Синтетические волокна. Капрон. Лавсан

Волокна – природные или искусственные высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других полимеров более высокой степенью упорядоченности молекул и, как следствие, особыми физическими свойствами, позволяющими использовать их для получения нитей.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Искусственные волокна – продукты химическое переработки высокомолекулярных природных веществ (целлюлозы, природного каучука, белков).

Синтетические волокна – вырабатываемые из синтетических полимеров (полиамидного, полиэфирного, полиакрилонитрильного и поливинилхлоридного волокон).

Таблица. Некоторые важнейшие волокна

ЛАВСАН

Лавсан (полиэтилентерефталат) - представитель полиэфиров:

Получают полимер-смолу реакцией поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля:

HOOC-C6H4-COOH + HO-CH2CH2-OH + HOOC-C6H4-COOH + …→ HOOC-C6H4-CO – O-CH2CH2-O – OC-C6H4-CO – … + nH2O

В общем виде:

n HOOC-C6H4-COOH + n HO-CH2CH2-OH → HO-(-CO-C6H4-CO-O-CH2CH2-O-)n-H + (n-1) H2O

Полимер пропускают через фильеры – макромолекулы вытягиваются, усиливается их ориентация.

Формование прочных волокон на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120 °С.

Лавсан является линейным жесткоцепным полимером. Наличие регулярно расположенных в цепи макромолекулы полярных сложноэфирных групп

-О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость и высокую механическую прочность. К его достоинствам относятся также устойчивость к действию повышенных температур, света и окислителей.

Достоинства:

  1. Прочность, износостойкость

  2. Свето и термостойкость

  3. Хороший диэлектрик

  4. Устойчив к действию растворов кислот и щелочей средней концентрации

  5. Высокая термостойкость (-70˚ до + 170˚)

Недостатки:

1. Негигроскопичен (для производства одежды используют в смеси с другими волокнами)

Применяется лавсан в производстве:

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

  2. пленок, бутылей, упаковочного материала, контейнеров и др.;

  3. транспортёрных лент, приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтровальных материалов, щёток, застёжек "молния", струн ракеток и т.п.;

  4. хирургических нитей и материалов для имплантации в сердечно-сосудистой системе (эндопротезы клапанов сердца и кровеносных сосудов), эндопротезирования связок и сухожилий.

КАПРОН

Капрон [-NH-(CH2)5-CO-]n – представитель полиамидов.

В промышленности его получают путем полимеризации производного ε-аминокапроновой кислоты – капролактама:

H2N-(CH2)5-CO-OH + H2N-(CH2)5-CO-OH + H2N-(CH2)5-CO-OH → H2N-(CH2)5-CO-OH + H2N-(CH2)5-CO- … + nH2O

Процесс ведется в присутствии воды, играющей роль активатора, при температуре 240-270° С и давлении 15-20 кгс/см2 в атмосфере азота.

Достоинства:

  1. Благодаря сильному межмолекулярному взаимодействию, обусловленному водородными связями между группами –CO-NH-, полиамиды представляют собой труднорастворимые высокоплавкие полимеры с температурой плавления 180-250°С.

  2. Устойчивость к истиранию и деформации

  3. Не впитывает влагу, поэтому не теряет прочности во влажном состоянии

  4. Термоплатичен

Недостатки:

1. Малоустойчив к действию кислот

2. Малая теплостойкость тканей (нельзя гладить горячим утюгом)

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 ткани, 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, прессования, штамповки и выдувания.