книги из ГПНТБ / Щеголев Н.В. Полимер вездесущий

Название «лавсан» объясняет, что разра­ ботка этого полимера проводилась в СССР

лабораторией высокомолекулярных соедине­ ний Академии наук. В нашей таблице приве­ дены лишь основные представители химиче­ ских волокон, всего же их значительно боль­ ше.

Некоторые свойства химических волокон

Зачем нужно такое обилие различных по химическому строению волокон? Неужели успехи органической химии и новейшие ме­

тоды создания высокомолекулярных соеди­ нений: реакции сополимеризации и сополиконденсации, различные химические привив­ ки — не могут привести к созданию идеаль­ ного, универсального волокна, отвечающего всем запросам потребителей?

Однако как ни печально, а от создания идеального волокна все же следует отка­ заться, так как все попытки в этом направле­ нии обречены на неудачу в силу именно высоких и к тому же весьма противоречивых требований к волокну со стороны потребите­ ля. Электрикам нужны главным образом хо­ рошие электроизоляционные свойства, и по­ этому требуются волокна с ничтожной ги­ гроскопичностью, текстильщикам же, наобо­ рот, желательны волокна с высокой гигрос­ копичностью. Для одних целей используется волокно, устойчивое к длительному воздей­ ствию солнечного света, в других случаях — оно не подходит. А сколько еще на первый взгляд маловажных требований! Например, капрон и нейлон дают гладкое волокно, и эта скользкость мешает изготовить из смеси кап­ ронового волокна с натуральной шерстью хорошие в носке ткани, если капрона будет больше, чем 30 процентов.

«Почему?»— спросит читатель. Оказывается, в этом случае проявляется

так называемый «пиллингэффект», заключа­ ющийся в быстром образовании шариков, ка­ тышков на ткани. Разумеется, костюм из тако­ го материала уже после непродолжительной носки потеряет свой первоначальный при­

130

влекательный вид. Полиэфирные нити, на­ пример из лавсана, лишены этого недостат­ ка. Но зато волокна его менее эластичны, труднее окрашиваются.

Скользкость же капрона несколько сни­ жает и качество трикотажных изделий. Иног­ да маленькая дырочка на капроновом чулке быстро делает его практически непригодным. Или возьмите, к примеру, рыбацкие сети из полиамидов. Из-за скользкости нити возни­ кают трудности при ремонте сетей — узлы часто сами развязываются. Да и при изго­ товлении капроновых сетей затяжку узлов приходится увеличивать по сравнению с хлопчатобумажными нитями в 4—5 раз и подвергать сети дополнительным технологи­ ческим процессам. Не сделаешь этого, узлы потеряют прочность — и сеть пропала.

Для ряда специальных целей необходимо волокно, которому была бы не страшна 1 0 0 - процентная азотная кислота. Но как его по­ лучить? В мире органических полимеров только фторопласты устойчивы к этой агрес­ сивной жидкости, и поэтому взоры ученых были обращены к соединениям этого химиче­ ского класса. Со многими трудностями столкнулись профессор 3. А. Роговин и его сотрудники, пока не получили фторлон. Это волокно оказалось устойчивым к азотной кислоте, в которой общеизвестный капрон разрушается практически моментально, а волокно хлорин, отличающееся своей хими­ ческой стойкостью, за каких-нибудь дватри часа.

Высокую химическую стойкость фторлону придали атомы фтора, входящие в состав полимера, из которого сделано это замеча­ тельное волокно.

Ткани из волокна фторлон нашли при­ менение в ряде областей специальной техники.

Окинув взором мир химических волокон, мы убеждаемся, что какие бы ни были высо­ кие требования к их качеству, современная химия способна создать материалы, удовлет­ воряющие практически любому требованию техники сегодняшнего дня. И не только се­ годняшнего,— в лабораториях разрабаты­ ваются волокна будущего. Но ученые решают эту проблему не поисками универсального волокна, а созданием обилия волокон с це­ левыми областями применения.

БУДУЩЕЕ

ВОЛОКНА

Успехи современной химии полимеров будут широко использованы при улучшении качества волокна, для придания им новых замечательных свойств.

Вы, вероятно, обращали внимание на то, что окраска некоторых синтетических тка­ ней не бывает такой яркой, как ситцев, са­

132

тинов, штапельного полотна? Секрет в том, что молекулам красителя на химическом волокне очень трудно удержаться. У этого волокна в отличие от хлопка, шерсти нет особых групп, способных удержать краси­ тель. А раз нет —их нужно специально со­ здать. И вот методами химической прививки это удалось сделать.

Прививка полиоксиэтиленовых «ветвей» к волокну лавсан помогла улучшить егоокрашиваемость и сделать его гигроскопичным, что необходимо для изготовления из лавса­ на различных швейных изделий.

Используя для прививки «ветви» различ­ ных полимеров, чередуя «ветви» в том или ином порядке, изменяя их количество и раз­ мер, исследователь получает возможность создать волокно нужных ему свойств и ка­ честв.

Большое будущее у волокон из блокполимеров — их макромолекулы состоят из поли­ меров разных видов. Изменение химическо­ го строения самой полимерной цепи приво­ дит к новым свойствам химических волокон. А если провести прививку к блокполимерам, то это даст новые качества, новые свойства, новые волокна. Действительно, будущее во­ локон в их многообразии.

Помимо прививок, есть и другие приемы придания новых свойств волокнам.

Обычно непосвященный читатель, услы­ шав о радиоактивном излучении, вспоминает ужасы Хиросимы, взрывы атомных и водо­ родных бомб, лучевую болезнь, многие ты­

133

сячи убитых и искалеченных людей. Это и понятно. Простому человеку любой страны ненавистно такое использование величайше­ го открытия человечества. Энергия атома должна служить мирным целям, — на элект­ ростанциях, д \я двигателей ледоколов, океан­ ских и космических кораблей, в медицине...

В скором времени и химики в производст­ ве синтетических волокон будут широко ис­ пользовать радиоактивные излучения.

Лабораторными исследованиями установ­ лено, что 7 -лучи, лучи Рентгена, нейтроны, а-частицы и другие осколки деления атом­ ного ядра, попадая в полимерное вещество, вызывают в нем некоторые изменения. В по­ лимере наблюдается сшивка макромолекул, происходит перестройка химических связей, в молекулах возникают возбужденные уча­ стки— активные центры, которые могут явиться местом образования новых цепей. Все это и будет использовано учеными.

Волокна из «¡сшитого» полимера станут практически нерастворимыми, значительно повысится их прочность, температура плав­ ления. Например, полиэтилен высокого дав­ ления можно будет нагревать до 250°С без каких-либо видимых изменений. Необлученный же полимер при температуре немногим больше 100°С начинает уже размягчаться.

Много трудностей придется преодолеть ученым на этом пути, много встретится им, казалось бы, неразрешенных задач. Но их ждут и творческие удачи, ждет радость но­ вых открытий,

134

Много нового предстоит сделать и в со­ вершенствовании самой технологии синтети­ ческого волокна.

Получая капроновое волокно, мономер (капролактам) сначала полимеризуют и толь­ ко после этого из него вытягивают нити. Во­ локно орлон обычно получают из ^п роц ен т­ ных растворов готового уже полиакрилонит­ рила в дорогостоящих растворителях.

В обоих случаях из мономера сначала по­ лучают полимер, а затем только нить. А нель­ зя ли мономер сразу превратить в готовое волокно, проводя полимеризацию во время формования нити? Экономически это было бы очень выгодно, так как становятся не­ нужными многие технологические операции.

Работами последних лет показана воз­ можность осуществления этого процесса. Правда, есть еще не решенные проблемы. Нужны особые ускорители реакции полиме­ ризации, поскольку создание полимера дол­ жно проходить в очень коротое время; нуж­ ны различные добавки, улучшающие свойст­ ва волокон, и многое, многое другое.

Новые синтетические волокна, над полу­ чением которых работают наши химики, дол­ жны отвечать многим разным требованиям. И одним из главных является их низкая стоимость. Это особенно важно для волокон, идущих на изготовление трикотажа, одежды.

Самым дешевым волокном обещает быть полипропиленовое. Делается оно из газа про­ пилена, ресурсы которого в нашей стране практически неограниченны.

135

Химикам удалось получить полипропилен регулярной структуры. Температура плавле­ ния его — выше 170°С, он более прочен, имеет повышенную устойчивость к различ­ ным растворителям.

При 'синтезе полипропилена с регулярной структурой используются особые типы сме­ шанных катализаторов, например некоторых соединений алюминия и титана.

Синтетические волокна из такого полиме­ ра отличаются высокими качествами и де­ шевизной. Будем надеяться, что скоро и в продаже появятся различные швейные изде­ лия из этого замечательного волокна.

Но может быть получен не только поли­ пропилен регулярной структуры. Полисти­ рол, поливинилхлорид, поливинилацетат и некоторые другие полимеры могут быть по­ строены по такому же принципу. Это откры­ тие последних лет позволит ученым создать волокна новых замечательных свойств.

ШЕЛК ИЗ ДЕРЕВА

Примерно шестьдесят лет тому назад мно­ гие москвичи, прочитавшие в газете «Россия» статью Дмитрия Ивановича Менделеева, не­ доуменно пожимали плечами.

136

В статье сообщалось, что из древесины и даже отходов ее переработки может быть получен... шелк.

Более того, великий ученый писал: «...ес­ ли бы мы отбросы древесины превратили в изделия из вискозы, особенно в волокна, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли».

Для большинства читателей того времени это было ново, удивительно и невероятно.

В самом деле, едва ли кто задумывался, что, сжигая охапку дров в печке, мы сжига­ ем сто -пар чулок!

А ведь это действительно так.

Сжигая в печке дрова, сжигали целлюло­ зу, из которой может быть получен искусственный шелк — чулки, трикотаж, ткани.

Помимо знакомых уже нам химических волокон — капрона, нейлона, лавсана, нитро­ на и др., которые человек синтезирует сам, начиная от молекул мономера и кончая длинной полимерной цепью, есть большая группа искусственных шелков, таких, как вискозный, ацетатный и др. Эти шелка получаются на химических заводах из при­ родных высокаполимеров — древесины и хлопка.

Велико их значение в жизни человека. Ежегодно этих волокон выпускается более двух с половиной миллионов тонн. Правда, их удельный вес в общей выработке с каж­ дым годом несколько снижается,— их вытес­ няют химические волокна,— но искусствен­

137

ные волокна еще долго будут играть боль­ шую роль.

О том, как щепочка древесины превра­ щается в вискозный шелк, а далее в пару чулок, и пойдет наш рассказ. Путь создания вискозного волокна упрощенно может быть изображен так: берется еловая древесина, из нее получают целлюлозу, далее переводят ее в растворимое состояние, и прядут из раст­ вора шелковые нити. Когда мы попадаем на завод, где делается шелк, мы убеждаемся в трудности его производства.

Созданию вискозного волокна сопутству­ ют многие химические и физические процес­ сы; нас поражают размером и сложностью оборудования химические цехи, где из дре­ весной целлюлозы рождаются тончайшие ни­ ти вискозного шелка.

Целлюлозу получают обычно из еловой

ники): лигнин, жиры, воски и др. вещества. После этого проводят отбелку, например гипохлоритом, и целлюлоза готова.

Далее ее промывают раствором концент­ рированной щелочи, при этом из нее уда­ ляются растворимые в щелочи вещества и происходят сложные химические реакции. Набухшие листы теперь уже щелочной цел­ люлозы отжимают от избытка щелочи и раз­ мельчают. Вследствие окисления молекуляр­

138