Синтетические волокна – это нити из не натуральных, не встречающихся в природе полимерных материалов. Для получения волокнообразующего вещества, первоначальным сырьем служат нефть и сопутствующие газы, каменноугольные смолы.
Для химического производства исходной массы необходимы базовые компоненты: этилен, фенолы, бензол и подобные. Образуемые высокомолекулярные заготовки производятся в виде раствора или расплава. В отдельных случаях требуется защитная среда инертных газов.
Для образования собственно волокна используется фильера. Станок представляет собой емкость с перфорированным днищем, откуда выдавливаются нити с нужным сечением.
Далее расплав охлаждается для затвердения. Из растворов может просто удаляться жидкая составляющая путем выпаривания (сухой способ). При мокром формировании заготовка помещается в среду отвердителей.
Для получения правильной внутренней структуры процесс происходит с вытягиванием. Только в этом случае обеспечивается ориентация молекулярных цепочек по оси, что критично влияет на прочностные свойства продукта. В зависимости от требуемого товарного вида нити режутся или наматываются на катушки.
Классификация волокон
Различаются по химическому составу:
Гетероцепные волокна — в макромолекулах имеют кроме углерода и другие элементы (N, O, S). Вырабатываются из расплавов смол, поэтому при плавлении в процессе эксплуатации не разлагаются. Вытягивание возможно при нормальной температуре. Обычно используются для промышленных и бытовых тканых изделий.
Карбоцепные волокна — содержат в молекулах основной цепи исключительно углерод (C). Производятся обычно из ацетоновых растворов и насыщенных гелей. Исключение составляют полнолефиновые составы. Натягивание производится при температуре от 100°C. Чаще всего используются для изготовления монолитных деталей.
Гетероцепные
В промышленных объемах изготавливаются описанные ниже полиамидные и полиэфирные волокна.
Полиуретановые волокна
Изготавливаются из диизоцианата и диамина. Торговые названия: спандекс, лайкра, неолан. По механическим свойствам напоминают резину. Держат нагрузки до 120°C.
Спандекс
Применяются для изготовления эластичных тканей с возможным добавлением иных искусственных нитей.
Достоинства:
-
эластичны, с высокой растяжимостью;
-
быстро восстанавливаются до первоначальных размеров;
-
высокая химическая стойкость.
Недостатки:
-
низкая термостойкость;
-
при интенсивном освещении желтеют.
Полиэфирные волокна
Готовятся из расплава полиэтилентерефталата. Марки: лавсан (терилен), тесил, дакрон. Сохраняют ½ прочности при 180°C.
Лавсан
Растворяются в сильных кислотах и феноле. Не переносят нагрева в щелочах.
Достоинства:
-
механическая прочность;
-
устойчивы к растворителям;
-
не разрушаются бактериями, насекомыми, грибками.
Недостатки:
-
плохо поддаются окраске;
-
легко электризуются;
-
склонны к образованию катышков;
-
высокая жесткость.
Полиамидные волокна
Торговые марки: капрон (перлон), найлоны (аниды), этант. Работоспособны при температурах до 90…160°C. С начала 70-х годов прошлого века производятся термостойкие (до 400…600°C) алифатические составы.
Капрон
Не стойки к минеральным кислотам, трихлорэтану, фенолу и подобным соединениям. Слабо гигроскопичны.
Достоинства:
-
высокая механическая прочность;
-
стойкость к циклическому изгибу, истиранию и низким температурам;
-
хорошо переносят большинство химикатов и микрофлору.
Недостатки:
-
плохо переносят солнечный свет (кроме специальных модификаций);
-
склонны к термоокислению;
-
легко электризуются.
Карбоцепные
Выделяются высокой стойкостью к кислотам и щелочам. Часто применяются как электрические изоляторы.
Полиакрилонитрильные волокна
Торговые наименования: нитрон, акрилан. Обладают свойствами, сходными с шерстью. Прочные, со средней износостойкостью.
Нитрон
Достоинства:
-
не теряют качеств под воздействием воды;
-
эластичны;
-
не разрушаются от радиации и света;
-
ценны, как теплоизолятор;
-
не боятся насекомых и бактерий.
Недостатки: высокая электризуемость.
Полиолефиновые волокна
Включают полиэтиленовые (спектра, текмилнон) и полипропиленовые (геркулон, мераклон). Последние имеют плотность меньше воды (до 920 кг/м3), поэтому используются для плетения нетонущих веревок.
Достоинства:
-
легкость;
-
высокие прочность и эластичность;
-
стойкие химически, не боятся микроорганизмов;
-
диэлектрик.
Недостатки: низкая термостойкость (до 110°C).
Поливинилхлоридные волокна
К списку торговых марок относятся хлорин, виньон, тевирон. Синтезируются и сухим, и мокрым способами.
Обладают средними прочностью, износостойкостью, эластичностью.
Достоинства:
-
термостойки, пожаробезопасны;
-
хороший тепло- и электроизолятор;
-
химически устойчивы;
-
не боятся микроорганизмов и грибков.
Недостатки:
-
гигроскопичны;
-
под воздействием влаги дают значительную усадку.
Поливинилспиртовые волокна
Марки: винол, мтилан, виналон. В зависимости от компонентов могут обладать бактерицидными качествами и повышенной гигроскопичностью.
Достоинства:
-
высокая прочность, стойкость к износу;
-
мало реагируют на химически активные вещества, растворители, яркий свет.
Недостатки: опаливаются под воздействием огня.
Заключение
Синтетические волокна выгодно отличаются от естественных и искусственных в части прочности, эластичности, стабильности в агрессивных средах, отсутствия склонности к гниению. Но уступают последним в гигроскопичности, что ограничивает их использование, например, в качестве материала для одежды.
Синтетика относительно дешева, что делает ее применение массовым.
