Sintētiskās šķiedras. Sintētiskā poliamīda šķiedra

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Sintētiskās šķiedras rūpnieciski sāka ražot 1938. gadā. Šobrīd tādu jau ir vairāki desmiti. Visiem tiem ir kopīgs tas, ka izejmateriāls ir zemas molekulmasas savienojumi, kas ķīmiskās sintēzes ceļā tiek pārvērsti polimēros. Izšķīdinot vai izkausējot iegūtos polimērus, sagatavo vērpšanas vai vērpšanas šķīdumu. Tos veido no javas vai kausē un pēc tam apstrādā.

Šķirnes

Atkarībā no pazīmēm, kas raksturo makromolekulu struktūru, sintētiskās šķiedras parasti iedala heteroķēdē un karboķēdē. Pie pirmajiem pieder tie, kas iegūti no polimēriem, kuru makromolekulās papildus ogleklim ir arī citi elementi – slāpeklis, sērs, skābeklis un citi. Tie ietver poliesteru, poliuretānu, poliamīdu unpoliurīnviela. Oglekļa ķēdes sintētiskās šķiedras raksturo fakts, ka to galvenā ķēde ir veidota no oglekļa atomiem. Šajā grupā ietilpst polivinilhlorīds, poliakrilnitrils, poliolefīns, polivinilspirts un fluoru saturoši materiāli.

Polimēri, kas kalpo par pamatu heteroķēžu šķiedru iegūšanai, tiek iegūti polikondensācijas ceļā, un produkts tiek veidots no kausējumiem. Karboķēdes iegūst ķēdes polimerizācijas ceļā, un veidošanās parasti notiek no šķīdumiem, retos gadījumos no kausējumiem. Varat apsvērt vienu sintētisko poliamīda šķiedru, ko sauc par siblonu.

Izveidojiet un izmantojiet

Šāds vārds kā siblons daudziem izrādās pavisam nepazīstams, taču agrāk uz apģērbu etiķetēm varēja redzēt abreviatūru VVM, zem kuras slēpās augsta moduļa viskozes šķiedra. Toreiz ražotājiem šķita, ka šāds nosaukums izskatīsies glītāk par siblonu, ko varētu saistīt ar neilonu un neilonu. Šāda veida sintētiskā šķiedra ir izgatavota no Ziemassvētku eglītes neatkarīgi no tā, cik tā izskatās pasakaina.

Funkcijas

Siblon parādījās pagājušā gadsimta 70. gadu sākumā. Tā ir uzlabota viskoze. Pirmajā posmā celulozi iegūst no koksnes, to izolē tīrā veidā. Vislielākais tās daudzums ir kokvilnā – aptuveni 98%, bet izcilus pavedienus iegūst no kokvilnas šķiedrām arī bez tās. Tāpēc celulozes ražošanaiBiežāk tiek izmantota koksne, īpaši skujkoku, kur tā satur 40-50%, bet pārējais ir nevajadzīgas sastāvdaļas. Sintētisko šķiedru ražošanas laikā tie ir jāiznīcina.

Izveides process

Sintētiskās šķiedras tiek ražotas pakāpeniski. Pirmajā posmā tiek veikts gatavošanas process, kura laikā visas liekās vielas no koksnes skaidām tiek pārnestas šķīdumā, un garās polimēru ķēdes tiek sadalītas atsevišķos fragmentos. Protams, šeit nepietiek tikai ar karstu ūdeni, tiek pievienoti dažādi reaģenti: natroni un citi. Tikai celulozes veidošanā, pievienojot sulfātus, iegūst mīkstumu, kas ir piemērots siblona ražošanai, jo saglabā mazāk piemaisījumu.

Kad celuloze jau ir sagremota, tā tiek nosūtīta balināšanai, žāvēšanai un presēšanai, un pēc tam tiek pārvietota tur, kur tas ir nepieciešams - tā ir papīra, celofāna, kartona un šķiedru ražošana, tas ir, galvenā produkcija. Kas ar viņu notiks tālāk?

Pēcapstrāde

Ja vēlaties iegūt sintētiskās un dabīgās šķiedras, tad vispirms jāsagatavo vērpšanas šķīdums. Celuloze ir cieta viela, kuru nav viegli izšķīdināt. Tāpēc to parasti pārvērš ūdenī šķīstošā ditiokarbonskābes esteri. Pārvēršanās process par šo vielu ir diezgan garš. Vispirms celulozi apstrādā ar karstu sārmu, pēc tam saspiež un tajā pašā laikā,nevajadzīgus priekšmetus. Pēc saspiešanas masu sasmalcina, un pēc tam ievieto īpašās kamerās, kur sākas iepriekšēja nogatavināšana - oksidatīvās degradācijas dēļ celulozes molekulas tiek samazinātas gandrīz uz pusi. Tālāk sārmu celuloze reaģē ar oglekļa disulfīdu, kas ļauj iegūt ksantātu. Šī ir oranžas krāsas mīklai līdzīga masa, ditiokarbonskābes esteris un izejmateriāls. Šo šķīdumu tā viskozitātes dēļ sauca par "viskozi".

Seko filtrēšana, lai noņemtu pēdējos piemaisījumus. Izšķīdušais gaiss tiek atbrīvots, "vārot" ēteri vakuumā. Visas šīs darbības noved pie tā, ka ksantāts kļūst kā jauns medus - dzeltens un viskozs. Šajā brīdī vērpšanas risinājums ir pilnībā gatavs.

Šķiedru iegūšana

Šķīdums tiek izspiests cauri spinnerets. Mākslīgās sintētiskās šķiedras tiek vērptas ne tikai tradicionālā veidā. Šo darbību ir grūti salīdzināt ar vienkāršu tekstilu, pareizāk būtu teikt, ka tas ir ķīmisks process, kas ļauj miljoniem šķidrās viskozes straumēm kļūt par cietām šķiedrām. Krievijas teritorijā viskozi un siblonu iegūst no celulozes. Otrais šķiedru veids ir pusotru reizi stiprāks par pirmo, to raksturo lielāka izturība pret sārmiem, no tā izgatavotie audumi ir higroskopiski, mazāk saraujas un burzās. Un atšķirības viskozes un siblona ražošanas procesos parādās brīdī, kad tikko "dzimušās" sintētiskās šķiedras atrodas nokrišņu vannā pēc vērptuvēm.

Ķīmija, lai palīdzētu

Lai iegūtu viskozi, vannā ielej sērskābi. Tas ir paredzēts ētera sadalīšanai, kā rezultātā tiek iegūtas tīras celulozes šķiedras. Ja nepieciešams iegūt siblonu, vannai pievieno cinka sulfātu, kas daļēji novērš ētera hidrolīzi, tāpēc pavedieni saturēs atlikušo ksantātu. Un ko tas dod? Pēc tam šķiedras tiek izstieptas un veidotas. Kad polimēru šķiedrās ir ksantāta atlikumi, izrādās, ka polimēra celulozes ķēdes stiepjas pa šķiedras asi, nevis izkārto tās nejauši, kas ir raksturīgi parastajai viskozei. Pēc vilkšanas šķiedru kūli sagriež 2-10 milimetru garās lāpstiņās. Pēc vēl dažām procedūrām šķiedras saspiež ķīpās. Ar tonnu koksnes pietiek, lai saražotu 500 kilogramus celulozes, no kuras tiks ražoti 400 kilogrami siblona šķiedras. Celulozes vērpšana aizņem apmēram divas dienas.

Kas būs tālāk par Siblon?

Astoņdesmitajos gados šīs sintētiskās šķiedras tika izmantotas kā kokvilnas piedevas, lai padarītu pavedienus labāku un neplīstu. Siblons tika izmantots mākslīgās ādas substrātu izgatavošanai, un to izmantoja arī azbesta izstrādājumu ražošanā. Tolaik tehnologi nebija ieinteresēti radīt kaut ko jaunu, plāna īstenošanai bija nepieciešams pēc iespējas vairāk šķiedras.

Un Rietumos tajā laikā tika izmantotas viskozes šķiedras ar augstu moduli, lai ražotu audumus, kas bija lēti un izturīgi salīdzinājumā arkokvilna, bet tajā pašā laikā labi uzsūc mitrumu un elpo. Tagad Krievijai nav savu kokvilnas reģionu, tāpēc lielas cerības tiek liktas uz siblonu. Tikai pieprasījums pēc tā vēl nav īpaši liels, jo gandrīz neviens nepērk pašmāju audumus un apģērbus.

Polimēru šķiedras

Tos parasti iedala dabīgajos, sintētiskajos un mākslīgajos. Dabiskas ir tās šķiedras, kuru veidošanās notiek dabiskos apstākļos. Tos parasti klasificē pēc izcelsmes, kas nosaka to ķīmisko sastāvu, dzīvniekos un augos. Pirmie sastāv no olb altumvielām, proti, karotīna. Tas ir zīds un vilna. Pēdējos veido celuloze, lignīns un hemiceluloze.

Mākslīgās sintētiskās šķiedras tiek iegūtas, ķīmiski apstrādājot dabā esošos polimērus. Tie ietver acetātu, viskozi, alginātu un olb altumvielu šķiedras. Izejviela to ražošanai ir sulfāta vai sulfīta koksnes masa. Mākslīgās šķiedras tiek ražotas tekstila un kordu diegu veidā, kā arī štāpeļšķiedras veidā, ko apstrādā kopā ar citām šķiedrām dažādu audumu ražošanā.

Sintētiskā poliamīda šķiedra tiek iegūta no mākslīgi iegūtiem polimēriem. Kā izejviela šajā procesā tiek izmantotas polimēru šķiedras, kas veidotas no elastīgām nedaudz sazarotas vai lineāras struktūras makromolekulām, kurām ir ievērojama masa - vairāk nekā 15 000 atomu.masas vienības, kā arī ļoti šaurs molekulmasas sadalījums. Atkarībā no veida sintētiskajām šķiedrām var būt augsta stiprības pakāpe, ievērojama vērtība attiecībā uz pagarinājumu, elastība, izturība pret vairākām slodzēm, zemas paliekošās deformācijas un ātra atjaunošanās pēc slodzes noņemšanas. Tāpēc ne tikai tekstilizstrādājumos, bet arī kā stiegrojuma elementus kompozītmateriālu ražošanā, un tas viss ļāva radīt sintētisko šķiedru īpašās īpašības.

Secinājums

Pēdējos gados var novērot ļoti vienmērīgu progresu skaita pieaugumu jaunu polimēru šķiedru izstrādē, jo īpaši para-aramīda, polietilēna, karstumizturīgās, kombinētās, serdes un apvalka struktūras, heterocikliskie polimēri, kas ietver dažādas daļiņas, piemēram, sudrabu vai citus metālus. Tagad neilons vairs nav augstākā līmeņa inženierija, jo tagad ir milzīgs skaits jaunu šķiedru.