книги из ГПНТБ / Жиряков В.Г. Органическая химия

350 35. Химические волокна

После промывки, отделки и сушки нити гофрируют, режут и упаковывают.

По «диметилформамидному» способу готовый полиакрило­ нитрил растворяют в диметилформамиде и полученный рас­ твор пропускают из фильеры в водный раствор диметилформ-

не боящихся моли и атмосферных влияний, шерстяного трико­ тажа и различных тканей, а также гардин, рыболовных сетей и др.

Весьма перспективны волокна из различных сополимеров ак­ рилонитрила.

Полиэфирные волокна. Наибольшее значение из полиэфир­ ных волокон имеет волокно лавсан, выпускаемое в разных странах под названиями «терилен», «дакрон» и др.

Лавсан — синтетическое волокно, получаемое из полиэтилентерефталата. Исходным сырьем для производства полиэтилентерефталата служат диметилтерефталат (диметиловый эфир терефталевой кислоты) или терефталевая кислота.

Диметилтерефталат сначала нагревают при 170—280 °С с избытком этиленгликоля. При этом происходит переэтерификация и получается диэтилолтерефталат:

Диэтилолтерефталат. подвергают поликонденсадии в ва­ кууме (остаточное давление 1—3 мм рт. ст.) при 275—280 °С в присутствии катализаторов (алкоголяты щелочных металлов, РЬО и др.):

полиэтилентерефталат

+ (п - 1)СН2ОН—СН 2ОН

Применение диметилтерефталата, а не свободной терефта­ левой кислоты для получения полиэфира объясняется тем, что дляфпоследующей реакции поликонденсации решающее значение имеет чистота терефталевой кислоты. Поскольку получение

чистой терефталевой кислоты является весьма сложной задачей, все ранее разработанные технологические процессы получения лавсана основывались на применении в качестве исходного моно­ мера диметилтерефталата.

В настоящее время крупнейшие зарубежные фирмы приме­ няют в качестве исходного мономера не диметилтерефталат, а терефталевую кислоту высокой степени очистки, что дает воз­ можность исключить из технологического процесса громоздкую стадию переэтерификации и, в связи с этим, значительно уде­ шевить стоимость всего технологического процесса.

Полученный -полиэфир выливают из реактора в виде ленты в осадительную ванну с водой или барабан, где он затвердевает. Затем его измельчают, сушат и формуют на машинах, анало­ гичных применяемым в производстве капрона.

Волокно лавсан очень прочно, упруго, тепло- и светостойко, устойчиво к атмосферным воздействиям, к действию химических веществ и истиранию. Будучи похоже по внешнему виду и ряду свойств на шерсть, оно превосходит ее по носкости и значи­ тельно меньше мнется.

Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления не­ мнущихся высококачественых тканей и трикотажа. Лавсан при­ меняется также для транспортерных лент, ремней, парусов, за­ навесей и др.

Поливинилспиртовые волокна. Винилон (куралон) — волок­ но из поливинилового спирта, обработанное для повышения во­ достойкости формальдегидом:

■—СН2—сн—сн2 СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН------

тов. Мало набухает в воде, но гигроскопично. Применяется для изготовления спецодежды, швейных ниток и др.

Формование волокна винилон проводится путем продавливания водного раствора поливинилового спирта в ванну, содер­ жащую насыщенный солевой раствор, с последующей обработ­ кой формальдегидом.

Перхлорвиниловые волокна. Хлорин — волокно, сформован­ ное из хлорированного поливинилхлорида. Хлорирование про­ водят, пропуская хлор через раствор поливинилхлорида

352 36. Каучуки

хлора и значительно лучше растворяется в органических раст­ ворителях, чем поливинилхлорид.

При изготовлении волокна хлорин лерхлорвиниловую смолу для получения прядильной массы растворяют в ацетоне и фор­ муют волокно мокрым способом. Волокно хлорин не поглощает влаги, обладает высокой химической стойкостью, прочностью и хорошими диэлектрическими свойствами; серьезным недостат­ ком его является низкая тепло- и светостойкость. Применяется в основном для технических целей (фильтровальные ткани, лен­ ты для транспортеров и др.), а также для изготовления так на­ зываемого «медицинского» белья. Белье, изготовленное из хло­ рина, являющегося диэлектриком, при трении о кожу вызывает образование довольно больших электростатических зарядов. В ряде случаев это облегчает самочувствие больных,, страдаю­ щих ревматизмом, радикулитом и другими болезнями.

Полиолефиновые (полипропиленовые и полиэтиленовые) во­ локна. Такие волокна очень перспективны вследствие доступ­ ности и дешевизны исходного сырья. Обладают высокой хими­ ческой стойкостью, влагостойкостью, устойчивостью к гнилост­ ным бактериям. Недостатком их является низкая температура плавления. Ткани из полипропилена и полиэтилена могут при­ меняться для изготовления изделий технического назначения (рыболовные снасти, канаты), а также спецодежды, ковров, одеял и др.

36. КАУЧУКИ

Народнохозяйственное значение каучука (являющегося ос­ новной составной частью резины) очень велико. Громадные и все возрастающие количества каучука потребляют автомобиль­ ная, авиационная и тракторная промышленность. Большое ко­ личество его идет на изготовление приводных ремней и транс­ портерных лент, шлангов и рукавов, электроизоляционных из­ делий, прорезиненных тканей, изделий широкого потребления (обувь, спортивные товары, игрушки), изделий санитарии и ги­ гиены и многих других. Ассортимент резино-технических изде­ лий превышает 40 тыс. наименований. Достаточно привести

354 36. Каучуки

и др.). Оказалось, что для наиболее эффективного использова­ ния ускорителей вулканизации необходимо присутствие некото­ рых других химических веществ (обычно окисей металлов), на­ зываемых активаторами. В свою очередь, действие активаторов наиболее эффективно в присутствии растворимых в каучуке мыл (солей жирных кислот), которые могут образовываться в процессе вулканизации.

Смешение каучука с ингредиентами проводится в специаль­ ных аппаратах — резиносмесителях, в которых каучук перети­ рается вместе с ингредиентами. Вулканизующий агент вводится в резиновую смесь в последний момент приготовления резиновой смеси во избежание преждевременной вулканизации.

Готовую резиновую смесь, состоящую из каучука, вулкани­ зующего агента, ускорителя вулканизации, активатора, напол­ нителей, стабилизатора и т. п., направляют на завершающий процесс резинового производства — вулканизацию. Вулканиза­ цию проводят или после формования из резиновой смеси соот­ ветствующих изделий (труб, рукавов, листов и др.), или одно­ временно с процессом формования изделий. Вулканизация про­ текает при нагревании.

Если в резиновую смесь ввести большое количество серы (до 32%), то образуется жесткий пластик (эбонит), применяе­ мый в качестве изолятора в электротехнике.

Чтобы повысить эксплуатационные качества некоторых ви­ дов резиновых изделий, например шин, транспортерных лент, приводных ремней и т. п., в конструкцию таких изделий вводят корд — безуточную ткань из крученой пряжи, служащую тка­ невой основой изделий (их каркасом).

Решается проблема получения так называемых жидких син­ тетических каучуков (с небольшим молекулярным весом — от 20 до 40 тыс. вместо 200—500 тыс. для обычных каучуков), которые совершат настоящий переворот в технике производства изде­ лий из резины. Применение «жидких» каучуков позволит фор­ мовать изделия литьем при обычной температуре на литьевых машинах, подобных применяемым в промышленности пласт­ масс. Это даст возможность исключить такие тяжелые трудоем­ кие операции приготовления резиновых смесей, как вальцева­ ние, каландрование, конфекцию (сборку), т. е. операции, тре­ бующие больших затрат ручного труда во вредных условиях производства.

Натуральный каучук

Натуральный каучук содержится в млечном соке (латексе) каучуконосных растений. Латекс содержит около 35% природ­ ного каучука и до 60% воды. По внешнему виду латекс напо­ минает молоко.

Каучуки такого типа отличаются от СКВ значительно луч­ шей морозостойкостью, эластичностью, высокой стойкостью к тепловому старению, высокой износостойкостью; применяются в основном в производстве шин.

Если в некоторые звенья молекулярной цепи бутадиенового каучука ввести карбоксильные группы, получается карбоксил­ содержащий (так называемый карбоксилатный) каучук, напри­ мер сополимер бутадиена и акриловой кислоты:

-----[—СН2—СН=СН—СН2—Iiöö-CH—СН2-----

СООН

В карбоксилатных каучуках одна карбоксильная группа приходится на 300—400 углеродных атомов основной цепи.

Присутствие карбоксильных групп в молекулярной цепи кау­ чука увеличивает его адгезию к металлу, коже, текстилю, повы­ шает его устойчивость к бензину и маслу. Карбоксилатный кау­ чук в виде латекса применяется для пропитки текстильных ма­ териалов, кожи, получения прорезиненных тканей и др.

Бутадиен-стирольные каучуки. Эти каучуки, получаемые эмульсионной сополимеризацией бутадиена со стиролом:

яСН2= С Н —СН=СН2 + яСН2=СН — ►

I

С6н5 —►— сн2—сн=сн—сн2—сн2—сн—сн2—сн=сн—сн2---

I

С6н5

относятся к каучукам общего типа. В зависимости от соотноше­ ния бутадиена и стирола при полимеризации образуются про­ дукты с различными физико-химическими свойствами. Так, при полимеризации 10 весовых частей бутадиена и 90 весовых ча­ стей стирола образуется твердый полимер, применяемый, . на­ пример, при изготовлении облегченной микропористой подошвы. Полимеризацию проводят при 50 °С. При низкотемпературной полимеризации ( + 5°С) получаются термостойкие каучуки с по­ вышенным сопротивлением истиранию.

Изопреновый каучук. Получается путем полимеризации изо­ прена с применением специальных катализаторов стереоспеци­ фической полимеризации. В зависимости от применяемого ката­ лизатора получаются полиизопрены: цис-1,4 (аналогично нату­ ральному каучуку), транс-1,4 (аналогично гуттаперче) и дру­ гие стереорегулярные формы.

В Советском Союзе выпускается изопреновый каучук СКИ-3, в котором содержится до 98% цис- 1,4-звеньев. По свой­ ствам СКИ-3 практически идентичен натуральному каучуку и применяется в основном в производстве шин.

СКМВП отличается хорошей морозостойкостью, масло- и бензостойкостью. Винилпиридиновые каучуки используются в качестве каучуков специального назначения (для изготовления масло- и бензостойких резин), а также как каучуки общего на­ значения (например, для производства протекторов шин).

Полиуретановые каучуки. Их получают ступенчатой полиме­ ризацией диизоцианатов с гликолями:

пНО—R—ОН + пО—C=N—R'—N=C=0 —►

так как могут найти применение в самых различных отраслях народного хозяйства и в быту.

Фторсодержащие каучуки. Могут получаться сополимеризацией различных фторсодержащих мономеров, например гексафторпропилена CF2= C F —CF3 с винилиденфторидом CF2 —СНг. Фторсодержащие каучуки отличаются хорошими механиче­ скими свойствами, высокой термостойкостью и стойкостью к дей­ ствию растворителей и химических реагентов, в связи с чем они находят применение в авиационной технике, а также автомо­ бильной и химической промышленности. Широкое применение фторсодержащих каучуков ограничено пока их высокой стои­ мостью.

Силиконовые (силоксановые каучуки). Строение основных видов полисилоксановых каучуков в общем виде может быть изображено следующим образом:

R R'

II

-----Si—О—Si—О------

II,

R R

где R и R' — одинаковые или различные органические ради­ калы, в том числе и такие, которые могут содержать атомы кис­ лорода, фтора, азота и др.

Основным отличием силоксановых каучуков является очень высокая термостабильность, что определяет и области их при­ менения.

Хлорсульфополиэтиленовый каучук. Получается путем об­ работки полиэтилена, растворенного в четыреххлористом