Модификация химических волокон.

Основным направлением технического прогресса в промышленности химических волокон в настоящее время является не столько разработка новых видов волокнообразующих полимеров, сколько модификация уже известных химических волокон, вырабатываемых в промышленных масштабах. Модификация придает волокнам новые заранее заданные свойства и тем самым улучшает их качество и расширяет область применения. В настоящее время для модификации волокон используется большое количество методов, которые могут быть разделены на две группы: физическая и химическая модификация волокон.

Физическая (структурная) модификация заключается в направленном изменении надмолекулярной структуры волокон. Наибольшее распространение получили следующие методы физической модификации.

Ориентация и вытягивание нитей. Проводится на стадии формования и отделки нитей для повышения прочности и устойчивости к многократным деформациям.

При вытягивании происходит распрямление макромолекул и ориентация их агрегатов в осевом направлении волокна, т.е. образуется более упорядоченная структура. В результате нити становятся более прочными, но менее растяжимыми из-за большой растяжимости макромолекул. Поэтому затем проводят термообработку с целью релаксации внутренних напряжений и частичной усадки нитей (т.е. приобретение макромолекулами изогнутой формы при сохранении их ориентации).

Введение добавок в раствор или расплав полимера небольшого количества низкомолекулярных реагентов, которые располагаются между макромолекулами полимера, не вступая в химическое взаимодействие с ним. Таким образом, можно изменить блеск, придать извитость, повысить степень белизны, устойчивость к фотохимической и термической деструкции, получить люминисцентные волокна и т.д.

Формование нитей из смеси полимеров. В этом случае необходимым условием является наличие общего растворителя. В результате нить приобретает ценные свойства каждого из компонентов.

Профилирование волокон - используются фильеры, имеющие отверстия различной формы: треугольники, многолучевые, звездочки, трилистники и т.д. Волокна приобретают шероховатость и повышенную цепкость, а изделия из них - объемность и пористость. За счет фильер специального профиля получают полые синтетические волокна, что увеличивает гигроскопичность и теплозащитные свойства изделий.

Получение би- и многокомпонентных волокон предполагает использование фильер различной конструкции. Полимеры соединяются между собой в нити на поверхности раздела. В зависимости от расположения полимеров различают два типа структуры волокон: сегментная («бок о бок») и матрично-фибриллярная (ядро-оболочка). Такие волокна обладают свойствами, присущими составляющим компонентам.

Химическая модификация волокон и нитей заключается в частичном направленном изменении химического состава полимера.

Синтез волокнообразующих сополимеров, когда каждая макромолекула может включать в себя звенья одного и другого полимера. Полученные волокна и нити, как правило, отличаются повышенной растворимостью, улучшенной накрашиваемостью, увеличенной гигроскопичностью и эластичностью. Примером могут служить волокна: виньон, дайнел.

Синтез привитых сополимеров. Процесс заключается к прививке к боковым реакционноспособным группам основного полимера звеньев сополимера и используется для модификации не только химических, но и натуральных волокон. Например, волокно мтилон.

Сшивание, т.е. образование между макромолекулами поперечных химических связей. Это ведёт к повышению термостойкости, уменьшению набухаемости и растворимости волокон и нитей, уменьшение сминаемости.

Искусственные волокна.

Сырьем для получения искусственных волокон служат природные высокомолекулярные соединения. К ним относятся гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные и белковые.

Гидратцеллюлозные волокна получают из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха.

Вискозные волокна и нити являются наиболее распространенными среди искусственных волокон. Исходным сырьем для их получения является древесная целлюлоза. На заводы искусственного волокна целлюлоза поступает в виде картонных листов, которые обрабатывают 18%-ным раствором едкого натра (процесс мерсеризации). В результате образуется щелочная целлюлоза [С₆Н₇О₂(ОН)₃NaОН]n. Щелочная целлюлоза отжимается и измельчается для повышения скорости протекания реакций при последующей обработке. Щелочная целлюлоза проходит процесс предсозревания, т.е. выдерживание в течение 10-30 часов при температуре 25-30º С (для понижение степени полимеризации, что обеспечивает в дальнейшем необходимую вязкость раствора). Затем ее обрабатывают сероуглеродом и получают ксантогенат целлюлозы

,

который растворяют в 4-5% растворе NaОН и получают прядильный раствор.

После процесса созревания (выдерживания в течение 18-30 часов) производится формование вискозных волокон из раствора по мокрому способу, в осадительной ванне находится раствор серной кислоты, сульфаты натрия и цинка. В результате взаимодействия ксантогената целлюлозы и серной кислоты образуется гидратцеллюлоза, которая аналогична природной целлюлозе, но отличается от нее степенью полимеризации, расположением и ориентацией макромолекул в надмолекулярной структуре.

При формовании выделяются сероуглерод, сероводород, сера и другие соединения, поэтому полученные нити подвергают отделке, включающей в себя промывку, десульфацию (удаление серы), отбелку, кисловку, авиваж (поверхностная обработка).

Затвердевание (коагуляция) струек происходит неравномерно, что приводит к образованию так называемых оболочки и ядра волокна. Наиболее прочной является оболочка (в 3, 5 раза). Плотность волокна 1, 52 м/мм.

Под микроскопом вискозное волокно (табл. 1.1.) представляет собой цилиндр с большим количеством продольных полос, т.к. выступы и впадины по разному отражают свет. Линейная плотность волокон 0, 2-0, 7 текс. Линейная плотность комплексных нитей зависит от количества элементарных нитей в комплексной.

Относительное разрывное усилие обычного волокна находится в пределах 16-20 сН/текс, высокопрочного – до 45 сН/текс. В мокром состоянии разрывное усилие волокна снижается на 50-60%.

Разрывное удлинение 18-24%. В составе полного удлинения большую долю (до 0, 7) имеет остаточное удлинение, поэтому изделия из вискозных волокон и нитей имеют большую сминаемость.

Блеск. Волокна и нити выпускаются в виде блестящих (резкий, холодный блеск) и матированных. В последнем случае в раствор добавляется порошок двуокиси титана. Песчинки, находящиеся на поверхности, рассеивают свет и создают впечатление матовой поверхности.

Гигроскопические свойства волокна (Wн=13%; Wг=18-24%). Имеет большую осадку при набухании до 12-16%. Волокно имеет хорошую светостойкость и среднюю стойкость к истиранию.

Волокно не обладает термопластичностью. Изделия могут в течении небольшого времени эксплуатироваться при температуре 100-120°С без потери прочности. Характер горения волокна аналогичен хлопку. Волокно обладает невысокой стойкостью к действию кислот и щелочей. Из вискозных нитей вырабатывают платьевые, сорочечные и декоративные ткани, трикотажные полотна для бельевых и верхних изделий, текстильно-галантерейные изделия и др. Из вискозных волокон в чистом виде и в смеси с другими волокнами вырабатывают платьевые, костюмные и сорочечные ткани, трикотажные полотна для белья, спортивной и верхней одежды.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: