4.2. Органопластики

4.2.1. Синтетические волокна

В настоящее время создано очень много синтетических волокон, в том числе на основе полипропилена, полистирола, полиимидов, полиамидов, гидроцеллюлозы и т. п. Многие из них применяются для производства нитей, из которых изготовляются бытовые и тех­нические ткани. Количество синтетических материалов превосхо­дит количество естественных, таких как шерсть, лен, конопля и т. п.

В твердотопливных двигателях нашли применение высокопроч­ные полиимидные и полиамидные волокна. Благодаря низкой плот­ности и высокой прочности названные волокна обладают большой удельной прочностью, превосходящей подобную для всех известных пластиков, металлов и сплавов, уступая по модулю упругости лишь углеродным и борным волокнам. Среди полиамидных волокон особо выделяются так называемые арамидные. Они обладают уникальным комплексом свойств: высокими прочностью и модулем упругости, не­значительной ползучестью, термостабильностью, хорошими диэлект­рическими свойствами и, главное, усталостной прочностью.

Все органические волокна хорошо поддаются текстильной пере­работке, сохраняя при этом не менее 90 % исходной прочности. Они сохраняют ее и в процессе получения полиамидных пластиков пу­тем намотки и прессования со связующим из органических смол (эпоксидных, феноло-формальдегидных и других).

Амиды - это производные кислот, у которых группа - ОН заме­щена на аминогруппу - NH₂. Рассмотрим, например, серную кислоту HSO3OH (H₂S0₄). Если группу ОН заменить па аминогруппу, то получим сульфаминовую кислоту H0S0₂NH₂.

Арамиды - это ароматические соединения у которых группа - ОН замещена на аминогруппу.

Полимерные цепи могут быть очень длинными, ниже приведе­на формула ароматической цепи:

Амидные волокна выпускаются под названиями капролон, нейлон (алифатический ряд) и фенилон (ароматический ряд), в США под маркой номекс [9].

Полиамиды - циклоцепные гетероциклические полимеры с общей формулой

содержащие в основной цепи макромолекулы циклическую имидную группу

R - радикалы линейного или циклического строения. Наибольшее прак­тическое применение получили ароматические линейные полиимиды.

Получают органические волокна путем вытягивания из раство­ров или из расплавов через тонкие отверстия в сосудах (лодочках) с последующей намоткой на барабаны или шпули со скоростью не менее 60 км/час.

В табл. 6 приведены механические свойства некоторых отече­ственных и зарубежных органических волокон (1ГПа = 10⁴ кгс/см² = 10² кгс/мм²). Наиболее перспективными являются органические во­локна типа СВМ: армос и терлон.

Таблица 6

Механические свойства органических волокон

страна	марка волокна	ρ·103 кг/м3	Е, ГПа	σ, ГПа	Ɛ %
СССР	Винивлон	1,43	110…130	2,1…2,6	3…5
	СВМ	1,43	125…135	3,8…4,2	3…4
	терлон	1,45	130…160	3,3…3,6	2,7…3,5
США	Кевлар	1,45	60	2,7	4,5
	Кевлар-29	1,45	60…70	2,8…3,3	4,5
	Кевлар-49	1,45	130…140	2,7…3,5	2,7…3,5
Голандия	Аренка	1,45	130…150	2,7…3,5	2,7…3,5

Обозначения: ρ- плотность; Е- модульупругости; σ_в- прочность при растяжении;

е - относительное удлинение.

Ароматические высокомодульные и высокопрочные полиамид­ные и полиимидные волокна получают из растворов их аромати­ческих соединений в амидных растворителях, содержащих хлорис­тый литий, путем вытягивания через тонкие отверстия. Вместо амид­ных растворителей могут применяться концентрированные (98... 100 %) серная, фтористоводородная или метансульфоновая кислота, также содержащие хлористый литий. Линейные полиамидные и полиимид­ные волокна типа СВМ получают из расплавов.

Имея низкую плотность, арамидные волокна по удельным показа­телям и работоспособности превосходят все остальные органические волокна. Они обладают повышенной огнестойкостью и теплостойко­стью, могут перерабатываться в любые текстильные формы, не теряя прочности, в отличие от стеклянных и углеродных волокон [11].