Синтетические карбоцепные волокна: получение, строение, химический состав, основные свойства, применение.

Синтетические волокна (нити) получают из гетероцепных и карбоцепных синтетических полимеров в результате реакции полимеризации или поликонденсации. Исходным сырьем для производства синтетических волокон являются простые вещества (этилен, бензол, фенол, пропилен и др.), которые получают из нефтяных газов, нефти и каменноугольной смолы.

Процесс производства химических волокон состоит из следующих стадий: получение исходного полимера, преобразование полимера в прядильный раствор, формирование нитей через фильеры, отделка нитей. Фильтры изготовляют из платины, золота, палладия и их сплавов.

Волокна формуют из расплавов, растворов (по сухому и мокрому способам), а также волочением, плющением, резкой металлической фольги.

Карбоцепные (содержат в цепи макромолекулы только атомы углерода):

· Полиакрилонитрильные волокна (нитрон) получают полимеризацией акрилонитрила, но чаще всего с сополимерами акрилонитрила (винилпиридина, винилацетата, стирола и др.), лучшей окрашиваемости. Полиакрилонитрильное волокно формируют из раствора сухим и мокрым способами (растворяют в диметилформамиде).

Для нитронового волокна наиболее важны отделочные операции, в процессе которых оно приобретает необходимые свойства — вытяжку и термофиксацию. Вытяжка свежесформированного волокна нитрон производится в 8—12 раз. После вытяжки волокно подвергается термообработке, гофрированию, чтобы придать ему извитость. Нитрон выпускается в основном в виде короткого волокна.

· Поливинилхлоридные волокна (ПВХ, хлорин), получают из полимеров и сополимеров винилхлорида. Исходным сырьем для получения хлористого винила служит дешевое и доступное сырье — ацетилен, этилен и хлористый водород. Хлористый винил подвергают полимеризации. В результате получают полихлорвиниловую смолу. Полимер растворяют в смеси ацетона и сероуглерода. Из вязкого раствора формируют волокна сухим и мокрым способами. Для повышения физико-механических свойств волокон они подвергаются вытяжке (в 2—8 раз) и термической обработке.

· Поливинилспиртовые волокна (винол) изготовляют из поливинилового спирта, который получают из продуктов переработки ацетилена и уксусной кислоты. Образовавшийся винилацетат подвергают полимеризации, полученный поливинилацетат омыляют, при этом образуется поливиниловый спирт. Формуют виноловое волокно продавливанием через фильеры 15—18%-ного водного раствора поливинилового спирта. Для коагуляции волокна используют осадительную ванну, состоящую из раствора сернокислого натрия и сернокислого цинка. Но такое волокно водорастворимо. Для того чтобы получить винол нерастворимым в воде, его обрабатывают формальдегидом.

· Полиолефиновые волокна (полипропиленовое и полиэтиленовое) получают полимеризацией сравнительно дешевого сырья — пропилена и этилена, продуктов крекинга нефти — и формированием из расплава. Струйки расплава, попадая из фильеры в шахту, охлаждаются и превращаются в элементарные нити, которые подвергаются 6—7-кратной вытяжке для улучшения физико-механических свойств волокон.

Свойства синтетических волокон (см. табл. 1.1) различны для разных волокон. Синтетические волокна имеют достаточно высокую прочность и по этому показателю превосходят природные и искусственные волокна. Разрывная длина колеблется от 18 до 70 км, предел прочности — от 20 до 75 сН/текс. Синтетические волокна легче природных и искусственных, удельный вес их колеблется от 0,92 до 1,6. Недостатком этих волокон является низкая гигроскопичность, исключение составляет винол.

Самой высокой светопогодоустойчивостью отличается нитрон. После воздействия света и атмосферы в течение года природные и химические волокна почти полностью теряют прочность, прочность же нитронового волокна снижается на 20 %, Низкая светостойкость характерна хлорину, капрону, полипропилену и др.

Лавсан по термостойкости превосходит все синтетические волокна. Устойчивы к действию нагревания нитрон, фторлон. Самые легкие волокна — полиолефиновые, удельный вес которых ниже удельного веса воды (0,92—0,94).