекомендуется для бельевых тканей. Недавно разработана технология получения физически модифицированной профилированной капроновой нити - шелона (крученой или текстурированной), отличающейся улучшенными гигиеническими свойствами, позволяющими в 4 - 6 раз лучше удалять излишнюю влагу из ткани и из пододежного пространства. Такие свойства шелона приближают его к натуральному шелку и позволяют использовать для бельевых тканей. Изделия из капрона хорошо смачиваются водой, а после отжима сохраняют лишь 20 - 25 % влаги (у вискозного волокна 100 %), поэтому они быстро сохнут. Во влажном состоянии капрон свойств своих почти не изменяет.

 

 Своеобразно действие  на капрон очень горячей воды  и насыщенного пара: размеры и  форма нитей, тканей, изделий фиксируются  и остаются неизменными при  последующих обработках водой  или паром более низкой температуры.  Однако при обработке паром  или горячей водой более высокой  температуры, чем температура  стабилизации, изделие теряет приданные  ему размеры и форму и ему  можно придать другие размеры  и форму. Капрон очень чувствителен  к действию повышенных температур. Уже при температуре выше 65 'С  он начинает терять прочность,  поэтому все тепловые обработки  изделий из капрона следует  проводить строго по установленным  режимам. 

 Капрон обладает хорошей  устойчивостью к действию щелочей  и достаточно устойчив к действию  кислот. К действию света капрон  недостаточно устойчив, но этот  недостаток устраняют добавлением  в смолу светостабилизаторов.

 Капроновые нити характеризуются высокими механическими свойствами: высоким пределом прочности при растяжении, что позволяет изготовлять из них тонкие и достаточно прочные изделия; высокой устойчивостью к истиранию (при добавлении к шерсти всего лишь 10 % капрона носкость изделий увеличивается в 2 - 2,5 раза); высокой упругостью (при вытягивании капрона на 16 % упругое удлинение составляет 91 %, при вытягивании 20 - 25 % - около 75 - 80 %).

 Капроновое волокно  по внешнему виду напоминает  искусственные волокна, но в  отличие от них при поднесении  к пламени проявляет тепловую  усадку, плавится, а затем загорается  слабым голубовато-желтым пламенем  с наличием белого дымка и  распространением .запаха сургуча. При удалении волокон из пламени горение постепенно прекращается, а на конце застывает темный твердый шарик.

 2.4 Применение:

1. Полиамиды применяются прежде всего для получения синтетического волокна. Вследствие нерастворимости в обычных растворителях прядение ведется сухим методом из расплава с последующей вытяжкой. Хотя полиамидные волокна прочнее натурального шелка, трикотаж и такни, изготовленные из них, значительно уступают по гигиеническим свойствам из-за недостаточной гигроскопичности полимера.

2. Изготовление одежды, искусственного  меха, ковровых изделий, обивок.

3. Полиамиды используются  для производства технических  тканей, канатов, рыболовных сетей.

4.Шины с каркасом из  полиамидного корда более долговечны.

5. Полиамиды перерабатываются  в очень прочные конструкционные  изделия методами литья под  давлением, прессование, штамповки  и выдувания.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Лавсан

 

Лавсан – полиэфирное  волокно, среди синтетических волокон занимает лидирующее положение.

3.1 Производство волокна  лавсан

Сырьем для выработки  лавсана служат диметиловый эфир терефталевой кислоты (сокращенно диметилтерефталат, или ДМТ) и этиленгликоль.

Процесс получения смолы  лавсан идет в две стадии. Сначала  при взаимодействии ДМТ с этиленгликолем получают дигликолевый эфир терефталевой кислоты, а затем реакцией поликонденсации последнего получают полиэтилентерефталат или смолу лавсан молекулярной массой 15000 - 20000. Формование лавсана аналогично формованию капрона и осуществляется на том же оборудовании. Для формования комплексных нитей используют фильеры с 8 - 40 отверстиями диаметром 0,5 - 0,6 мм. Скорость формования волокна 500 - 1200 м/мин. Для формования штапельного волокна используют фильеры с 80 - 175 отверстиями. Полученное волокно состоит из аморфного полимера и не обладает свойствами, необходимыми для выработки изделий. В связи с этим волокно вытягивают на 400 % при температуре 70 - 95'С. При этом макромолекулы полимера ориентируются вдоль оси волокна и образуют кристаллическую структуру полимера. Волокно приобретает большую прочность, эластичность, его усадочность снижается до 9 - 15 %.

 Вытянутое волокно  подвергают термофиксации горячим воздухом при температуре 130 - 155'С в течение 1 - 3 мин. В результате фиксируется форма волокна, усадка в кипящей воде снижается до 1 - 5 %.

 Штапельное волокно  длиной 40 - 120 мм получают разрезанием  жгута после вытягивания, гофрирования  и термофиксации.

 В зависимости от  назначения лавсановое волокно  может быть получено блестящим  или матированным, суровым или  окрашенным в массе.

 

3.2 Строение лавсанового  волокна

Как и капроновые волокна, лавсан имеет гладкую поверхность  с круглым поперечным сечением (см. рис. 8, г), вследствие чего он обладает большим блеском и пониженной цепкостью. Изделия из лавсанового  волокна пиллингуются. Для устранения этого недостатка лавсановые волокна вырабатывают извитыми и профилированными.

3.3 Свойства лавсановых  волокон

По сравнению с полиамидными волокнами лавсановое волокно обладает меньшей гигроскопичностью, большей  устойчивостью к действию воды и  высокими теплостойкостью, светостойкостью  и хемостойкостью.

 Механические свойства  лавсана примерно такие же, как  у капрона. Очень высока упругость  лавсана. Складки и плиссе на  изделиях чрезвычайно стабильны,  сохраняются при стирке и чистке. Добавив в смесь любых волокон  лавсан, можно увеличить устойчивость  плиссировки тканей из них.  Однако устойчивость к истиранию  у лавсана в 4 - 4,5 раза ниже, чем у капрона, но выше, чем  у искусственных волокон, хлопка, шерсти и нитрона. 

 По теплопроводности  и несминаемости волокно лавсан  похоже на шерсть. Изделия из  этого волокна имеют шерстеподобный вид.

 Волокно лавсан не  подвержено повреждению молью,  действию плесени и гнилостных  микроорганизмов. 

 В обычных условиях  лавсан плохо окрашивается, что  объясняется высокой кристалличностью  и малыми размерами пор. Наилучший  эффект окрашиваемости достигается  крашением волокна в массе  (до формования волокна) или  крашением при повышенной температуре  (около 200'С) и повышенном давлении.

 Разработан метод получения  модифицированного полиэфирного  волокна, отличающегося лучшей  способностью окрашиваться обычными  красителями, применяемыми для  крашения природных и искусственных  волокон. 

 Лавсановое волокно  не отличается по внешнему  виду от других химических  волокон. Горит оно слабо, желтоватым  пламенем, выделяя черную копоть. После затухания пламени застывает  твердый шарик черного цвета. 

 Волокно лавсан благодаря  целому ряду положительных свойств  находит широкое применение для  изготовления изделий народного  потребления и для технических  целей. 

 Штапельное волокно  лавсан используют в чистом  виде, в смеси с шерстью, хлопком,  льном, с разными химическими  волокнами. Из пряжи с лавсаном  изготавливают разнообразные ткани,  нетканые материалы, трикотаж, искусственный  мех. 

 Лавсановые нити используют  в основном для изготовления  тканей технического назначения, швейных ниток, а также текстурированной  нити мэлан (бэлан).

 За рубежом из полиэфирных  нитей изготовляют ткани (сорочечные, блузочные, галстучные и др.) и  трикотажные изделия.

 

3.4 Применение лавсана

1. волокона и нити для изготовления трикотажа и тканей различных типов (тафта, жоржет, креп, пике, твид, атлас, кружево, тюль, плащевые и зонтичные полотна и т.п.);

2. пленоки, бутыли, упаковочный материал, контейнеры и др.;

3. транспортёрные ленты, приводные ремни, канаты, паруса, рыболовные сети и тралы, бензо- и нефтестойкие шланги, электроизоляционые и фильтровальные материалы, щётки, застёжки "молния", струн ракеток и т.п.;

4. хирургические нити и материалы для имплантации в сердечно-сосудистой системе (эндопротезы клапанов сердца и кровеносных сосудов), эндопротезирования связок и сухожилий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Капрон и лавсан  в органоволокнитах

 

Органоволокниты представляют собой композиционные материалы, состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей) в виде синтетических волокон (капрон, лавсан). Такие материалы обладают малой массой, сравнительно высокими удельной прочностью и жесткостью, стабильны при действии знакопеременных нагрузок и резкой смене температуры. Для синтетических волокон потери прочности при текстильной переработке небольшие; они малочувствительны к повреждениям.

В органоволокнитах значения модуля упругости и температурных коэффициентов линейного расширения упрочнителя (капрон , лавсан) и связующего близки.

Происходит диффузия компонентов  связующего в волокно и химическое взаимодействие между ними. Структура материала бездефектна. Пористость не превышает 1-3 % (в других материалах 10-20 %). Отсюда стабильность механических свойств органоволокнитов при резком перепаде температур, действии ударных и циклических нагрузок. Ударная вязкость высокая (400-700кДж/мІ). Недостатком этих материалов является сравнительно низкая прочность при сжатии и высокая ползучесть (особенно для эластичных волокон).

Органоволокниты устойчивы в агрессивных средах и во влажном тропическом климате; диэлектрические свойства высокие, а теплопроводность низкая. Большинство органоволокнитов может длительно работать притемпературе 100-150 °С, а на основе полиамидного связующего и полиоксадиазольных волокон – при температуре 200-300 °С.

Органоволокниты применяют в качестве изоляционного и конструкционного материала в электрорадио промышленности, авиационной технике, автостроении, из них изготавливают трубы, емкости для реактивов, покрытия корпусов судов и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М., “Просвещение”, 1975.

2. Хопфф Г., Мюллер А., Венгер Ф. Полиамиды: Пер. с нем. 1958. Твердый переплет. 452 с.

3.  Петухов Б.В. Полиэфирные  волокна. Химия, 1976.

4. Коршак В.В. Синтетические  гетероцепные полиамиды. 1962.

5. Синтетические ионообменные  материалы / Зубакова Л. Б., Тевлина А. С, Даванков А. Б ., Химия, 1978.

6. http://www.e-plastic.ru/main/articles/r2/pk01 - органоволокнит.

7. «Технология тканевязного производства»

Л.С. Смирнов, Ю.И. Масленников, В.Ю. Яворский

8. Коршак В.В. Химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений Том 9, 1967, 946 с