0. Синтетичні волокна

Значення синтетичних волокон у бавовняній і вовняній промисловості безперервно зростає, їх використання не тільки розширює сировинну базу, але й сприяє випуску тканин з новими, покращеними властивостями. Так, наприклад, у тканин, виготовлених із суміші шерсті з 10—12 % капрону, в декілька разів підвищується стійкість до стирання, а у тканин, виготовлених із вовни і лавсану, стійкість до зминання значно більша, ніж у чисто вовняних тканин.

Синтетичні волокна отримують із синтетичних високомолекулярних сполук.

Залежно від будови основного ланцюга полімеру синтетичні волокна діляться на гетеро ланцюгові і карболанцюгові.

Макромолекули гетеро ланцюгових волокон в основному ланцюгу, крім атомів вуглецю, містять і інші елементи — кисень, азот. Гетеро ланцюгові полімери отримують шляхом реакції поліконденсації або полімеризації циклів.

До гетеро ланцюгових відносяться найбільш поширені поліамідні і поліефірні волокна, а також поліуретанові. Макромолекули карболанцюгових волокон в основному ланцюгу містять атоми вуглецю. Карболанцюгові полімери отримують шляхом реакції полімеризації.

До карболанцюгових відносяться: 1) поліакрилонітрильні, 2) полівінілспиртові, 3) полівінілхлоридні, 4) поліолефінові волокна.

Синтетичні полімери з волокноутворюючими властивостями повинні задовольняти такі вимоги:

1) мати достатньо високу молекулярну масу;

2) мати витягнуту форму макромолекул і мінімальну кількість розгалужень;

3) обов'язково містити полярні групи;

4) повинні розчинятись з утворенням в'язких розчинів або плавитись без розкладу.

Принцип отримання синтетичних волокон полягає в продавлюванні через отвори філь’єр розчинів або розплавів попередньо синтезованих полімерів (високомолекулярних сполук).

При формуванні волокна піддають значному витягуванню. Витягування досягає сотень і навіть тисяч відсотків. Воно не тільки знижує масу одиниці довжини волокна, але й надає йому рівномірності і підвищує щільність структури.

У структурі синтетичних волокон чергуються кристалічні і аморфні ділянки. Сегменти полімерних ланцюгів у кристалічних ділянках характеризуються щільним упакуванням. У процесі фарбування молекули барвника можуть проникати тільки в аморфні ділянки волокна.

Із всього різноманіття існуючих на сьогодні синтетичних волокон у текстильній промисловості найбільше використання знаходять: поліефірні, поліамідні, поліакрилонітрильні.

Поліамідні волокна

Поліамідними називають синтетичні волокна, які отримують із полімерів, що складаються із повторюваних простих структурних елементів; поліметиленові ланцюжки із груп (СН₂) в цих волокнах зв'язані між собою амідними групами — NН-СО—.

До поліамідних відносяться такі волокна: капрон, анід, енант, дедерон, перлон (Німеччина), найлон 6 (США), амілан (Японія).

Ці волокна отримують із поліамідів — полімерів, які мають в основному ланцюгу полімера амідні групи -NНСО-: полікапроаміда (капрон, дедерон, найлон 6), полігексамети-ленадіпаміда (анід, найлон 6,6) та інших.

Головний представник поліамідних волокон - капрон. Елементарна ланка капрону складається із п'яти метиленових (СН₂) і одної амідної групи (-NH-СО-):

-HN-(СН₂)₅- СО-

-ОС-(СН₂)₅-NН-

Кількість повторюваних елементарних ланок (n) у макромолекулах поліамідів коливається від 100 до 200. На одному кінці кожної макромолекули знаходиться аміногрупа, на другому - карбоксильна група (Н₂N—П—СООН або H₃ N⁺- П-COO^-).

Поліамідні волокна характеризуються високим ступенем упорядкованості структури, кристалічності (до 60 %).

Витягнуті макромолекули в кристалічних областях зв'язані між собою водневими зв'язками і міжмолекулярними силами Ван-дер-Ваальса. Водневі зв'язки утворюються між >NН і >С=0 — групами сусідніх ланцюгів і відіграють особливо велику роль у стабілізації надмолекулярної структури поліамідного волокна.

У поліамідних волокон, як і у віскозного волокна, може спостерігатись неоднорідність структури, а саме наявність більш орієнтованого поверхневого шару — орієнтаційної оболонки.

З особливостями будови поліамідних волокон пов'язані їх фізико-механічні і хімічні особливості. Для цих волокон характерна висока міцність при розриві, високі еластичні властивості.

Особливо цінною властивістю поліамідних волокон, яка значною мірою визначає напрям їх практичного використання, є висока стійкість до витирання. За цим показником поліамідні волокна перевершують всі природні і хімічні волокна.

Висока кристалічність поліамідних волокон негативно впливає на гігроскопічність і здатність їх набрякати у воді. Вони набрякають досить мало і тому в мокрому стані втрата їх міцності становить 5—10 %. При відносній вологості повітря 65 % поліамідні волокна поглинають 3,5-4 % вологи. Гідрофобність цих волокон, очевидно, пов'язана ще й з незначним вмістом у поліамідах гідрофільних груп.

Поліаміди відносяться до термопластичних полімерів, плавляться без розкладу при температурах: капрон — 215 °С, анід — 255 °С, енант — 225 °С. Більш висока температура плавлення аніду порівняно з капроном пов'язана з більш високою кристалічністю і більшою кількістю водневих зв'язків між амідними групами.

Поліамідні волокна розчиняються в деяких органічних розчинниках — фенолі, крезолі і в холодній концентрованій мурашиній кислоті.

В зв'язку з наявністю кінцевих аміногруп і карбоксильних груп поліамідним волокнам, як і білковим, властива амфотерність — здатність із розчину зв'язувати кислоти і луги з утворенням відповідних солей. Для капрону і аніду ізоелектрична зона знаходиться в межах рН 4-5.

Поліамідні волокна досить чутливі до дії кислот. При підвищених температурах навіть розведені розчини мінеральних кислот викликають деструкцію волокон у результаті гідролізу по амідних зв'язках:

H₂O

-CO-NH- → -СООН+Н₂N-

Поліамідні волокна стійкі до дії лугів і відновників. Стійкі вони також до дії мікроорганізмів і молі.

Характерним для поліамідних волокон є їх чутливість до дії окислювачів, яка приводить до того, що такі поширені в текстильній практиці окислювачі, як гіпохлорит натрію, пероксид водню, через сильну деструктуючу дію не можуть використовуватись для обробки виробів. Більш легко діють на волокна розчини хлориту натрію (NаСlO₂).

Поліамідні волокна нестійкі також до дії світла і атмосферних умов. Понижена світлостійкість пов'язана з окислювальною деструкцією в присутності кисню повітря.

Висока кристалічність, гідрофобність і незначна кількість полярних функціональних груп у складі макромолекул обумовлює обмежене сприйняття поліамідними волокнами барвників.