Капрон.

ПЛАН

1. Поняття про синтетичні волокна.

2. Капрон.

3. Лавсан.

1. Поняття про синтетичні волокна.

Синтетичні волокна формуються або з розплаву полімеру (поліаміду, поліефіру, поліолефіну), або з розчину полімеру (поліакрилнітрилу, полівінілхлориду, полівінілового спирту) під час сухого чи мокрого методу. Синтетичні волокна випускають з текстильних ниток, моноволокна, і навіть штапельного волокна. Розмаїття властивостей вихідних синтетичних полімерів дає змогу отримувати синтетичні волокна з різними властивостями, тоді як можливості варіювання властивостей штучних волокон дуже обмежені, оскільки вони утворюються практично вже з полімеру (целюлози чи її похідних).

Синтетичні волокна характеризуються міцністю, водостійкістю, теплостійкістю, еластичністю й сталістю до дії хімічних реагентів.

З 1931 року, крім бутадієнового каучуку, синтетичних волокон і полімерів не було, а для виготовлення волокон використовували єдино відомі тоді матеріали з урахуванням природного полімеру – целюлози.

Раніше полімери вважали лише дешевими замінниками дефіцитної природної сировини – бавовни, шовку, вовни. Але незабаром зрозуміли, що полімери і волокна на їх основі, часто використовували як природні матеріали, вони легші, міцніші, більш жаростійкі, здатні працювати у агресивних середовищах. Тому всі свої зусилля хіміки і технологи направили на створення нових полімерів, які мають високі експлуатаційні характеристики, і на розробку методів їх переробки.

На початку 70-х там з'явилися волокна, які вражали своєю міцністю: кевлар (США), трохи згодом – тварон (Нідерланди), технора (Японія) та інші, що одержані із полімерів ароматичного ряду, і які отримали загальну назву араміди. З таких волокон було створено різні композиційні матеріали, які почали застосовувати для виготовлення відповідних деталей літаків і ракет, і навіть шинного корду, бронежилетів, вогнезахисного одягу, канатів, приводних ременів, транспортерних стрічок та інших виробів.

Ці волокна широко рекламувалися у світовому ринку. Але тільки вузькому колу спеціалістів відомо, що у ті роки російські хіміки і технологи самостійно створили арамідне волокно терлон, яке не поступається за своїми властивостями зарубіжним аналогам. До того ж відразу розробили методи отримання синтетичних волокон, міцність яких перевищує міцність кевлара у півтора рази, а питома міцність (міцність, віднесена до одиниці маси) перевершує міцність високолегованої сталі в 10-13 раз! Якщо міцність розриву сталі становить 160-220 кг/мм², то зараз активно проводяться роботи з створення полімерного волокна з міцністю до 600 кг/мм².

Є інший клас полімерів, які придатні щоб одержання високоміцних волокон – це рідкокристалічні ароматні поліефіри, тобто полімерів, які мають властивості кристалів в рідкому стані. Волокнам на їх основі властиві висока стійкість до радіації, і навіть опірність до впливу неорганічних кислот і різних органічних розчинників. Це ідеальний матеріал для армування гуми

Молекули звичайних полімерів містять, крім вуглецю, ще й атоми інших елементів – водню, кисню, азоту. Але сьогодні розроблено методи одержання волокон, що містять чистий полімерний вуглець. Такі волокна вирізняються рекордною міцністю (понад 700 кг/мм²) і жорсткістю, і навіть надзвичайно малими коефіцієнтами термічного розширення, високою стійкістю до швидкого зносу й корозії, до впливу високих температур і радіації. Це дозволяє успішно використовувати їх задля виготовлення композиційних матеріалів – вуглепластиків, що застосовуються у найвідповідальніших конструкційних вузлах швидкісних літаків, ракет і космічних апаратів.

Застосування вуглепластику є економічно вигідним. На одиницю ваги виготовленого з вуглепластику виробу потрібно затратити в 3 рази менше енергії, ніж на виріб зі сталі, і в 20 разів менше, ніж на виріб із титану. Тонна вуглепластику може замінити 10-20 тонн високолегованої сталі. Турбіна насоса, що виготовлена з вуглепластику і придатна для перекачування мінеральних кислот при високих температурах до 150^оС, виявляється вдвічі дешевшою і використовується вшестеро довше.

Виробництво синтетичних волокон розвивається швидшими темпами, ніж виробництво штучних волокон. Це зумовлено доступністю вихідної сировини й швидким розвитком сировинної бази, меншою працездатністю виробничих процесів і особливо розмаїттям властивостей і високих якостей синтетичних волокон. У зв'язку з цим синтетичні волокна поступово витісняють як натуральні, а й штучні волокна у виробництві деяких товарів народного споживання і технічних виробів.

У 1968 світова продукція синтетичних волокон становила 3760,3 тис. т (близько 51,6% від загального випуску хімічних волокон). Вперше випуск синтетичних волокон в промисловому масштабі організований в середині 30-х рр. ХХ ст. в Німеччині.

 

Капрон.

Капрон (анід) – це волокно з поліамідних смол. Капрон, або капронове волокно – біла прозора, дуже міцна речовина. Еластичність капрону набагато вище шовку. Капрон належить до поліамідних волокон. Капрон виготовляється синтетичним шляхом на фабриках. Вихідною сировиною виступають похідні амінокислот. Капрон можна розглядати як внутрішньо-молекулярний продукт взаємодії карбоксильної групи і аміногрупи молекули 6-аміногексанової кислоти.

Перетворення капролактаму в полімер, із якого виробляють капронове волокно, можна описати наступним чином. Капролактам у присутності води перетворюється на 6-аміногексановую кислоту, молекули якої реагують одна з одною. У результаті реакції утворюється високомолекулярна речовина, макромолекули якої мають лінійну структуру. Окремі ланки полімеру є залишками 6-аміногексанової кислоти. Полімер є смолою. Для отримання волокон її виплавляють, пропускають через фільєри. Струмінь полімеру охолоджують потоком холодного повітря і перетворюються на волоконця, при скручуванні яких утворюються нитки.

Після цього капрон піддається додатковій хімічній обробці. Міцність капрону залежить від технологій і ретельності виробництва. Остаточно вироблений капрон біло-прозорий і дуже міцний матеріал. Навіть капронова нитка, діаметром 0,1 мм витримує 0,55 кг.

У світі синтетичне волокно типу капрон називають перлон і нейлон. Капрон виробляють кількох сортів; кришталево-прозорий капрон більш міцний, ніж непрозорий з мутно-жовтуватим чи молочним відтінком.

Міцні капронові волокна характеризуються сталістю до дії багатократної деформації (вигинів). Капронові волокна не вбирають вологи, тому втрачають міцність у вологому стані. Але в капронового волокна є й світлові недоліки. Воно малостійке до дії кислот – макромолекули капрону піддаються гідролізу у місці амідних зв'язків. Порівняно невелика і теплостійкість капрону. При нагріванні його міцність знижується, при 215°С відбувається плавлення.

З капронових ниток шиють одяг, що коштує набагато дешевше, ніж одяг з натуральних природних матеріалів. З капрону роблять рибальські сітки, жилки, фільтрувальні матеріали. З кордної тканини роблять каркаси авто- і авіапокришок. Шини з кордом з капрону менше зношуються, ніж шини з віскозним і бавовняним кордом. Капронова смола використовується щоб одержання пластмас, з яких виготовляють різні деталі машин, шестерні, вкладки для підшипників.

Російська промисловість виробляє штучне волокно ще більше міцне, ніж капрон, наприклад надміцний ацетатний шовк, який своєю міцністю перевершує сталевий дріт. Цей шовк 1 мм² витримує 126 кг, а сталева дріт – 110 кг.