Синтетические волокна на аминокислотной основе

Содержание:

1. Историческая справка
2. Свойства
3. Производство
4. Искусственные волокна
5. Синтетические волокна
6. Заключение

 

По этой ссылке вы сможете найти рефераты по химии на любые темы и посмотреть как они написаны:

 

Много готовых тем для рефератов по химии

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Замена жиров в технике непищевым сырьем

Анилиновые красители: история, производство, перспектива

Белковая основа иммунитета

Современные методы обеззараживания воды

 

Введение:

Химические волокна, волокна, полученные из органических натуральных и синтетических полимеров. В зависимости от типа сырья химические волокна делятся на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда химические волокна также включают волокна, полученные из неорганических соединений (стекло, металл, базальт, кварц).

Химические волокна производятся в промышленности в виде:

• мононить (одно волокно большой длины);
• штапельное волокно (короткие отрезки тонких волокон);
• филаментные нити (пучок, состоящий из большого количества тонких и очень длинных волокон, связанных скручиванием).

В зависимости от назначения нити накала подразделяют на текстильные и технические, или кордные (более толстые нити повышенной прочности и кручения).

 

Историческая справка

 

Возможность получения химических волокон из различных веществ (клея, смол) была предсказана еще в 17-18 веках, но только в 1853 году англичанин Одемар впервые предложил сформировать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта и эфира, и в 1891 году французский инженер И. де Шардоне впервые организовал производство таких нитей в промышленных масштабах. С этого времени началось бурное развитие производства химических волокон. В 1893 году освоено производство медно-аммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного раствора аммиака и гидроксида меди.

В 1893 году British Cross, Beaven и Beadle предложили метод производства вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, который был осуществлен в промышленном масштабе в 1905 году. В 1918–20 годах был разработан метод производства ацетатных волокон.

Из раствора частично омыленного ацетата целлюлозы в ацетоне, а в 1935 году было организовано производство белковых волокон из казеина молока. Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 году поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 году в промышленном масштабе было произведено самое известное синтетическое волокно - полиамид (США). Промышленное производство полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлялось в 1954-60 гг.

 

Свойства

 

Химические волокна часто обладают высокой прочностью на растяжение (до 1200 Mн кв. м (120 кгс/кв. м), значительным удлинением при растяжении, хорошей стойкостью к форме, устойчивостью к складкам, высокой стойкостью к многократным и переменным нагрузкам, стойкостью к свету, влаге, плесень, бактерии, химио- и термостойкость.

Физико-механические и физико-химические свойства химических волокон могут быть изменены в процессах формования, волочения, отделки и термической обработки, а также путем модификации как исходного материала (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного источника волокнообразующие полимерные химические волокна с различными текстильными и другими свойствами.

Химические волокна могут использоваться в смесях с натуральными волокнами при изготовлении новых текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних.

 

Производство

 

Для производства химических волокон из большого количества существующих полимеров используются только те, которые состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвленных, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях. Такие полимеры называются волокнообразующими.

Процесс состоит из следующих операций:

• приготовление прядильных растворов или расплавов;
• формирование волокна;
• отделка для формованного волокна.

Приготовление прядильных растворов (расплавов). Этот процесс начинается с перевода исходного полимера в состояние вязкого течения (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищается от механических примесей и пузырьков воздуха, и в него вводятся различные добавки для термо- или светостабилизации волокон, их матирования и т. д. Приготовленный таким образом раствор или расплав подается в прядильную машину для формирования волокон.

Формирование волокон заключается в проталкивании прядильного раствора (расплава) через тонкие отверстия матрицы в среду, что приводит к затвердеванию полимера в виде тонких волокон. В зависимости от назначения и толщины формируемого волокна количество отверстий в матрице и их диаметр могут быть различными.

При формировании химических волокон из расплава полимера (например, полиамидных волокон) холодный воздух служит средой, которая заставляет полимер затвердевать. Его формование осуществляется из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных волокон), такой средой является горячий воздух, в котором толщина и назначение волокон, а также из метода формования. Во время прядения из расплава растворитель испаряется (так называемый «сухой» способ прядения).

При формировании волокон из раствора полимера в нелетучем растворе (например, вискозном волокне) филаменты затвердевают при падении в матрицу в специальный раствор, содержащий различные реагенты, так называемую осадительную ванну («мокрый» метод формования), скорость формования зависит от скорости, достигающей 600-1200 м / мин, от раствора по «сухому» методу - 300-600 м / мин, по «мокрому» методу - 30-130 м / мин.

 

 

Прядильный раствор (расплав) в процессе превращения струй вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно растягивается (вытяжка). В некоторых случаях волокно дополнительно вытягивается непосредственно после выхода из прядильной машины (колпачок для удушения), что приводит к увеличению прочности химических волокон и улучшению их текстильных свойств.

Отделка химических волокон заключается в обработке свежеприготовленных волокон различными реагентами. Характер операций отделки зависит от условий формования и типа волокна. В то же время низкомолекулярные соединения (например, из полиамидных волокон), растворители (например, из полиакрилонитрильных волокон) удаляются из волокон, кислот, солей и других веществ, захваченных волокнами из осадительной ванны (например, вискозные волокна) смываются. Для того чтобы придать волокнам такие свойства, как мягкость, повышенное скольжение, поверхностная адгезия отдельных волокон и другие, их подвергают авиважной обработке или смазыванию после стирки и очистки.

Затем волокна сушат на сушильных вальцах, цилиндрах или в сушильных камерах. После отделки и сушки некоторые химические волокна подвергаются дополнительной термообработке - термофиксации (обычно в растянутом состоянии при 100-180 ° С), в результате чего форма пряжи стабилизируется, и последующая усадка обоих сами волокна и их изделия при сухой и влажной обработке при повышенных температурах.

Мировое производство химических волокон быстро развивается. Это связано, прежде всего, с экономическими причинами (более низкие затраты на рабочую силу и капитальные вложения) и высоким качеством химических волокон по сравнению с натуральными волокнами.

В 1968 году мировое производство химических волокон достигло 36% (7,287 млн. тонн) от общего объема производства всех типов волокон. Химические волокна в различных отраслях промышленности в значительной степени вытесняют натуральный шелк, лен и даже шерсть. К 1980 году производство химического волокна достигло 9 миллионов тонн. Предполагается, что к 2000 году он достигнет 20 миллионов тонн в год и будет равен объему производства натуральных волокон. В СССР в 1966 году было произведено около 467 тысяч тонн, а в 1970 году - 623 тысячи тонн.

 

Искусственные волокна

 

Искусственные волокна, химические волокна, полученные из натуральных органических полимеров. К искусственным волокнам

Относится к вискозным волокнам, медно-аммиачным волокнам, ацетатным волокнам, белковым искусственным волокнам. Вискозные и медно-аммиачные волокна, состоящие из гидрата целлюлозы, также называют гидратом целлюлозы. Сырьем для производства вискозных, медно-аммиачных и ацетатных волокон является целлюлоза, выделяемая из древесины; медно-аммиачные и ацетатные волокна часто получают из хлопковой целлюлозы (хлопковый пух и подшерсток). Для получения белковых волокон используются белки растительного или животного происхождения (например, зеин, казеин).

Искусственные волокна формируются из растворов полимеров сухим или мокрым способом и производятся в виде текстильных или кордовых нитей, а также из штапельных волокон. К недостаткам вискозных, медно-аммиачных и белковых волокон относятся значительная потеря прочности во влажном состоянии и легкое сминание. Однако из-за хороших гигиенических свойств, низкой стоимости и доступности сырья производство вискозного волокна продолжает развиваться. Производство ацетатных волокон, которые обладают рядом ценных качеств (стойкость к раздавливанию, хороший внешний вид), также растет. Белковые волокна вырабатываются в небольших количествах, и их высвобождение постепенно снижается.

Мировое производство искусственных волокон в 1968 году составило 3527,2 тыс. тонн (около 48,4% от общего производства химических волокон). Первое производство искусственного волокна в промышленных масштабах было организовано в 1891 году во Франции.

 

Синтетические волокна

 

Синтетические волокна, химические волокна, полученные из синтетических полимеров. Синтетические волокна образуются либо из расплава полимера (полиамид, сложный полиэфир, полиолефин), либо из раствора полимера (полиакрилонитрил, поливинилхлорид, поливиниловый спирт) с использованием сухого или мокрого метода.

Синтетические волокна производятся в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна, а также штапельных волокон. Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, в то время как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку они образуются практически из одного полимера (целлюлозы и ее производных). Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к химическим веществам.

Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это связано с наличием сырья и быстрым развитием сырьевой базы, менее трудоемкими производственными процессами и особенно разнообразием свойств и высококачественных синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна при производстве некоторых товаров народного потребления и технических товаров.

В 1968 году мировое производство синтетических волокон составило 3760,3 тыс. тонн (около 51,6% от общего производства химических волокон). Первое производство синтетических волокон в промышленных масштабах было организовано в середине 30-х годов 20 века в США и Германии.

Шелк и штапельное волокно

Искусственные волокна могут быть получены в виде крученых нитей бесконечной длины (искусственный шелк) или в виде коротких раскрученных волокон, нарезанных на пучки (штапели) определенной длины (штапельное волокно). Длина штапельного волокна равна длине хлопкового или шерстяного волокна.

Искусственный шелк представляет собой самостоятельный текстильный материал, который можно использовать для изготовления различных текстильных изделий в ткацкой и трикотажной промышленности, а также для изготовления корда.

Штапельное волокно используется в основном в чистом виде, а также в смеси с хлопком или шерстью, а затем проходит через эти волокна в течение всего цикла операций на прядильной фабрике. Условия приготовления прядильных растворов при формировании шелка и штапельного волокна в основном одинаковы. Плашки со значительно большим числом отверстий используются для прядения штапельных волокон, чем для прядения искусственного шелка. Если для прядения искусственного шелка используются фильеры на 24-100 отверстий, то при прядении штапельных волокон число отверстий в фильере достигает 2000-12000, что приводит к значительному увеличению производительности прядильной машины.

 

Заключение

 

Из общего количества искусственных волокон, произведенных в 1949 году, 61% был искусственным шелком, а 39% - штапельным волокном. Стоимость штапельного волокна составляет около половины стоимости искусственного шелка. Вопрос о возможности производства искусственного шелка или штапельного волокна решается соотношением мощности прядильных и ткацких фабрик и ассортимента выпускаемой продукции.

Основными показателями качества искусственного волокна являются его прочность и эластичность. Удельная прочность волокна обычно характеризуется разрывной длиной в километрах. Разрывная длина искусственного волокна составляет 15-20 километров. Метрическое число определяет тонину волокна, то есть количество метров волокна на грамм. Чем толще волокно, тем больше его титр, тем ниже метрическое число.

Искусственное шелковое элементарное волокно имеет метрическое число 6000 - 3000, что соответствует толщине волокна 20 - 40 мкм. Тонкость искусственного шелка также часто выражается в денье. Название относится к весу 9000 метров волокна, выраженному в граммах. Если 9000 метров волокна весят 1 грамм, то титр волокна составляет 1 денье. Удельная прочность волокна также выражается в граммах на денье. Нормальная прочность вискозного волокна составляет 1,8 - 2,2 г на денье.

Изменяя индивидуальные параметры технологического процесса и улучшая качество сырья, прочность волокна можно увеличить в 2–3 раза (с получением так называемого высокопрочного искусственного волокна), что особенно важно при получении кордного волокна.