ЛЕКЦИЯ ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА 1. Классификация волокон 2

ЛЕКЦИЯ
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
1. Классификация волокон
2. Способы формования
Классификация волокон
Волокна по происхождению делятся на:
1) натуральные - волокна природного (растительного, животного,
минерального) происхождения: хлопок, лен, шерсть и шелк.
2) – химические – волокна, изготовленные в заводских условиях.
Классификация химических волокон:
1) По химическому составу волокна подразделяются на органические и
неорганические волокна.
2) Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на
три основные группы:
- искусственные волокна получают из природных органических полимеров
(например, целлюлозы, казеина, протеинов) переработкой природных
высокомолекулярных соединений (древесная целлюлоза, хлопковый пух);
- синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических
полимеров, полученных путем реакций синтеза (полимеризации и
поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для
которых являются продукты переработки нефти и каменного угля;
- минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.
Искусственные волокна
Вискозные волокна – это волокна из щелочного раствора ксантогената. По
своему строению вискозное волокно неравномерно: внешняя его оболочка
имеет лучшую ориентацию макромолекул, чем внутренняя, где они
располагаются хаотически. Вискозное волокно представляет собой цилиндр с
продольными штрихами, образующимися при неравномерном затвердевании
прядильного раствора. Вискоза пользуется популярностью во всем мире среди
ведущих модельеров и покупателей из-за своего шелковистого блеска,
возможности окрашивания в яркие тона, мягкости и высокой гигроскопичности
(35-40%), ощущении прохлады в жару.
Синтетические волокна.
Полиамидные волокна – капрон, анид, энант – наиболее широко
распространены. Волокна имеют цилиндрическую форму, поперечное сечение
их зависит от формы отверстия фильеры, через которое продавливаются
полимеры. Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при
растяжении, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой
химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию
микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая
гигроскопичность и светостойкость, высокая электризуемость и малая
термостойкость. В результате быстрого “старения” они на свету желтеют,
становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко
используются при выработке чулочно-носочных и трикотажных изделий в
смеси с другими волокнами и нитями.
К волокнообразующим полимерам предъявляют следующие основные
требования:
-молярная масса в пределах 15000-150000 (верхний предел лимитируется
вязкостью растворов или расплавов, из которых может быть получено волокно,
нижний - необходимыми механическими свойствами волокна);
- сравнительно узкое ММР;
- способность плавиться без разложения или растворяться в доступных, легко
регенерируемых растворителях.
Производство химических волокон и нитей включает в себя несколько
основных этапов:
-1) Получение сырья и его предварительную обработку.
2) Приготовление прядильного раствора и расплава. Прядильной массы,
которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера
получают растворением его в подходящем растворителе или
переводом его в расплавленное состояние. Полученную вязкую жидкость
тщательно очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые
частицы и пузырьки воздуха. В случае необходимости раствор (или
расплав) дополнительно обрабатывают – добавляют красители, подвергают
«созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить
высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере
инертного газа.
2) Формование нитей и волокон. Волокна формуют из расплавов, растворов по
сухому и мокрому способам.
Химические волокна формуют из расплавов ( 50-500 Па*с) или растворов
(конц. 5-30%, 3-80 Па*с), отфильтрованных от примесей и дегазированных.
При формовании нитей прядильный раствор или расплав равномерно
подается и продавливается через фильеры – мельчайшие отверстия в рабочих
органах прядильных машин. Расплав или раствор продавливают через
отверстия фильеры (диаметр отверстий 50-500 мкм) в среду, в которой струйки
полимера затвердевают, превращаясь в волокна.
При формовании из расплава затвердевание струек происходит
вследствие их охлаждения воздухом ниже температуры плавления полимера.
Этот способ используют в тех случаях, когда полимер плавится без заметного
разложения, например в производстве волокон из полиолефинов, полиэфиров,
алифатических полиамидов.
Формование из раствора применяют при получении химические волокна
из полимеров, температура плавления которых лежит выше температуры их
разложения или близка к ней. Волокно образуется в результате испарения
летучего растворителя ("сухой" способ формования) или осаждения полимера в
осадительной ванне ("мокрый" способ), иногда после прохождения струек
раствора через воздушную прослойку ("сухо-мокрый" способ).
Сухим способом формуют ацетатные и полиакрилонитрильные волокна;
мокрым - вискозные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные и др.
волокна; сухо-мокрым - волокна из термостойких полимеров. Мокрый способ
формования из раствора, требующий регенерации реагентов и очистки
выбросов.
3) Отделка и текстильная переработка. Сформованные химические волокна
подвергают ориентационному вытягиванию в 3-10 раз и термообработке
(релаксации) с целью повышения их прочности, а также уменьшения
деформируемости и усадки в условиях эксплуатации. Отделка нитей
проводится с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и
загрязнений и придания им некоторых свойств (белизны, мягкости,
шелковистости, снятия электризуемости). Заключительные операции
получения химические волокна или нитей включают их промывку, сушку,
обработку замасливателями, антистатиками и другими текстильновспомогательными веществами. В число заключительных операций входит
иногда и химическое модифицирование химические волокна, например:
ацеталирование поливинилспиртовых волокон формальдегидом для придания
им водостойкости; прививка на волокна (особенно из полимеров,
макромолекулы которых содержат реакционноспособные боковые группы)
различных мономеров с целью гидрофилизации химические волокна или,
наоборот, их гидрофобизации и повышения устойчивости в агрессивных
средах.
После отделки нити перематываются в паковки и сортируются.
Оптимальная температура этих операций лежит вблизи температуры
максимальной скорости кристаллизации полимера, их продолжительность
определяется скоростями релаксационных процессов и кристаллизации.