Капрон как представитель полиамидных волокон

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Республики Саха Якутия

ГАПОУ «Якутский колледж связи и энергетики им. П.И. Дудкина»

РЕФЕРАТ

на тему: Капрон как представитель полиамидных волокон

Выполнил: Иванов Я.И.

Якутск-2021

Введение

Синтетические волокна, полученные из высокомолекулярных соединений, образуются синтезом из более простых, низкомолекулярных, веществ (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.), полученных из каменного угля, нефти или природного газа.

Химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна, а также штапельного волокна. Разнообразие свойств исходных синтетических полимеров позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, тогда как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера целлюлозы или её производных. Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов.

Общие сведения

Синтетическими называются волокна, полученные из высокомолекулярных соединений, образованных синтезом из более простых низкомолекулярных веществ (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.), полученных из каменного угля, нефти или природного газа.

Синтетические волокна впервые были получены до начала второй мировой войны. Развитию производства синтетических волокон способствовали успехи в области синтеза высокомолекулярных соединений, а также их ценные свойства: высокая прочность, упругость, устойчивость к действию влаги, диэлектрические свойства и др.

Одним из первых синтетических волокон было волокно из хлорированного поливинилхлорида под названием ПЦ и поливинилспиртовое волокно, полученные в 1934 г. в Германии В 1936 г. в США было получено волокно виньон, представляющее собой сополимер винилхлорида (85%) и винилацетата (15%). В 1938 г. в США началось промышленное производство полиамидного волокна нейлон 66 на основе поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты. В 1941 г. в Англии разработан способ производства первого полиэфирного волокна терилен, однако промышленное производство терилена началось лишь в 1955 г. Промышленное производство лавсана началось в 1960 г.

В 1943 г. в США впервые было получено полиакрилонитрильное волокно орлон, но его промышленное производство началось в 1950 г.

Объем мирового производства синтетических волокон неуклонно возрастает. В 1980 г. их получено более 4 млн. т., причем около 48 % всех синтетических волокон приходится на долю полиамидных волокон, около 24% - на долю полиэфирных волокон, около 19 % - на долю полиакрилонитрильных волокон. Из других химических волокон наиболее перспективными являются поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые.

Синтетические волокна лавсан и нитрон полноценно заменяют шерсть при значительно меньших материальных и трудовых затратах. Себестоимость 1 т этих волокон в 3--4 раза ниже себестоимости 1 т шерсти.

Капрон

Капрон - синтетическое волокно, относящееся к группе полиамидных волокон. Отличается прочностью, упругостью, износостойкостью. Как и другие синтетические волокна, капрон устойчив к воздействию микроорганизмов, но при этом обладает низкой светостойкостью, электризуется.

Производство капронового волокна.

Фенол путем нескольких химических реакций превращается в капролактам (мономер), который путем полимеризации (соединением молекул в длинную цепь) превращается в полимер - вещество с молекулярной массой 16000 - 22000, называемое смолой капрон.

Формование капрона идет по сухому способу и заключается в том, что расплавленная смола при температуре 270 - 280'С (температура плавления смолы 215'С) продавливается через фильеры с 12 - 24 или 39 отверстиями диаметром 0,2 - 0,3 мм.

Выходящие из фильеры струйки застывают при обдувании их холодным воздухом. Формование капрона идет с большой скоростью, достигающей 1000 м/мин, при этом нити получают 20 - 25-кратную фильерную вытяжку в горячем состоянии.

Затем нити подвергаются вытяжке на 400 - 600 % первоначальной длины в зависимости от того, какие физико-механические свойства необходимо получить в готовом продукте. При вытяжке нити утоняются, макромолекулы в них ориентируются и нити приобретают повышенную стойкость к растяжению, повышенную упругость, уменьшаются растяжимость и остаточное удлинение (пластичность).

После вытяжки нити замасливают, сушат, подвергают крутке и перемотке. Капрон получают в виде комплексных нитей линейной плотностью 29,4; 15,6; 6,7; 5; 3,3 текс, в виде моноволокна, т. е. единичных нитей линейной плотностью 2,2 и 1,7 текс.

При производстве капронового штапельного волокна используются фильеры, содержащие 200 - 250 отверстий. Формование волокна идет со скоростью 400 - 500 м/мин. После формования полученные жгуты вытягивают, гофрируют и разрезают на штапельки определенной длины.

Строение капронового волокна.

Капроновое волокно имеет гладкую поверхность с круглым поперечным сечением. Поэтому волокна обладают большим блеском и пониженной цепкостью. В процессе эксплуатации изделий с применением капронового штапельного волокна структура пряжи нарушается, на поверхности изделия образуется ворс, который благодаря высокой прочности и устойчивости волокна к истиранию не обрывается, а скатывается в шарики - пиллингуется. Гладкостью капроновых нитей объясняется также раздвигаемость и осыпаемость нитей в тканях, скольжение тканей. Для повышения цепкости капроновых нитей и уменьшения их блеска все большее распространение находят способы получения профилированных (флиретт) и текстурированных (мэрон, гофрон и др.) нитей.

Свойства капроновых волокон.

Гигроскопичность капрона низкая, как у триацетатного волокна, он недостаточно гигиеничен и поэтому не рекомендуется для бельевых тканей. Недавно разработана технология получения физически модифицированной профилированной капроновой нити - шелона (крученой или текстурированной), отличающейся улучшенными гигиеническими свойствами, позволяющими в 4 - 6 раз лучше удалять излишнюю влагу из ткани и из пододежного пространства. Такие свойства шелона приближают его к натуральному шелку и позволяют использовать для бельевых тканей. Изделия из капрона хорошо смачиваются водой, а после отжима сохраняют лишь 20 - 25 % влаги (у вискозного волокна 100 %), поэтому они быстро сохнут. Во влажном состоянии капрон свойств своих почти не изменяет.

Своеобразно действие на капрон очень горячей воды и насыщенного пара: размеры и форма нитей, тканей, изделий фиксируются и остаются неизменными при последующих обработках водой или паром более низкой температуры. Однако при обработке паром или горячей водой более высокой температуры, чем температура стабилизации, изделие теряет приданные ему размеры и форму и ему можно придать другие размеры и форму. Капрон очень чувствителен к действию повышенных температур. Уже при температуре выше 65 'С он начинает терять прочность, поэтому все тепловые обработки изделий из капрона следует проводить строго по установленным режимам.

Капрон обладает хорошей устойчивостью к действию щелочей и достаточно устойчив к действию кислот. К действию света капрон недостаточно устойчив, но этот недостаток устраняют добавлением в смолу светостабилизаторов.

Капроновые нити характеризуются высокими механическими свойствами: высоким пределом прочности при растяжении, что позволяет изготовлять из них тонкие и достаточно прочные изделия; высокой устойчивостью к истиранию (при добавлении к шерсти всего лишь 10 % капрона носкость изделий увеличивается в 2 - 2,5 раза); высокой упругостью (при вытягивании капрона на 16 % упругое удлинение составляет 91 %, при вытягивании 20 - 25 % - около 75 - 80 %).

Капроновое волокно по внешнему виду напоминает искусственные волокна, но в отличие от них при поднесении к пламени проявляет тепловую усадку, плавится, а затем загорается слабым голубовато-желтым пламенем с наличием белого дымка и распространением .запаха сургуча. При удалении волокон из пламени горение постепенно прекращается, а на конце застывает темный твердый шарик.

Применение:

Полиамиды применяются прежде всего для получения синтетического волокна. Вследствие нерастворимости в обычных растворителях прядение ведется сухим методом из расплава с последующей вытяжкой. Хотя полиамидные волокна прочнее натурального шелка, трикотаж и такни, изготовленные из них, значительно уступают по гигиеническим свойствам из-за недостаточной гигроскопичности полимера.

Изготовление одежды, искусственного меха, ковровых изделий, обивок.

Полиамиды используются для производства технических тканей, канатов, рыболовных сетей.

Шины с каркасом из полиамидного корда более долговечны. Полиамиды перерабатываются в очень прочные конструкционные изделия методами литья под давлением, прессование, штамповки и выдувания.

Полиамидные волокна

капроновый циклогексан механический

Полиамидными (капроновыми) называются синтетические волокна, получаемые из линейного полимера - поликапроамида, синтезированного из капролактама. Капрон формуют из прядильного расплава, вырабатывают в резаном виде или в форме жгута. Во многих странах капрон выпускают под следующими торговыми названиями: капрон (Россия); номекс, найлон-6 (США); перло, дедерон, родиа (Германия); амилан, ниплон (Япония); силон (Чехия); полан (Польша) и другие.

Состав и строение

Волокна состоят из поликапроамида. Степень полимеризации 100-200. Они имеют сравнительно неоднородное строение за счет различия в структуре внешнего и внутреннего слоев. Капрон имеет высокую упорядоченность структурных элементов относительно друг друга и высокую ориентацию вдоль продольной оси волокна. В продольном виде под микроскопом капроновые волокна имеют цилиндрическую форму, поверхность их гладкая, блестящая, без царапин. Это является недостатком капроновых волокон, так как чрезмерная гладкость их поверхности обеспечивает малую сцепляемость волокон, в результате чего они плохо смешиваются с другими волокнами. Форма поперечного сечения круглая, за исключением профилированных волокон, которые имеют сложную форму поперечного сечения. Для матированных волокон характерно наличие мелких тёмных точек по всей поверхности. Это следы матирующего вещества - порошка двуокиси титана, с помощью которого уменьшается блеск и волокно приобретает матовый оттенок.

Свойства

Длина волокон от 35-110 мм. Температура разрушения (плавления) 195-2150С. Капрон обладает очень высокой износостойкостью, прочностью, эластичностью. Волокно устойчиво к многократному изгибу, обладает морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов, окрашивается многими красителями. Недостатками волокон являются: низкая гигроскопичность и капиллярность, высокая электризуемость, невысокая термостойкость и светостойкость, пониженная сцепляемость.

Для улучшения гигиенических свойств капроновых волокон разработаны новые химически модифицированные полиамидные волокна каприлон и мегалон. Эти волокна по гигроскопичности не уступают хлопку, а, следовательно, повышается восприимчивость их к красителям. Для снижения гладкости полиамидных волокон и нитей и придания им специфических свойств изменяют профиль поперечного сечения волокон, в результате чего получают профилированные шелкоподобные нити шелон-1 и трилобал. Они придают текстильным материалам мягкость, шелковистость, мерцающий или глянцевый эффект, а также обладают повышенной воздухопроницаемостью и влагопроводностью. Шелон используется при выработке шёлковых блузочных и платьевых тканей, которые изготавливаются из комплексных профилированных нитей муслиновой и креповой крутки. Эти ткани вырабатывают полотняным или саржевым переплетением и выпускают набивными.

Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость. В результате быстрого “старения” они на свету желтеют, становятся ломкими и жёсткими и теряют прочность.

Полиамидные волокна растворяются в разбавленных и концентрированных растворах кислот, а также в феноле.

В органических растворителях и щелочах волокна не растворяются. Капрон не горит, а плавится.

В результате образуется твёрдый оплавленный остаток янтарного или коричневого цвета. При горении выделяется запах сургуча.

Список литературы

1. Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. М., “Просвещение”, 1975.

2. Хопфф Г., Мюллер А., Венгер Ф. Полиамиды: Пер. с нем. 1958. Твердый переплет.

3. Петухов Б.В. Полиэфирные волокна. Химия, 1976.

4. Коршак В.В. Синтетические гетероцепные полиамиды. 1962.

5. Синтетические ионообменные материалы / Зубакова Л. Б., Тевлина А. С, Даванков А. Б ., Химия, 1978.

6. http://www.e-plastic.ru/main/articles/r2/pk01 - органоволокнит.

7. «Технология тканевязного производства» Л.С. Смирнов, Ю.И. Масленников, В.Ю. Яворский.

8. Коршак В.В. Химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений, 1967.