Лекція 3 Синтетичні волокна і нитки

Синтетичні волокна і нитки підрозділяються на гетероцепні і карбоцепні.

Представниками перших є поліамідні поліефірні, поліуретанові, а представниками других поліакрилонітрильні полівінілхлориді, полівінілспиртові, поліолефінові.

Поліамідні волокна ( нейлон ) одержують із продуктів переробки нафти і вугілля. Макромолекули поліамідів представляють собою ділянки повторюваних метиленових груп (- СН₂ -)_n, і з'єднаних амідними групами -CONH-. Зі збільшенням числа метиленових груп знижується температура плавлення, зменшується гігроскопічність, підвищується стійкість до вигину, світло погоді, стиранню.

Представниками поліамідних волокон є капрон (полікапролактам, чи найлон-6), анид (полігексаметиленадипамід, чи найлон -6,6) і енант (поліенантамід, чи найлон-7).

Капрон одержують реакцією полімеризації капролактаму:

O О

CH₂ - CH₂ – C II

n I NH - C - (CH₂)₅ – NH –

C H₂ - CH₂ - CH₂ n

Анід одержують по реакції поліконденсації:

- nH₂O

n H₂ N - (СН₂)₆ - NH₂ + n HOOC - (CH₂)₄ - COOH

– HN – (CH₂)₆ – NH – C -(CH₂)₄ – CO - n

O

Анід більш міцний ніж капрон, менше розтягується і має температуру плавлення не вище 40⁰С.

Енант одержують реакцією поліконденсації аміноенантової кислоти .Це речовина менш гігроскопічна, має високу міцність, світлостійкість, стійкість до деформаціям

Достоїнства поліамідних волокон і ниток:

• - висока міцність (у вологому стані знижується тільки на 10-13%);

• - високе подовження зі значною часткою оборотного компонента;

• - стійкість до багаторазовим деформаціям (у 100 разів вище віскозних і 10 разів бавовняних );

• - висока стійкість до стиранню (у 10 разів вище бавовняних, 20-вовняних, 50- віскозних );

Недоліки поліамідних волокон:

• - низька гігроскопічність (3,5-5 %);

• - невисока термостійкість (при 160⁰С міцність зменшуються на 40-50%).

• - низька світлостійкість, швидке старіння, поява жовтизни, ламкість і зниження міцності (за рахунок деструкції полімерів);

• - гладкість поверхні, мала зчеплення, погано змішуються з іншими волокнами.

Поліефірні волокна і нитки одержують на основі високомолекулярних з'єднань, окремі ланки макромолекул яких з'єднані складноефірними групами -О-.

Частіше застосовують поліетилентерефталат, що одержують з диметилового ефіру терефталевой кислоти.

З розплаву цього полімеру одержують поліефірне волокно - лавсан.

Достоїнства лавсанових волокон:

• - велика міцність;

• - висока еластичність;

• - мала зминаємість ( добре зберігають форму );

• - стійкі до прання (але менш чим поліамідні волокна);

• - стійкі до дії кислот, окислювачів, дії світлопогоди;

• - здатні витримувати тривалу експлуатацію при підвищених температурах;

• - властивості не міняються у вологому стані;

• - мають вовноподібний зовнішній вид (на дотик м'які, теплі);

Недоліки:

• - низька гігроскопічність;

• - не стійкі до дії лугів;

Поліуретанові волокна і нитки одержують на основі полімерів утримуючих уретанову групу (-Н-СО-О-).Полімери мають структуру, що складається з гнучкого блоку (звичайно це низькомолекулярні алифатичні поліефіри) і твердого блоку (з полімочевинної і ароматичної груп)Найбільше відомий представник поліуретанових ниток - спандекс.

Достоїнства поліуретанових ниток:

• - значна еластичність, розривне подовження досягають 800 % ( завдяки блоковій будівлі );

• - висока пружність, стійкість до зминання, формостійкість (при подовженні на 300 % частка еластичного відновлення складає 92-98 %);

• - стійкі до світлопогоди і хімічним реагентам;

• - висока стійкість до стиранню;

• - стійкі до радіації і до дії мікроорганізмів.

Недоліки:

• - порівняно невелика міцність;

• - при нагріванні до 150 ⁰ С починається термічна деструкція ( нитки жовтіють, стають твердими).

Поліакрилонітрильні волокна і нитки (нітрон) одержують на основі поліакрилонітрила

n CH₂=CH-C  N [ -CH₂ - CH -] n



CN

Достоїнства ниток з нітрону:

• - висока міцність і розтяжність (22-35%),

• - незмінність властивостей у вологому стані ;

• - велика світлостійкість (при повному руйнуванні гідратцелюлозних волокон нітрон утрачають тільки 15% міцності);

• - висока термостійкість (при тривалому нагріванні 120-130 ⁰С не змінюють властивостей);

• - вовноподібний вид, низька теплопровідність;

• - легко очищаються від бруду, пилу й ін.

Недоліки:

• - низька гігроскопічність;

• - велика твердість;

• - мала стійкість до стиранню.

Використовуються нітронові волокна в якості замінника вовни (килими, штучне хутро, теплоізоляційний матеріал, добавка до вовні ).

Полівінілхлориді волокна і нитки одержують або з полівінілхлориду (застосування утруднені, тому що важко перевести в рідкий стан із-за обмеженості розчинників), або з перхлорвініла.

З перхлорвініла роблять модифіковане волокно – хлорин

nCl₂ nCl₂

nCH₂=CH₂  [-CH₂-CH-] n  [-CH-CH-] n

( ( (

Cl Cl Cl

полівінілхлорид перхлорвинил

Достоїнства хлоринових волокон:

• достатня міцність при розривному подовженні 30-40 %;

• інертність до багатьох хімічним реагентам;

• при терті накопичує статична електрика (використовують у медичній білизні);

• не горять, не піддаються дії молі, цвілі.

Недоліки:

• низька термостійкість ( деформуються при 90-100 ⁰С температура експлуатації не вище 70 ⁰С).

Використовують у спец. одягу, медичній білизні й у техніку (фільтрувальні тканини, рибальські снасті, ізоляційні матеріали).

Полівінілспиртові волокна і нитки одержують з полівінілового спирту шляхом омилення полівінілацетату.

O



n CН СН+ n СН₃СООН  n СН₂ =СН-О-С- - СН₃ 

O



- CH₂ - CH - n NaOH - CH₂ - CH- + n Na - O -C - CH₃

 O  

  

O - C - CH₃ n OH

n

полівініловий спирт

Полівініловий спирт розчиняється у воді, тому для зниження гігроскопічності проводять його ацетилування з утворенням поперечних зв'язків. Нерозчинні полівінілспиртові волокна носять назва винол.

Достоїнства винола - висока стійкість:

• до стиранню;

• світлопогоді;

• хімічним реагентам;

• багаторазовим деформаціям і розривам;

• дії температури (початок розм'якшення 220⁰С).

Винол по гігроскопічності близький до бавовні, а так же добре офарблюється.

Застосовується для виробництва тканин, трикотажу і килимів у суміші (з бавовною і вовною). Водорозчинні різновиди використовують як нитки в медицині, при виготовленні ажурних виробів, гіпюру.

Поліолефінові волокна і нитки одержують на основі поліпропілену [- СН₂-СНСН₃ -]_n ( має волокноутворюючу стереорегулярну структуру) і полиетілена [-CH₂ -CH₂-]_n (низький і середній тиски з лінійною зиґзаґоподібною структурою макромолекул без бічних відгалужень ).

Достоїнства поліолефінових волокон:

• досить високі значення міцності і подовження при розтяганні;

• висока стійкість до дії кислот і лугів;

• низька щільність(виробу не тонуть у воді).

Недоліки:

• стійкість до стиранню нижче чим у поліамідних ниток;

• низька термостійкість (при 80⁰ С утрачає 80% міцності );

• гігроскопічність рівна нулю;

• погано офарблюються;

• сильно електризуються.

Використовують у технічних цілях, або в суміші з природними волокнами у виробництві матеріалів для верхнього одягу, декоративних тканин.

Характеристики властивостей текстильних волокон приведені в таблиці 3, розчинність у різних хімічних реактивах у таблиці 4 і поводження при горінні в таблиці 5.