Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы органической химии. Органические полимерные материалы
.pdf
OH
OH
CH
2
CH
OH
2
CH
CH
2
2
OH
.
оторую невозможно превратить обратно в линейную, так как
к
процесс идет необратимо.
Пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол получили
название фенопластов, а на основе мочевиноформальдегидных смол
– аминопластов.
Фенопласты стойки к действию воды, растворов кислот, солей,
оснований, органических растворителей, трудногорючи и являются
хорошими диэлектриками.
Используются в производстве печатных плат, корпусов электро-
и радиотехнических изделий.
Аминопласты характеризуются высокими диэлектрическими и
физико-механическими свойствами, устойчивы к действию света и
УФ-лучей, трудногорючи, стойки к действию слабых кислот,
оснований, многих растворителей.
Применяются для изготовления электротехнических изделий
(корпусов приборов и аппаратов, выключателей, плафонов, тепло- и
звукоизоляционных материалов).
81
8. Волокна
Волокном называют тонкую непряденую нить растительного,
животного, минерального или искусственного происхождения.
Волокна предназначаются для изготовления пряжи и текстильных
изделий. Классификация волокон представлена в табл. 12.
Волокна, для производства которых используют химические
методы, составляют группу химических волокон. Химические
волокна формуют из органических полимеров. Различают
искусственные волокна, которые получают из природных
полимеров и синтетические волокна, получаемые из синтетических
полимеров.
Раститель-
ного
происхож-
дения
Хлопок,
лен,
Таблица 12
Классификация волокон
Волокна
Природные Химические
Животного
происхож-
дения
Минераль-
ного
происхож-
Искус-
ственные
Синтетические
дения
Шерсть,
натураль-
Асбест Вискозное,
ацетатное,
Капрон, лавсан,
нитрон, хлорин,
пенька и
др.
ный шелк
стеклово-
локно
энант, найлон
82
8.1. Искусственные волокна
Первое искусственное волокно было получено из нитрата
целлюлозы (его промышленное производство было организовано во
Франции в 1891 г.). В 1896 г. в Германии было создано производство
гидратцеллюлозных медноаммиачных волокон, в 1905 г. в
Великобритании – вискозных. К 1918-1920 гг. относится разработка
способа производства ацетатных волокон.
Начало многотоннажного производства химических волокон в
СССР относится к 1930 г., когда в Ленинграде была пущена фабрика
вискозных волокон.
Исходным сырьем для получения вискозы служит древесная
целлюлоза. Целлюлоза – углевод, из которого состоят в основном
стенки растительных клеток. В древесине содержится до 60%
целлюлозы.
Состав целлюлозы выражается формулой (C6H10O5)n. З
начение n
в некоторых видах целлюлозы достигает 40000, а молекулярная масса
доходит до нескольких миллионов. Молекулы ее имеют линейное
(неразветвленное строение), вследствие чего целлюлоза легко
образует волокна.
Вискозное волокно гигроскопично, легко окрашивается, имеет
гладкую и блестящую поверхность. В смеси с хлопком вискозное
волокно идет на производство тканей, трикотажа, используется так
же в составе шерстяных и шелковых изделий.
83
8.1.1. Ацетатное волокно
Исходным сырьем для получения ацетатного волокна являются
ацетаты целлюлозы.
Различают триацетатное волокно и собственно ацетатное
волокно. Первое получают из триацетата целлюлозы, второе – из
продукта частичного омыления триацетата.
Триацетат целлюлозы получают по реакции:
[C6H7O2(OH)3]n+3nCH3COOH[
C6H7O2(OCOCH3)3]n+3nH2O.
Ацетатное волокно мягкое, эластичное, мало сминается,
пропускает УФ-лучи, отличается невысокой прочностью, низкой
термо- и износостойкостью, а так же значительной
электризуемостью.
Ацетатное волокно используется при производстве тканей,
трикотажа, товаров народного потребления.
8.2. Синтетические волокна
Первое синтетическое волокно – поливинилхлоридное – было
выпущено в 1932 г. в Германии, в 1940 г. так же было организовано
производство поликапроамидного волокна. В 50-60-ые годы XX века
в разных странах было освоено промышленное производство
полиакрилонитрильных, полиолефиновых, полиэфирных и других
синтетических волокон. Первым отечественным синтетическим
84
волокном, производство которого было освоено в 40-х гг. XX века
является капрон. Капрон относится к полиамидным волокнам.
8.2.1. Полиамидные волокна
Полиамидные волокна – синтетические волокна, формуемые из
полиамидов.
Полиамиды – высокомолекулярные соединения, содержащие в
основной цепи макромолекулы повторяющиеся амидные группы:
–C(O) –NH–.
Полиамиды представляют собой продукты поликонденсации.
Около 98% от общего производства полиамидных волокон
составляют волокна из алифатических полиамидов, причем основная
масса производится из поли-ε-капроамида (выпускается под
торговыми названиями капрон, найлон-6,амилан, дедерон, стилон,
перлон и др.) и полигексаметиленадипинамида (найлон-6,6, анид,
леона и др.).
8.2.1.1. Капрон
Капрон – полиамидное волокно, которое получают
ε
поликонденсацией 6-аминогексановой кислоты H2N(CH2)5COOH (
-
аминокапроновой кислоты):
n(H2N(CH2)5COOH)(–HN– (CH2)5–C(O)–O–)n+nH2O
Капрон – твердое белого цвета вещество с высокой
механической прочностью, износостойкостью, химической
стойкостью.
85
Капрон используется при производстве волокна, пленка,
машиностроительных деталей, канатов, парашютных тканей,
предметов быта.
8.2.1.2. Найлон
Найлон – полиамидное волокно, которое получают
поликонденсацией гексаметилендиамина H2N(CH2)6NH2 и а
кислоты HOOC(CH2)4COOH:
H2N–(CH2)6–NH–H + HO–СO–(CH2)4–COOH
H2N–(CH2)6–NH–CО–(CH2)4–COOH+H2O и т.д.
Элементарное звено найлона имеет вид:
(–HN–(CH2)6–NH–CО–(CH2)4–CO–)n.
Найлон – прочное эластичное волокно, устойчиво к истиранию
дипиновой
и изгибу, действию многих химических реагентов.
Применяется при производстве тканей, трикотажа, шинного
корта, фильтровального материала.
8.2.2. Полиэфирные волокна
Полиэфирные волокна – синтетические волокна, формуемые из
сложных полиэфиров.
86
Полиэфиры – высокомолекулярные соединения, содержащие в
основной цепи макромолекулы повторяющиеся сложноэфирные
группы:
–C(O) –О–.
Полиэфиры представляют собой продукты поликонденсации.
Основное значение имеют полиэфирные волокна из
полиэтилентерефталата (лавсан, терилен, дакрон, элана, терленка и
др.), а также на основе химически модифицированного
полиэтилентетефталата и в значительно меньших количествах из
поликарбонатов, полиэтиленоксибензоата, поликсимилен-
гликольтетефталата.
8.2.2.1. Лавсан
Лавсан – полиэфирное волокно, которое получают
поликонденсацией этан-1,2-диола (этиленгликоля) с бензол-1,4дикарбоновой кислотой:
O O
n(.....HO C
C OH
+ HO
CH CH OH.....)
2 2
бензол-1,4-дикарбоновая
(терефталевая) кислота
этан -1,2-диол
(этиленгликоль)
87
O O
CH CH O ) .....
..... ( C
C O
2
2
n
.
Название лавсан происходит от Лаборатория Высоко-
молекулярных соединений Академии наук, где было синтезировано
соединение.
Лавсан известен так же под названием «терилен», которое
происходит от тривиальных названий мономеров – терефталивой
кислоты и этиленгликоля, В США лавсан называют «дакрон».
Лавсан характеризуется высокой прочностью,
износостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами,
стойкостью к кислотам и высокой температуре.
Лавсан применяется при производстве волокна, пленки,
радиодеталей, химического оборудования, тканей, канатов,
рыболовных сетей, корда для автопокрышек.
9. Каучуки
Каучуки – продукты полимеризации диенов и их производных.
Различают натуральный и синтетические каучуки.
9.1. Каучук натуральный
Приблизительно 90% натурального каучука, который
добывается в настоящее время во всем мире, получают из
бразильского каучуконосного дерева Hevea brasiliensis,
88
культивируемого главным образом в экваториальных странах Азии.
Сок этого дерева, представляющий собой латекс (коллоидный
водный раствор полимера), собирают из надрезов, сделанных ножом
на коре. Латекс содержит приблизительно 40-50% каучука. Его
крохотные частички взвешены в воде. Сок сливают в алюминиевые
емкости, куда добавляют кислоту, заставляющую каучук
коагулировать.
Натуральный каучук – линейный полимер стереорегулярного
строение и представляет собой цис-1,4-полиизопрен:
( C C )
CH CH
2
CH
H
3
n
2
.
Важнейшее физическое свойство каучука – эластичность, т.е.
способность обратимо растягиваться под действием даже небольших
сил. Другое важное свойство – непроницаемость для воды и газов.
Основной недостаток каучука – чувствительность к высоким и
низким температурам. При нагревании каучук размягчается и теряет
эластичность, а при охлаждении становится хрупким и так же теряет
эластичность.
Эти недостатки можно преодолеть, если нагревать каучук
вместе с серой, что было обнаружено Гудьиром в середине XIX века.
Этот процесс называется вулканизацией каучука и приводит к
сшиванию полиизопреновых цепей за счет образования между ними
дисульфидных мостиков:
89
H C
3
C
H
C
CH
CH
H C
3
2
2
C
CH
S
S
CH
C
H
.
Полученный продукт называется резиной. Он имеет
разветвленную пространственную структуру и потому менее
эластичен, чем натуральный каучук, однако обладает значительно
большей прочностью.
Резины на основе натурального каучука хорошо противостоят
действию большинства кислот (не являющихся окислителями), но не
стойки к действию масел и топлив.
9.2. Каучуки синтетические
Каучуки играют огромную роль в технике и быту. Уже в начале
XX века потребность в этих материалах не могла быть удовлетворена
объемами производства натурального каучука, что способствовало
развитию работ по созданию их синтетических аналогов. Синтез
полибутадиенового каучука в промышленном масштабе был
осуществлен в СССР в 1932 г. на основе способа, разработанного
С.В. Лебедевым. В основе метода лежит реакция:
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]