Химические волокна на основе воспроизводимого

Растительного сырья

К ним в первую очередь относятся искусственные целлюлозные волокна: ацетатные (в т.ч. триацетатные) и гидратцеллюлозные ― обычные вискозные, вискозные высокомодульные (сиблон и полинозные) и гидратцеллюлозные, получаемые на основе прямого растворения целлюлозы в органических растворителях (волокна типа lyocell).

К группе гидратцеллюлозных относятся также медноаммиачные волокна, которые в последние годы полностью утратили свое значение, так как по технико–экономическим причинам их производство прекращено.

Среди новых волокон на основе воспроизводимого растительного сырья весьма перспективными являются полилактидные волокна.

Гидратцеллюлозные волокна

Наибольшее значение среди искусственных целлюлозных волокон имеют вискозные, как обычные, так и высокомодульные. Вискозные волокна выпускаются в разнообразных формах (штапельное, филаментное, кордное и т. д.) и имеют очень широкое применение как в чистом виде, так и в смесях с хлопком, шерстью, полиэфирными и полиамидными волокнами. Процесс получения вискозных волокон и нитей является сложным и многостадийным.

Для получения этого волокна древесную целлюлозу обрабатывают 18–20 %–м раствором гидроксида натрия. Получаемую при этом щелочную целлюлозу обрабатывают сероуглеродом и образовавшийся ксантогенат целлюлозы растворяют в разбавленном растворе щелочи. Раствор ксантогената целлюлозы ¾ вискозу после ряда операций (созревание, фильтрация, обезвоздушивание) продавливают через фильеры с большим числом отверстий очень малого диаметра в осадительную ванну, в которой находятся серная кислота, сульфаты натрия и цинка и вода. В осадительной ванне происходят: нейтрализация щелочи с одновременным осаждением ксантогената целлюлозы и его разложение с выделением регенерированной целлюлозы (схема 37).

(37)

Свежесформованное волокно для придания требуемых физико–механических свойств вытягивают. В момент вытягивания макромолекулы регенерированной целлюлозы ориентируются вдоль оси волокна. Регулированием состава осадительной ванны и скорости вытягивания нити добиваются получения волокон с такой надмолекулярной структурой, которая наилучшим образом соответствует требованиям дальнейшей переработки и эксплуатации вискозного волокна. При вытягивании формующегося волокна, когда поверхностные слои находятся в пластичном состоянии, во внутренних слоях коагуляция ксантогената целлюлозы полностью не завершена и, следовательно, не происходит ориентация ассоциатов макромолекул. В результате этого обычное вискозное волокно имеет неоднородную по толщине структуру. Степень ориентации и плотность упаковки макромолекул на поверхности волокна всегда больше (так называемая ориентированная оболочка), чем внутри волокна. Наличие такой обо-лочки неблагоприятно сказывается на свойствах вискозного волокна и, в частности, на его накрашиваемости.

После формования вискозное волокно подвергается операциям отделки для удаления всех загрязнений и примесей, а также придания белизны, мягкости и эластичности.

В процессе превращения в вискозное волокно природная целлюлоза многократно подвергается воздействию концентрированных растворов различных реагентов. В результате этого происходит разрыв части глюкозидных связей и снижение молекулярной массы целлюлозы. Средняя степень полимеризации целлюлозы в вискозных волокнах составляет 300–800. Как и в природных целлюлозных волокнах макромолекулы целлюлозы в вискозном волокне образуют надмолекулярные комплексы, состоящие из микрофибрилл. Вдоль лент микрофибрилл чередуются участки с различной кристалличностью и плотностью упаковки макромолекул. Степень кристалличности обычных текстильных вискозных волокон составляет по рентгеноскопическим данным 35–50 %.

Вискозные волокна обладают высокой гидрофильностью, их кондиционная влажность составляет 12–13 %. В воде они быстро набухают, увеличиваясь в диаметре на 40–50 %, а в длину ¾ на 2–5 %. В капиллярах набухших гидратцеллюлозных волокон удерживается примерно в два раза большее количество воды, чем в набухших хлопковых волокнах. Набухание гидратцеллюлозных волокон способствует выравниванию их внутренней структуры.

Повышенная гигроскопичность и большая химическая активность гидратцеллюлозных волокон по сравнению с хлопковым волокном объясняются более низкой степенью кристалличности целлюлозы в гидратцеллюлозных волокнах. Вследствие этого, а также из-за меньшего размера макромолекул у гидратцеллюлозных волокон наблюдается большая потеря прочности при набухании в воде. В мокром состоянии прочность вискозного волокна снижается на 40–50 %.

В сухом состоянии гидратцеллюлозные волокна пронизаны системой субмикроскопических пор с размерами менее 1 нм, которые практически недоступны для проникновения молекул красителей и других реагентов. При набухании в воде размеры пор возрастают до 3–7 нм, и гидратцеллюлозные волокна становятся восприимчивыми к красителям. Повышенная набухаемость и более высокая доступная внутренняя поверхность в набухших гидратцеллюлозных волокнах по сравнению с хлопком обеспечивает им лучшую накрашиваемость. Однако в ряде случаев окраски получаются неравномерными (зебристость). Это обусловлено неоднородностью физической и химической структуры волокон, их различной тониной и плотностью.

По отношению к действию различных химических реагентов гидратцеллюлозные волокна мало отличаются от природных целлюлозных волокон. Гидратцеллюлозные волокна легче, чем хлопок растворяются в медноаммиачном реактиве, менее устойчивы к действию растворов кислот, кислых солей и окислителей. Вследствие меньшей относительной молекулярной массы гидратцеллюлозы по сравнению с хлопковой целлюлозой они растворяются в концентрированных растворах щелочей. К действию разбавленных растворов щелочей гидратцеллюлозные волокна вполне устойчивы.

Свет, атмосферные условия, микроорганизмы и повышенные температуры действуют на гидратцеллюлозные волокна так же, как и на волокна из природной целлюлозы.

Сиблоновые и полинозные вискозные волокна получают по вискозным, но существенным образом модифицированным и усовершенствованным способам. Эти волокна относятся к хлопкоподобным: они обладают более высокой прочностью, стабильностью в размерах (выше модуль деформации), более устойчивы к действию химических реагентов, характеризуются меньшей потерей прочности в мокром состоянии.

В последнее десятилетие появились новые гидратцеллюлозные волокна типа lyocell, получаемые путем прямого растворения целлюлозы в N–метил–N–оксидах, и carbacell на основе карбамата целлюлозы.

Волокна lyocell и материалы на их основе близки по свойствам и назначению к вискозным, но имеют свои особенности. Волокна типа lyocell имеют очень высокую ориентацию, а потому пониженную деформационность, а также повышенную фибриллируемость в мокром состоянии и, как следствие пониженную износоустойчивость. Все это пока ограничивает их применение. Основные свойства гидратцеллюлозных волокон в сравнении с хлопком приведены в табл. 6.

Таблица 6

Сравнение свойств различных видов целлюлозных волокон

Показатели	Вискозные обычные	Вискозные высокомодульные	Lyocell	Хлопок
Прочность, сН/текс	20–26	32–36	35–47	25–40
Удлинение, %	18–25	12–15	11–16	8–10
Модуль деформации, ГПа	3–5	5–6, 5	8–10	5–9
Влагопоглощение, %	13–14	12–13, 5	11–13	7–9
Сохранение прочности в мокром состоянии, %	50–55	60–70	60–80	105–110

Ацетатные волокна

Эти волокна производят из ацетатов целлюлозы, которые получают обработкой хлопковой или высококачественной древесной целлюлозы уксусным ангидридом (Ас₂О) в присутствии серной кислоты (катализатор). Конечным продуктом этой реакции всегда является триацетат целлюлозы. Если необходимо получить ацетаты целлюлозы с более низкой степенью этерификации с равномерным распределением ацетильных групп в макромолекуле, вначале синтезируют триацетат целлюлозы (первичный ацетат целлюлозы), а затем его частично гидролизуют до диацетата целлюлозы (вторичный ацетат целлюлозы) (уравнение 38).

(38)

При производстве ацетатных волокон используют как триацетат, так и диацетат целлюлозы. Содержание связанной уксусной кислоты в первом равно 62, 4 %, во втором ¾ 53, 0–56, 5 %; степень полимеризации 250–300. Волокно, полученное из триацетата целлюлозы, называют триацетатным, а из диацетата целлюлозы ¾ ацетатным.

Триацетатное волокно формуют по сухому способу из вязких растворов триацетата целлюлозы в дихлорметане, а ацетатное ¾ из растворов диацетата целлюлозы в ацетоне. При формовании струйки раствора, выдавливаемые из фильер, обогреваются горячим возду-хом, растворитель испаряется и образуется соответствующее волокно. Обязательной стадией процесса производства ацетатных волокон является термообработка. Ее проводят при 220–240 °С в течение 50–60 с. В результате термообработки повышаются прочность и термостойкость волокна, увеличивается устойчивость его к усадке.

Ацетатное и триацетатное волокна в отличие от гидратцеллюлозных термопластичны. При 140–150 °С (для ацетатного волокна) и 180–190 °С (для триацетатного волокна) они начинают деформироваться, а при температурах соответственно 230 и 290 °С ― плавиться с разложением.

Химические свойства ацетатных волокон определяются наличием в их макромолекулах сложноэфирных и гидроксильных групп и глюкозидных связей. Эти волокна менее гигроскопичны, чем гидратцеллюлозные из–за меньшего содержания гидроксильных групп. Кондиционная влажность ацетатного волокна составляет 6, 0–6, 5 %, а триацетатного ¾ ~ 3, 0 %. Пониженным влагопоглощением обусловлена сильная электризуемость ацетатных волокон.

В воде ацетатные волокна набухают слабее хлопкового и, особенно, гидратцеллюлозных волокон. При набухании в воде ацетатного волокна его поперечные размеры увеличиваются всего на 5–10 %, а длина ¾ на 0, 1–0, 3 %, при этом оно поглощает в 3–4 раза меньше воды, чем вискозное. Триацетатное волокно в воде практически не набухает. В мокром состоянии прочность ацетатных волокон понижается на 30–40 %, а триацетатных ¾ на 15–20 %. Меньшая потеря прочности в случае триацетатного волокна объясняется более низким содержанием гидроксильных групп.

Полярные растворители вызывают сильное набухание или даже растворение ацетатных волокон. Триацетатное волокно более стойко к действию растворителей; в ацетоне оно сильно набухает, но не растворяется. Неполярные растворители (бензол, толуол, уайт–спирит) не действуют на ацетатные волокна.

Растворы щелочей при рН > 9, 5 вызывают омыление ацетатного волокна, усиливающееся при повышении температуры и концентрации щелочи. Триацетатное волокно, которое не набухает в водных растворах, более устойчиво к действию разбавленных растворов щелочей; при невысоких температурах омыление происходит только на поверхности волокна, так что образуется очень тонкая пленка, состоящая из ацетатов целлюлозы с низкой степенью этерификации и гидратцеллюлозы. Это приводит к повышению гигроскопичности волокна, снижает его способность к электризации и увеличивает накрашиваемость. В горячих концентрированных растворах щелочей ацетатные волокна быстро омыляются и частично растворяются.

Холодные разбавленные растворы кислот практически не действуют на ацетатные волокна, а в горячих растворах идет омыление сложноэфирных групп и гидролиз глюкозидных связей, сопровождающийся снижением степени полимеризации макромолекул и уменьшением прочности волокна.

К действию окислителей, света и атмосферных условий ацетатные волокна, особенно триацетатное, более устойчивы, чем гидратцеллюлозные волокна, а по устойчивости к действию микроорганизмов ацетатные волокна превосходят многие природные волокна.

Большими недостатками ацетатных волокон являются их низкая (самая низкая из всех волокон) устойчивость к истиранию и высокая электризуемость. Последний недостаток можно частично устранить поверхностным щелочным омылением (S–отделка).

Ацетатные волокна используются в основном для изготовления трикотажных изделий (белье, спортивные костюмы), тканей платьевого назначения, электроизоляции, для наполнения фильтров сигарет в виде ультратонких волокон.

Полилактидные волокна

Полилалкидные волокна, получают на основе крахмалсодержащих растительных отходов. В настоящее время несколько фирм США, Японии и Германии создают современные технологии получения молочной кислоты, полилактида и полимерных материалов на их основе (в том числе и в первую очередь волокон); уже строятся и проектируются крупные промышленные производства.

Технология получения исходного сырья ― гексоз основана на известном биохимическом процессе гидролиза полисахаридов (обычно крахмалсодержащих отходов пищевой промышленности, широко применяемых при получении глюкозы). Исходным сырьем для биохимического процесса служит крахмал (маисовый, кукурузный, картофельный) или меласса, получаемая при производстве сахара из сахарной свеклы, сахарного тростника или некоторые другие растительные продукты, содержашие гексозаны. Эти исходные материалы подвергаются гидролизу с образованием глюкозы и других гексоз. Имеется возможность использования гидролизата, получаемого кислотным гидролизом древесины (целлюлозы).

Полученные гексозы (глюкоза) подвергаются ферментации с получением молочной кислоты, которая очищается переводом в дилактид. Последний полимеризуется с получением полилактида, являющегося плавким полимером с температурой плавления 175–190 °С. Получение волокон и нитей осуществляется формованием из расплава с последующими операциями вытягивания и релаксации.

Полилактидные волокна имеют свойства близкие к таковым на основе полиэтилентерефталата. Они предназначены для аналогичных областей применения–использования для производства высококачественных текстильных материалов и изделий бытового, медицинского и санитарно–гигиенического, а также технического назначения.

Полилактидные волокна могут рассматриваться как волокна широкого спектра применения наряду с другими химическими волокнами. В то же время у полилактидных волокон есть собственная ниша, благодаря комплексу хороших потребительских свойств. Температура плавления полилактида и волокон на его основе может быть увеличена на 20–30 °С путем сополимеризации с ароматическими и другими мономерами. Наличие воспроизводимой сырьевой базы ― растительного сырья, освоенная биотехнология получения мономера ― молочной кислоты, простота технологии получения полимера ― полилактида и волокон формованием из расплава показывают, что многотонажное производство полилактидных волокон будет экономически целесообразно и перспективно. Это производство не вызывает сложных экологических проблем вследствие нетоксичности исходных, промежуточных и готовых продуктов, возможности их рециклинга, ассимиляции и биоразрушения в окружающей среде.

Таким образом, полилактидные волокна безусловно будут одним из перспективных многотонажных видов волокон как в ближайшие годы, так и особенно в более далекой перспективе по мере истощения месторождений нефти, угля и газа.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие волокна относятся к гидратцеллюлозным? Почему они так называются?

2. Чем обусловлены отличия химических и физико–механических свойств гидратцеллюлозных волокон от природных?

3. Что из себя представляют ацетатные и триацетатные волокна? Какова их устойчивость к действию воды, химических реагентов и температуры?

4. Из чего и как получают полилактидные волокна? Чем обусловлены перспективность производства этих волокон?

Синтетические волокна

Эти волокна получают из синтетических высокомолекулярных соединений. В зависимости от строения основной цепи полимера они делятся на гетероцепные (например, полиэфирные, полиамидные) и карбоцепные (полиакрилонитрильные, поливинилспиртовые, поливинилхлоридные, полиолефиновые и др.).

Синтетические полимеры, обладающие волокнообразующими свойствами, должны удовлетворять следующим требованиям: 1) иметь достаточно высокую молекулярную массу; 2) их макромолекулы должны иметь линейную структуру и минимальное число разветвлений; 3) содержать полярные группы; 4) должны растворяться с образованием вязких растворов или плавиться без разложения.

Синтез таких полимеров осуществляется с помощью реакций полимеризации или поликонденсации. Выбор типа реакции зависит от строения и свойств исходных низкомолекулярных веществ ¾ мономеров. Методом полимеризации получают главным образом полимеры, используемые в производстве карбоцепных волокон, в основной цепи которых содержатся только атомы углерода. Реакции поликонденсации и полимеризации циклов широко применяют при синтезе полимеров для гетероцепных волокон. Макромолекулы этих полимеров содержат в основной цепи помимо атомов углерода и другие элементы, например атомы кислорода и азота.

Общий метод получения синтетических волокон состоит в том, что волокнообразующие полимеры в виде расплавов или растворов в соответствующих растворителях продавливают через фильеры. После охлаждения или удаления растворителей путем их испарения тонкие струйки полимера затвердевают, образуя волокна в виде бесконечной нити. Иногда для удаления растворителя вытекающие из фильер струйки пропускают через осадительную ванну. Свежесформованное волокно не обладает достаточной механической прочностью и даже бывает хрупким. Для придания необходимых механических и физико-химических свойств нитям их многократно вытягивают.

Из всего многообразия существующих ныне синтетических волокон в текстильной промышленности наибольшее применение находят: из гетероцепных волокон ¾ полиамидные, полиэфирные и полиуретановые; из карбоцепных ¾ полиакрилонитрильные, полиолефиновые, поливинилспиртовые и поливинилхлоридные.

Полиамидные волокна

Эти волокна получают из полиамидов ¾ полимеров, содержащих в основной цепи амидные группы ¾ NHCO¾: поликапроамида (капрон, дедерон, силон, найлон 6), полигексаметиленадипамида (анид, найлон 6, 6), полиэнантоамида (энант, найлон 7).

Число повторяющихся элементарных звеньев (n) в макромолекулах полиамидов колеблется от 100 до 200. На одном конце каждой макромолекулы имеется аминогруппа, на другом ¾ карбоксильная группа (Н₂N ¾ П ¾ СООН) или.

Полиамидные волокна, как и белковые, обладают амфотерными свойствами. Полная обменная емкость (по кислоте) составляет 0, 04–0, 06 моль/кг, т.е. содержание свободных аминогрупп в полиамидных волокнах в 15–20 раз меньше, чем в кератине шерсти и в 4–5 раз меньше, чем в фиброине шелка. При обработке полиамидных волокон кислотами при рН < 2 полная обменная емкость (по кислоте) резко возрастает; это связано как с гидролизом полиамида, приводящим к образованию новых аминогрупп, так и с ионизацией амидных групп.

В кристаллических областях волокна благодаря наличию амидных групп макромолекулы связаны между собой водородными связями, что обусловливает относительно высокие (225–260 °С) температуры плавления этих волокон. Степень кристалличности для различных текстильных полиамидных волокон составляет 40–60 %. Строение кристаллического участка полиамидных цепей, связанных водородными связями, можно представить следующим образом:

Высокая кристалличность обусловливает хорошие физико–механические свойства полиамидных волокон: высокую прочность, эластичность, устойчивость к истиранию и многократным деформациям изгиба. Вместе с этим высокая кристалличность отрицательно сказывается на гигроскопичности полиамидных волокон и их способности набухать в воде. Кондиционная влажность полиамидных волокон не превышает 3–4 %. Набухание в воде приводит к увеличению диаметра волокна всего на 3 %.

Полиамидные волокна очень чувствительны к действию кислот. При повышенных температурах даже разбавленные растворы минеральных кислот вызывают деструкцию волокна (уравнение 39).

Полиамидные волокна устойчивы к действию щелочей и восстановителей, микроорганизмов и моли. Сильное деструктирующее действие оказывают на полиамидные волокна окислители: пероксид водорода и оксохлорат натрия NaClO. Более мягко действуют разбавленные растворы диоксохлората натрия NaClO₂. Полиамидные волокна неустойчивы также к действию света и атмосферным воздействиям.

(39)

Высокая кристалличность, гидрофобность и незначительное число полярных функциональных групп в составе макромолекул обусловливает ограниченную восприимчивость полиамидных волокон к красителям.

Полиэфирные волокна

Эти волокна получают из полиэфиров ¾ полимеров, содержащих в основной цепи группы ¾ СОО ¾, в основном из полиэтилентерефталата (лавсан, терилен, дакрон, ланон, свитен и др.) со степенью полимеризации n = 100–200.

Полиэтилентерефталат получают поликонденсацией ди(гидрок-сиэтилового) эфира терефталевой кислоты (уравнение 40). Реакцию проводят при повышенной температуре, в вакууме, что способствует непрерывному отводу выделяющегося этиленгликоля.

(40)

Макромолекулы полиэтилентерефталата имеют линейную форму и связаны друг с другом силами Ван–дер–Ваальса и водородными связями:

Химические свойства полиэфирных волокон определяются присутствием в их макромолекулах сложноэфирных групп, способных к гидролизу. Вследствие высокой плотности упаковки макромолекул и гидрофобности волокно имеет высокую устойчивость к химическим воздействиям. Оно негигроскопично и сильно электризуется. Кондиционная влажность лавсана около 0, 5 %. В воде волокно не набухает, устойчиво к действию кипящей воды; перегретая вода или водяной пар при температуре выше 150 °С вызывают гидролиз полиэфира.

Органические растворители, например бензин, алифатические спирты, ацетон, тетрахлорметан, не действуют на полиэфирные волокна. Растворители фенольной природы, некоторые ароматические спирты, карбоновые кислоты и галогензамещенные бензола вызывают сильное набухание и даже растворение полиэфирных волокон. Суспензии ароматических соединений в воде иногда используют для обеспечения набухания полиэфирных волокон при крашении. В некоторых случаях органические растворители и их пары применяют в качестве рабочей среды вместо воды при крашении изделий из полиэфирных волокон.

Полиэфирные волокна обладают высокой устойчивостью к действию минеральных и органических кислот, окислителей и восстановителей. Растворы щелочей вызывают постепенное поверхностное омыление полиэфирных волокон, которое усиливается с повышением температуры и концентрации щелочи. Полиэфирные волокна устойчивы к действию микроорганизмов, личинок моли, жучков, термитов. По светостойкости эти волокна уступают только полиакрилонитрильным.

По стойкости к действию повышенных температур полиэфирные волокна превосходят все природные и большинство химических волокон. После нагревания в течение 1000 ч при 150 °С полиэфирное волокно теряет около 50 % первоначальной прочности, в то время как все другие волокна при этой температуре полностью разрушаются в течение 200–300 ч. В пламени полиэфирные волокна горят медленно, с плавлением и выделением копоти. При вынесении из пламени горение волокна прекращается.

Полиэфирные волокна трудно окрашиваются, что обусловлено их гидрофобностью, высокой кристалличностью и плотностью. Для повышения восприимчивости к красителям полиэфирные волокна модифицируют. С этой целью часть звеньев терефталевой кислоты (1–2 %) заменяют на остатки сульфоизофталевой или других сульфодикарбоновых кислот. Такая модификация обеспечивает введение в волокно активных сульфогрупп и некоторое уменьшение регулярности строения, а следовательно, повышение проницаемости волокна без ухудшения других ценных эксплуатационных свойств.

Полиуретановые волокна

К ним относятся гетероцепные волокна, содержащие уретановую группу.

В настоящее время на основе полиуретановых волокон получают специальные виды синтетических волокон ¾ эластомеры, (спандекс, лайкра), отличающиеся высокой эластичностью, подобной эластичности каучуковых материалов. Высокая эластичность сообщается этим волокнам за счет наличия в макромолекулах гибких блоков с молекулярной массой 500…5000, не содержащих полярных групп. Для их получения берут низкомолекулярные или сложные алифатические полиэфиры, содержащие на концах свободные гидроксильные группы. Эти полиэфиры реагируют с диизоцианатами (чаще всего с фенилендиизоцианатом) с образованием так называемых макродиизоцианатов, содержащих на концах молекулы изоцианатные группы

(уравнение 41):

(41)

где НО¾ R₂¾ OH ¾ молекула полиэфира.

Во второй стадии синтеза макродиизоцианат вступает во взаимодействие с соединениями, содержащими подвижный водород (диамин, этилендиамин, этиленимин), с образованием полимера с молекулярной массой 20 000…50 000 (уравнение 42):

(42)

При избытке макродиизоцианата получают “сшитый” полимер за счет образования биуретовых поперечных мостиков ¾ СО¾ NH¾ CO¾. Волокна, полученные из “сшитых” полиуретанов, способны растягиваться на 600–800 %.

Полиуретановые эластичные волокна по своему влагопоглощению близки к полиамидным. При температуре выше 120 °С происходит значительная потеря прочности, что обусловливает оптимальную температуру (~ 90 °С) их обработки в отделочном производстве. Под действием света полиуретановые волокна желтеют, но механическая прочность при этом снижается незначительно. Эти волокна сравнительно устойчивы к гидролитической деструкции. Их можно обрабатывать при умеренных концентрациях щелочами, органическими кислотами, подвергать белению хлорсодержащими и перекисными белящими агентами.

Часто эластомерные полиуретановые нити используются в комбинации с хлопком, вискозой, полиамидом и даже шерстью. Последние, как правило, выполняют роль оплетки, которая предохраняет нить спандекс или лайкра от действия света и сообщает необходимые потребительские свойства. Такие нити находят широкое применение для изготовления изделий компрессионного типа (эластичные бинты, корсеты, пояса), а также спортивных костюмов, белья, чулочно–носочных изделий и пр.

Полиолефиновые волокна

Полиолефиновые волокна получают из полиолефинов, т. е. полимеров на основе алкенов или этиленовых углеводородов, содержащих одну двойную связь (― С=С― ). В настоящее время в мире производят три типа полиолефиновых волокон:

– полипропиленовые (ППВ);

– полиэтиленовые (ПЭВ);

– полиметилпентеновые (ПМПВ).

ПМПВ относятся к самому новому поколению химических волокон и производятся пока в очень незначительных количествах, ПЭВ в общем объеме производства полиолефиновых волокон занимают ~5 %. ПЭВ не нашли широкого применения из-за очень низкой температуры плавления (~130 °С), низкой морозостойкости и воскообразного грифа.

Практическое и достаточно широкое применение, особенно в последние годы нашли полипропиленовые волокна. Это обусловлено низкой себестоимостью продукции, получаемой из этого вида сырья, а также рядом ценных свойств полипропиленовых волокон.

Полипропиленовые волокна формуют из расплава (~172 °С) изотактического полипропилена* в присутствии небольших количеств (0, 2–0, 7 %) антиоксидантов.

Молекулярная масса ППВ составляет 80–250 тысяч, что соответствует степени полимеризации 1900…5900. Степень кристалличности ППВ ~ 75 %.

Полипропиленовые волокна характеризуются достаточно высокой прочностью, которая не изменяется при погружении волокна в воду, так как практически в ней не набухают. Вода даже при высоких температурах, вплоть до 130 °С, не оказывает заметного влияния на ППВ. Для него характерна также низкая газо– и паропроницаемость.

ППВ устойчивы к действию кислот и щелочей, но очень подвержены окислительному разрушению под действием кислорода воздуха и окислителей, особенно при повышенных температурах. Вво-

____________________________________________________________________

*Все метильные группы находятся по одну сторону основной цепи стереорегулярного полимера

димые на стадии формования волокон антиоксиданты в некоторой степени способствуют повышению термо– и светостойкости полипропиленовых волокон.

ППВ отличаются высокой, сравнимой с полиамидными волокнами износостойкостью (прочность к истиранию, изгибам, ударам). ППВ обладают хорошими тепло- и электроизоляционными свойствами. Особо следует отметить легкость ППВ (плотность 0, 9 г/см³). Все эти свойства и определяют области применения ППВ: из них производят ковровые покрытия, различные обивочные материалы, не тонущие рыболовные снасти, канаты, химостойкие фильтровальные материалы, брезенты и тенты. В последние годы ППВ начали использовать в смеси с гидрофильными природными волокнами для изготовления изделий бельевого назначения.

В силу своего химического строения ППВ очень плохо окрашиваются. В настоящее время крашение ППВ производят в массе при их производстве.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒