Синтетические волокна. Синтетическое полиамидное волокно

Синтетические волокна начали производиться промышленным способом в 1938 году. На данный момент их существует уже несколько десятков видов. Для всех них общим является то, что исходным веществом служат низкомолекулярные соединения, превращающиеся в полимеры посредством химического синтеза. Растворением или плавлением полученных полимеров осуществляется приготовление формовочного или прядильного раствора. Их формуют из раствора или расплава, а их уже потом подвергают отделке.

Разновидности

В зависимости от особенностей, которыми характеризуется строение макромолекул, синтетические волокна принято подразделять на гетероцепные и карбоцепные. К первым относят те, что получены из полимеров, в чьих макромолекулах, помимо углерода, присутствуют и иные элементы – азот, сера, кислород и другие. Сюда относят полиэфирные, полиуретановые, полиамидные и полимочевинные. Карбоцепные синтетические волокна характеризуются тем, что основная цепь у них выстроена из атомов углерода. К этой группе относят поливинилхлоридные, полиакрилнитрильные, полиолефиновые, поливинилспиртовые и фторосодержащие.


Синтетические волокна

Полимеры, служащие основой для получения гетероцепных волокон, получаются посредством поликонденсации, а продукт формуется из расплавов. Карбоцепные получаются посредством цепной полимеризации, а формирование происходит обычно из растворов, в редких случаях из расплавов. Можно рассмотреть какое-то одно синтетическое полиамидное волокно, которое получило название сиблон.

Создание и применение

Такое слово, как сиблон, для многих оказывается совершенно незнакомым, однако раньше на ярлычках одежды можно было видеть аббревиатуру ВВМ, под которой скрывалось вискозное высокомодульное волокно. Тогда производителям казалось, что такое название будет выглядеть симпатичнее, чем сиблон, которое могло ассоциироваться с нейлоном и капроном. Производство синтетических волокон этого типа осуществляется из елки, как бы сказочно это не выглядело.


Искуственные синтетические волокна

Особенности

Появился сиблон в начале 70-х годов прошлого века. Он представляет собой усовершенствованную вискозу. На первом этапе осуществляется получение из древесины целлюлозы, ее выделяют в чистом виде. Самое большое ее количество содержится в хлопке – около 98%, но из волокон хлопчатника и без этого получаются отличные нити. Поэтому для выработки целлюлозы чаще используется древесина, в частности хвойная, где ее содержится 40-50%, а остальное – это ненужные компоненты. От них требуется избавляться в процессе производства синтетических волокон.

Синтетические полиамидное волокно

Процесс создания

Синтетически волокна производятся поэтапно. На первом этапе осуществляется процесс варки, во время которой из древесной стружки все лишние вещества перемещаются в раствор, а также производится разбивка длинных полимерных цепочек на отдельные фрагменты. Естественно, тут не обходится только горячей водой, производятся добавки различных реагентов: натронов и прочих. Только варка с добавлением сульфатов позволяет получить целлюлозу, которая пригодна для производства сиблона, так как в ней остается меньше примесей.


Когда целлюлоза уже выварена, ее отправляют на отбеливание, сушку и прессовку, а потом перемещают туда, где в ней есть необходимость – это производство бумаги, целлофана, картона и волокон, то есть основное производство. Что же с ней дальше происходит?

Синтетические волокна химия

Последующая обработка

Если требуется получить синтетические и натуральные волокна, то сначала нужно приготовить прядильный раствор. Целлюлоза представляет собой твердое вещество, которое непросто растворить. Поэтому обычно ее превращают в растворимый в воде эфир дитиоугольной кислоты. Процесс превращения в это вещество является довольно длительным. Сначала производится обработка целлюлозы горячей щелочью с последующим отжимом, в раствор при этом переходят ненужные элементы. После отжима масса измельчается, а потом помещается в специальные камеры, где начинается предсозревание – происходит укорочение молекул целлюлозы почти вдвое за счет окислительной деструкции. Далее происходит реакция щелочной целлюлозы с сероуглеродом, что позволяет получить ксантогенат. Это масса оранжевого цвета, похожая на тесто, эфир дитиоугольной кислоты и исходного вещества. Этот раствор за его вязкость получил название "вискоза".

Далее происходит фильтрование для удаления последних примесей. Выпускается растворенный воздух посредством «вскипания» эфира в вакууме. Все эти операции приводят к тому, что ксантогенат становится похож на молодой мед – желтый и тягучий. На этом прядильный раствор полностью готов.

Свойства синтетических волокон

Получение волокон

Раствор продавливается через фильеры. Искусственные синтетические волокна не просто прядутся традиционным способом. Эту операцию сложно сравнить с простой текстильной, правильнее будет сказать, что это химической процесс, позволяющий миллионам струек жидкой вискозы стать твердыми волокнами. На территории России из целлюлозы получается вискоза и сиблон. Второй тип волокна в полтора раза прочнее первого, характеризуется большей устойчивостью к щелочам, ткани из него отличаются гигроскопичностью, меньшей степенью усадки и сминания. А различия в процессах производства вискозы и сиблона появляются в тот момент, когда в осадительной ванной после фильер оказываются только что "народившиеся" синтетические волокна.

Производство синтетических волокон

Химия в помощь

Для получения вискозы в ванну наливается серная кислота. Она предназначена для разложения эфира, благодаря чему получаются чисто целлюлозные волокна. При необходимости получения сиблона в ванну добавляют сульфат цинка, частично оказывающий препятствие гидролизу эфира, поэтому в нитях будет содержаться остаточный ксантогенат. И что же это дает? Далее волокна подвергаются растягиванию и формовке. Когда в полимерных волокнах имеются остатки ксантогената, получается вытянуть полимерные целлюлозные цепочки вдоль оси волокна, а не расположить их хаотично, что характерно для обычной вискозы. После вытяжки жгут из волокон разрезают на шпательки длиной 2-10 миллиметров. После еще нескольких процедур осуществляется прессовка волокон в кипы. Тонны древесины достаточно для получения 500 килограмм целлюлозы, из которой будет выпущено 400 килограмм волокна сиблона. Прядение целлюлозы осуществляется примерно двое суток.

Что дальше делают с сиблоном

В восьмидесятых годах эти синтетические волокна использовались в качестве добавок к хлопку, чтобы нити прялись лучше и не рвались. Из сиблона делали подложки под искусственную кожу, а также использовали его при производстве изделий из асбеста. Тогда технологи не были заинтересованы в создании чего-то нового, требовалось как можно больше волокна для реализации задуманного.

А на Западе в те времена высокомодульные вискозные волокна использовались для производства тканей, которые отличались дешевизной и прочностью в сравнении с хлопчатобумажными, но при этом хорошо впитывали влагу и дышали. Сейчас у России не осталось собственных хлопковых регионов, поэтому на сиблон возлагаются большие надежды. Только спрос на него пока не особо велик, так как ткани и одежду отечественного производства сейчас почти никто не покупает.

Полимерные волокна

Их принято подразделять на природные, синтетические и искусственные. Природные представляют собой те волокна, образование которых осуществляется в натуральных условиях. Их принято классифицировать по происхождению, которое определяет их химический состав, на животные и растительные. Первые состоят из белка, а именно каротина. Это шелк и шерсть. Вторые состоят из целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы.

Искусственные синтетические волокна получаются посредством химической переработки полимеров, существующих в природе. К ним принято относить ацетатные, вискозные, альгинатные и белковые волокна. В качестве сырья для их получения служат сульфатная или сульфитная древесная целлюлоза. Выпуск искусственных волокон производится в виде текстильных и кордных нитей, а также в виде штапельного волокна, которое перерабатывается вместе с иными волокнами в процессе производства разных тканей.

Синтетические и натуральные волокна

Синтетическое полиамидное волокно получается из полимеров, выведенных искусственно. В качестве исходного сырья в таком процессу используются полимерные волокна, сформированные из гибких макромолекул слаборазветвленной или линейной структуры, обладающие значительной массой – более 15 000 атомных единиц массы, а также очень узким молекулярно-массовым распределением. В зависимости от типа синтетические волокна способны обладать высокой степенью прочности, значительной величиной по отношению к удлинению, эластичностью, устойчивостью к множественным нагрузкам, малыми остаточными деформации и быстрым восстановлением после снятия нагрузки. Именно поэтому помимо использования в текстиле им нашли применение в качестве армирующих элементов во время изготовления композитов, и все это позволили сделать особые свойства синтетических волокон.

Заключение

В последние несколько лет можно наблюдать очень устойчивый рост количества достижений в сфере разработки новых полимерных волокон, в частности, пара-арамидных, полиэтиленовых, термостойких, комбинированных, структура которых – ядро-оболочка, гетероциклических полимеров, в которые включены различные частицы, к примеру, серебро или иные металлы. Теперь материал нейлон – это уже не верх инженерной мысли, так как сейчас существует огромное количество новых волокон.

Какими бывают виды синтетических тканей, их краткая характеристика
Синтетические ткани прочно заняли свое место в современном мире. На сегодняшний день существует несколько тысяч разновидностей синтетических волокон, и это не предел. Чем отличаются синтетические ткани от искусственных, какие особенности у разных ...
далее
Что это - волокна? Виды и происхождение
В статье в популярном стиле дается понятие о волокнах, приводятся сведения об их происхождении, классификация видов и типов.
далее
Натуральные волокна: как получить, происхождение и свойства
Натуральные волокна (хлопок, лен и прочие) являются основным сырьем для отечественной текстильной промышленности. Их изготавливают из различных природных продуктов.
далее
Волокна полиэфирные. Производство полиэфирного волокна
Волокна полиэфирные. Способ производства, изготавливаемые волокна и ткани, области применения продукции. Химическая основа, свойства и технические характеристики. Отзывы о продукции из полиэфира.
далее
Чудо-волокно - нейлон. Ткань из «синтетического шелка»
В 30-е годы XX столетия в Америке У. Карозерсом, главным химиком компании "DuPont", впервые был проведен синтез 66-монополимера, в результате которого был получен синтетический полиамид - нейлон. Ткань небезосновательно назвали ...
далее
Лавсан: определение, основные свойства и область применения
В составе тканей, указанном на этикетках многих видов одежды, часто можно увидеть слово лавсан. Что это такое? Кроме того что это один из самых популярных синтетических материалов, большинство людей о нем знают не много.
далее
Лавсан: определение, основные свойства и область применения
Кримплен - ткань из синтетических волокон
Кримплен - ткань, которая пользовалась невероятной популярностью в 60-70-х годах. На сегодняшний день не каждый знаком с этим материалом. Рассмотрим же основные его особенности.
далее
Кримплен - ткань из синтетических волокон
Что такое капрон: краткое описание материала, история появления и применение
В статье рассказывается о том, что такое капрон, описываются его свойства и основные сферы применения. Также приведены исторические справки, которые касаются создания и получения данного материала.
далее
Что такое капрон: краткое описание материала, история появления и применение
Применение эластомерной нити для улучшения качества ткани
Искусственные ткани, натуральные материалы, а также синтетика без добавок имеют пониженную эластичность и совершенно не тянутся. Изделия из них мнутся, растягиваются, практически невозможно восстановить их ервоначальный вид. Кроме этого, в такой одежде не очень удобно двигаться. Для улучшения эксплуатационных качеств тканей в их состав добавляют синтетическое волокно – эластан. Впервые синтетическая эластомерная нить появилась в конце пятидесятых годов прошлого века.
далее
Применение эластомерной нити для улучшения качества ткани
Фильтровальные материалы: виды, характеристики, назначение
Современное производство и обычные потребители нуждаются в проведении очистки многих веществ. Для этого применяют различные фильтровальные материалы. Какие их виды существуют и какими свойствами они характеризуются, следует рассмотреть подробнее.
далее
Фильтровальные материалы: виды, характеристики, назначение