Полиамидное волокно. Строение, физические и химические свойства, основные этапы получения

1)Полиамидное волокно. Строение, физические и химические свойства, основные этапы получения.

Полиамидными называются синтетические волокна, получаемые из полимеров, состоящих из повторяющихся  простых структурных элементов: полиметиленовые цепочки из групп (СН2) в этих волокнах связаны между  собой аминокислотными группировками  — NH — СО —. Полиамидные синтетические волокна обладают ценными свойствами, близкими к свойствам натуральных белковых волокон шерсти и шелка.

В текстильной промышленности и в других отраслях народного  хозяйства в настоящее время  наиболее широкое распространение  получают полиамидные волокна: капрон, анид, энант.

Технология получения  полиамидных волокон состоит  из следующих основных стадий:

1.Получение полимера путем полимеризации или поликонденсации исходных мономерных веществ.

2.Прядение или формование непрерывной нити из расплава полимера.

3.Вытягивание свежесформованного волокна, обеспечивающее необходимую степень ориентации макромолекул волокна в осевом направлении.

Полиамидные волокна  выпускаются в виде филаментного штапельного волокна и моноволокна.

Физико-химические свойства полиамидных волокон обусловлены  их химическим строением и физической структурой.

К  полиамидным волокнам  относятся капрон, анид, этант. Тело этих волокон имеет цилиндрическую форму, поперечное сечение их зависит от формы отверстия фильеры, через которую продавливаются полимеры.

Полиамидные волокна  отличаются высоким относительным  разрывным усилием, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой  химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкие гигроскопичность и светостойкость.

 СВОЙСТВА ПОЛИАМИДНЫХ ВОЛОКОН И НИТЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ УКАЗАННЫХ ПОЛИМЕРОВ

	Показатель	Поли-e-капроамид (найлон-6)	Полигексаметилен-адипинамид (най-лон-6,6)	Поли-w-ундекан-амид (найлон-11)	Поли-a-пирроли-донамид (найлон-4)	Поли-b-пропио-амид (найлон-3)
	Линейная плотн., текс*	0,09-350	0,02-350	5,0-6,7	_	_
	Плотн., г/см3	1,13-1,15	1,14-1,15	1,02	_	1.6
	Равновесная влажность, %
	при относит. влажности воздуха 65%	3,5-4,5	3,5-4,5	0,7-0,9	5,0	4,5-8,6
	при относит. влажности воздуха 95%	7,0-8,5	5,8-6,1	1,1-1,2	-	-
	Относит. прочность, сН/текс	40-90	40-100	30-36	45-50	18-50
	Прочность в мокром состоянии, % отпрочности сухого волокна	85-90	88-94	100	-	-
	Относит. прочность в узле, %	83-93	80-85	—	—	—
	Относит. удлинение при разрыве, %
	в сухом состоянии	16-60	16-60	26-27	30-40	7-35
	в мокром состоянии	17-65	16-62	33-34	-	-
	Т-ра плавления, 0C	215-220	240-255	180-189	235-237	297-340

 

2)Классификация тканей и их виды. Основные этапы получения текстильных волокон.

Ткань состоит из двух переплетающихся  систем нитей, расположенных взаимно  перпендикулярно. Систему нитей, идущих вдоль ткани, называют основой, а  систему нитей, расположенных поперек  ткани, — утком. Ткань — это текстильное изделие, измеряемое соответствующей мерой (длина, ширина, площадь).

Структура:

Соответствующие нити называют основными  и уточными. Переплетение нитей в  ткани является одним из основных показателей строения ткани. Нити основы и утка последовательно переплетаются  друг с другом в определенном порядке (в зависимости от минимального числа  нитей — раппорта , — необходимого для законченного ткацкого рисунка). Это влияет на образование ткани с характерной для данного переплетения структурой, внешним видом, свойствами. Ткацкие переплетения простые (гладкие или главные) бывают полотняные, саржевые, сатиновые (атласные) или комбинированные.

Производство:

Процесс производства тканей называется ткачеством, которое заключается  в выработке текстильных полотен  путем переплетения двух взаимноперпендикулярных систем нитей.

Процесс ткачества, как правило, является многопереходным и включает в себя: приготовление к ткачеству (перемотка нитей, снование и шлихтование основ, перемотка и шлихтование или замасливание (если надо) утка), проборка или привязка основы на станке, собственно ткачество и разбраковка тканей. Заключительная обработка тканей называется отделкой и относится к области химической технологии. Включает в себя (опционально): промывку, расшлихтование, варку, отбелку, мерсеризацию, крашение (периодическим или непрерывным способом), печать, стрижку, ворсование, тиснение и пр.

Классификация:

Ткани различают в зависимости  от сырья, из которого они выработаны, по цвету, на ощупь, по фактуре, по отделке.

Следует отличать ткани от других видов текстильных полотен, выработанных другими способами: трикотажных  полотен (вырабатываемых путем вязания, то есть образования взаимосвязынных петельных рядов), нетканых (к которым можно относить и валяльно-войлочные), которые в свою очередь могут получаться различными способами: экструзией через фильеры из расплава с последующим термоскреплением (типа «спанбонд»), различными способами скрепления холста из штапелных волокон: каландрированием, термоскреплением, водоструйным скреплением, иглопробивным способом, водоструйным («спанлейс»), нитепрошивным, электрофлокированием и т. п.

По типу сырья:

• Натуральные, которые называют также классическими. Они бывают:
• растительного происхождения (хлопок, лен, конопля, джут);
• животного происхождения (шерсть, натуральный шелк);
• минерального происхождения (асбест);
• Искусственные:
• из синтетических полимеров, в том числе:
• полиамидные ткани (дедерон, хемлон, силон),
• полипропиленовые ткани,
• поливиниловые ткани (кашмилон, дралон).

В промышленности и торговле используют различные обозначения для синтетических  тканей. Например, РЕРs — полиэстеровый материал с начесом, РАОН — полиамидная шелковая ткань, РОРс — полипропиленовый кабель. В составе ткани могут быть однородные нити (100 %) или различной структуры, что указано на сопроводительной этикетке.

На окрас:

• На гладкокрашеные однотонные (суровое полотно, белая ткань, цветная ткань);
• На многоцветные (меланжевые ткани, мулированные, набивные, пестротканные ткани).

На ощупь:

• На тонкие, приятные на ощупь,
• Толстые,
• Редкие,
• Мягкие,
• Грубые,
• Тяжелые.

По фактуре  обработки поверхности ткани:

1. Сукно (прессованное, гладкое, ворсованное),
2. Байка (вальцованная, ворсованная),
3. Нетканые материалы — войлок, фетр, типа байки, фланели и др. (вальцованные двухсторонние),
4. Велюр (вальцованный, с выравненным ворсом).

По особым требованиям:

Кроме приведенных выше типов тканей имеются такие материалы, фактура  которых отвечает особым требованиям: ткани могут быть очень прочны, не требовать особого ухода (утюжки, например), многоразового использования  и т. д. Ткани отличаются характерными, специфическими свойствами — водоупорностью, воздухопроницаемостью, гигроскопичностью, намокаемостью, сминаемостью и т. д. Водоупорность ткани — это степень водопроницаемости материала. Многие такие ткани воздухопроницаемы. Антистатические препараты устраняют статическое электричество, которое накопляется в тканях при их изготовлении. Мерсеризация тканей (процесс кратковременной обработки ткани концентрированным раствором едкого натрия с последующей промывкой ее горячей и холодной водой) предотвращает выцветание тканей, сохраняет первоначальный тон, гигроскопичность и прочность, придает материалу шелковистый блеск. К отделке внешнего вида тканей, придания им свойств, отвечающих их назначению, относится процесс печатания — получение узорчатых расцветок на белой или окрашенной ткани (прямая печать — печать по отбеленной или светлоокрашенной ткани; вытравленная печать — печать по окрашенной ткани, резервная печать — печать по неокрашенной ткани).

По структуре  ткани, способу переплетения нитей:

• С простым (гладким или главным) переплетением — полотняные, саржевые, сатиновые (атласные),
• Со специальным переплетением — креповые, мелкозернистые ткани (канва),
• С составным (комбинированным) переплетением (ткани в клетку, квадратами, полосами),
• Типа жаккардовых — с крупноузорчатым переплетением (простым и сложным),
• С двухслойным переплетением — образуются два самостоятельных полотна ткани, расположенные одно над другим и связанные между собой одной из систем нитью, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка (износостойкие и теплозащитные тонкосуконные ткани типа драпа и некоторые шелковые ткани),
• С ворсовыми переплетениями — с уточноворсовым переплетением (полубархат, вельвет), с основоворсовым переплетением (бархат, плюш),
• С обработанным краем — кромкой.

 

-Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы (формовочного раствора или расплава), которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают растворением его в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние.

Полученный  вязкий формовочный раствор тщательно  очищают многократным фильтрованием  и удаляют твердые частицы  и пузырьки воздуха. В случае необходимости  раствор (или расплав) дополнительно  обрабатывают — добавляют красители, подвергают «созреванию» (выстаиванию) и др. Если кислород воздуха может окислить высокомолекулярное вещество, то «созревание» проводят в атмосфере инертного газа.

-Вторая стадия заключается в формовании волокна. Для формования раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемую фильеру. Фильера представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, имеющим большое число (до 25 тыс.) маленьких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.

• При формовании волокна из расплава полимера тонкие струйки расплава из отверстий фильеры попадают в специальную шахту, где они охлаждаются потоком воздуха и затвердевают. Если формирование волокна производится из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие струйки поступают в обогреваемую шахту, где под действием циркулирующего теплого воздуха растворитель улетучивается, и струйки затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильеры попадают в так называемую осадительную ванну, в которой под действием различных содержащихся в ней химических веществ струйки полимера затвердевают в волокна.
• Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Это делается для того, чтобы ориентировать (расположить) линейные молекулы высокомолекулярного вещества вдоль оси волокна. Если этого не сделать, то волокно будет значительно менее прочным. Для повышения прочности волокна его обычно дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.
• После формования волокна собираются в пучки или жгуты, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити при необходимости промывают, подвергают специальной обработке — замасливанию, нанесению специальных препаратов (для облегчения текстильной переработки), высушивают. Готовые нити наматывают на катушки или шпули. При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки (штапельки). Штапельное волокно собирают в кипы.