10

Тема 2 Склад і будова текстильних волокон План

1. Внутрішня будова текстильних волокон

2. Структура макромолекул текстильних волокон.

3. Орієнтація макромолекул у волокнах.

4. Фібрилярна структура молекул.

5. Двофазна структура волокон.

6. Синтез полімерів.

1. Внутрішня будова текстильних волокон

Властивості текстильних волокон залежать від їх хімічного складу і надмолекулярної структури. Надмолекулярна структура волокон визначається ступенем полімеризації, фільєрним орієнтаційним витягуванням волокон, їх термофіксацією, особливостями технологічних процесів обробки тканин – фарбування, вибивання, спеціальні види обробки.

Всі волокна це високомолекулярні сполуки (ВМС) – полімери, молекулярна маса яких становить десятки тисяч в.о. Тому їх називають макромолекулами, довжина яких у декілька десятків тисяч разів перевищує їх поперечні розміри.

Макромолекули ВМС складаються з елементарних ланок, що повторюються. Наприклад, елементарною ланкою макромолекул целюлози є ангідрид β - глюкози, вовни – залишки амінокислот.

Макромолекули різних волокон складаються з різної кількості елементарних ланок. Число, що показує кількість ланок ВМС називається коефіцієнтом або ступенем полімеризації. Наприклад, у целюлози бавовни коефіцієнт полімеризації 10000 – 15000, віскози 300 – 320. Чим вищий коефіцієнт полімеризації, тим більша довжина макромолекули полімеру. Від довжини макромолекул залежать властивості волокон.

Зі збільшенням довжини молекул полімеру збільшуються також сили міжмолекулярної взаємодії. Сили міжмолекулярної взаємодії – це сили взаємодії між молекулами полімеру, які притягують їх між собою. Для ВМС характерними є сили Ван-дер-Ваальса і водневі зв’язки.

Сили Ван-дер-Ваальса характерні тим, що діють на дуже малих відстанях 3 – 5 А^o і є силами протягування між незарядженими атомами і молекулами, що належать різним ланцюгам. Ці сили невеликі, енергія їх зв’язку становить 2 – 20 кДж/моль. Від цих сил значною мірою залежить механічна міцність волокон, температура плавлення і кипіння.

Водневі зв’язки це зв’язки, що виникають між атомами водню однієї макромолекули та електронегативними атомами інших макромолекул. Водневі зв’язки утворюються між електронегативними групами -ОН,-СООН, =СО. Наявність таких груп надають волокнам гідрофільні властивості, здатність до поглинання барвників та інших препаратів для спеціальних обробок текстильних матеріалів. Ці зв’язки діють на відстанях 2,4 – 3,2 А^o, енергія зв’язку – 25 – 50 кДж/моль.

Сили міжмолекулярної взаємодії слабші від хімічних зв’язків, що утворюють макромолекули (ковалентного, іонного). Однак, за певних умов (велика довжина макромолекул, дуже щільна їх упаковка і витягнута форма) сумарні сили міжмолекулярної взаємодії можуть бути більшими від хімічних зв’язків. Таким чином, міцність волокон на розрив залежить як від сил хімічних зв’язків, так і від сил міжмолекулярної взаємодії, а розривання волокон відбувається за місцем розривання слабших сил.

Макромолекули текстильних волокон мають різну форму: лінійну (целюлоза), звиту (кератин вовни), глобулярну (казеїнові волокна). Волокна з лінійною формою макромолекул мають високу міцність завдяки великій кількості міжмолекулярних зв’язків.