Министерство образования и науки
Российской Федерации
Муниципальное образовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа № 40
РЕФЕРАТ
ПО ХИМИИ
«ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА.
ИСТОРИЯ ВЕЩИ»
Выполнила:
учащаяся 10 класса
Луганцова Татьяна Ивановна
Руководитель:
учитель по химии
Юшко Елизавета Петровна.
Тверь, 2011
Оглавление
1. Введение……………………………………………………………стр.2-3
2. Причины появления химических волокон……………………….стр.4
3. Виды химических волокон………………………………………..стр.5-8
4. Производство химических волокон………………………....…....стр.9-10
5. Представители химических волокон, их характеристика и использование……………………………………………………..стр.11-16
6. Проблемы, связанные с производством химических волокон……………………………………………………………...стр.17
7. Заключение…………………………………………………………стр.18
8. Используемая литература………………………………………….стр.19
Введение.
Химические волокна — волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья химические волокна подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и разнообразием свойств исходных синтетических полимеров, что позволяет получать синтетические волокна с различными свойствами, в то время как возможности варьировать свойства искусственных волокон очень ограничены, поскольку их формуют практически из одного полимера (целлюлозы или её производных). Очень важно и то, что свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами. Именно поэтому, текстильные изделия нового поколения более адаптированы к потребностям человека, обладают многофункциональными и комфортными свойствами, комплиментарно поддерживают здоровье человека, позволяют существенно повысить безопасность среды его обитания. Как ни парадоксально, использование одежды на основе нового поколения «синтетики» позволяет повысить работоспособность организма в экстремальных условиях. В связи с этим синтетические волокна существенно потеснили натуральные и искусственные волокна в производстве некоторых видов изделий. Материалы из синтетических волокон очень активно используются для производства современной модной одежды, спецодежды, одежды для экстремальных условий и спорта. Компании с мировыми именами целенаправленно занимаются разработкой новых синтетических материалов. В настоящее время существует несколько тысяч видов химических волокон, и число их увеличивается с каждым годом. Однако основную роль в производстве химических волокон в обозримом будущем составят уже известные выпускаемые химической промышленностью волокна с улучшенными свойствами. Современные синтетические материалы, значительно более прочны и долговечны, легки, меньше мнутся, быстрее сохнут. Они могут обладать свойствами: быстро впитывать и отводить конденсат от поверхности тела, предохранять тело от перенагревания или переохлаждения, химического воздействия и облучения.
Актуальность данной работы объясняется тем, что в современной жизни с все увеличивающимся народонаселением разные виды волокон находили и находят все большее применение. А развитие химических технологий дает возможность создавать новые волокна с заранее заданными свойствами. Целью данной работы является:
1. познакомиться с причинами появления химических волокон, их классификацией и способами производства.
2. анализировать и прогнозировать области использования разных видов волокон на основе их свойств.
В соответствии с целью исследования были поставлены следующие основные задачи:
· выявление причины появления химических волокон.
· определение важнейших этапов в производстве химических волокон.
· ознакомление с главными представителями химических волокон, их характеристикой и использованием.
· обозначить проблемы производства химических волокон.
Причины появления химических волокон.
За последние 100 лет население Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных волокон – шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли – стала заметно отставать от спроса: она увеличивается на 25%, а спрос – на 100%. Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах производятся миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и воды. Сегодня доля химических волокон в общей их выработке составляет уже более 28%. Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка принять за 100%, то для искусственного вискозного шелка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шелка еще больше – 25000%! Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 30 мм. А на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити!
Виды химических волокон.
В России принята следующая классификация химических волокон в зависимости от вида исходного сырья:
· искусственное волокно (из природных полимеров): гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные, белковые
· синтетическое волокно (из синтетических полимеров): карбоцепные, гетероцепные
Искусственные волокна:
Гидратцеллюлозные волокна - волокна, получаемые из хлопковой или древесной целлюлозы по вискозному или медноаммиачному способу.
Ацетилцеллюлозные волокна.
К группе белковых волокон относятся казеиновое и зеиновое волокна. Белковые волокна обладают мягкостью, хорошими теплоизоляционными свойствами, по показателям растяжимости и гигроскопичности приближаются к шерстяным.
Синтетические волокна:
Гетероцепные соединения представляют класс веществ, весьма разнообразных по строению и многочисленных по числу представителей. Помимо большого числа природных соединений этого типа, уже в настоящее время известно очень много гетероцепных синтетических соединений, отличающихся рядом интересных свойств и нашедших практическое применение.
К гетероцепным волокнам относятся:
полиамидные волокна - синтетические волокна, формуемые из расплавов или растворов полиамидов. К таким волокнам относятся капрон, анид, этант. Их поперечное сечение зависит от формы отверстия фильеры, через которую продавливаются полимеры. Обычно для производства полиамидных волокон используют линейные алифатические полиамиды с молекулярной массой от 15 000 до 30 000 (чаще всего поликапроамид и олигексаметиленадипинамид). С конца 60-х гг. 20 в. налажен выпуск полиамидных волокон из ароматических полиамидов, обладающих высокой термостойкостью. Технологический процесс получения полиамидных волокон включает три основных этапа: синтез полимера, формование волокна и его текстильную обработку. Полиамидные волокна характеризуются высокой прочностью при растяжении, отличной стойкостью к истиранию и ударным нагрузкам. Устойчивы к действию многих химических реагентов, хорошо противостоят биохимическим воздействиям, окрашиваются многими красителями. Максимальная рабочая температура волокон из алифатических полиамидов 80 -150°С, волокон из ароматических полиамидов – 350 - 600°С. Полиамидные волокна растворяются в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане, хлороформе и др. Полиамидные волокна малогигроскопичны, что является причиной их повышенной электризуемости. Они плохо устойчивы к термоокислительным воздействиям и действию света, особенно ультрафиолетовых лучей. Для устранения этих недостатков в полиамиды вводят различные стабилизаторы. Полиамидные волокна отличаются высоким относительным разрывным усилием, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. полиэфирные волокна - синтетические волокна, формуемые из расплава полиэтилентерефталата. К полиэфирным волокнам относится лавсан. В поперечном сечении волокно лавсана имеет форму круга. Превосходят по термостойкости большинство натуральных и химических волокон: при 180°С они сохраняют прочность на 50%. Загораются полиэфирные волокна с трудом и гаснут после удаления источника огня; при контакте с искрой и электродугой не обугливаются. Полиэфирные волокна сравнительно атмосферостойки. Они растворяются в фенолах, частично (с разрушением) - в концентрированной серной и азотной кислотах; полностью разрушаются при кипячении в концентрированных щелочах. Обработка паром при 100°С из-за частичного гидролиза полимера вызывает снижение прочности волокна (0,12% за 1 ч). Полиэфирные волокна устойчивы к действию ацетона, четырёххлористого углерода, дихлорэтана и др. растворителей, микроорганизмов, моли, плесени, коврового жучка. Устойчивость к истиранию и сопротивление многократным изгибам полиэфирных волокон ниже, чем у полиамидных волокон, а ударная прочность выше. Прочность при растяжении полиэфирных волокон выше, чем у других типов химических волокон. Недостатки полиэфирных волокон - трудность крашения обычными методами, сильная электризуемость, склонность к пиллингу, жёсткость изделий - во многом устраняются химической модификацией полиэтилентерефталата, например диметилизофталатом, диметиладипинатом (эти соединения вводят в реакционную смесь на стадии синтеза полиэтилентерефталата). полиуретановые волокна - спандекс, синтетические волокна, формуемые из растворов или расплавов полиуретанов или методом химического формования (полиуретан образуется из диизоцианата и диамина непосредственно в процессе волокнообразования). По механическим показателям полиуретановые волокна резко выделяются среди др. видов химических и натуральных волокон и во многом сходны с резиновыми нитями. Для них характерны высокое удлинение, низкий модуль упругости, способность к упругому восстановлению в исходное состояние за очень короткое время. При 120° С, особенно в растянутом состоянии, происходит значительная потеря прочности полиуретановых волокон. Поэтому чистку и крашение изделий из полиуретановых волокон проводят при температурах не выше 90°С. Под действием света полиуретановые волокна желтеют (этого в значительной степени можно избежать применением светостабилизаторов), а их механические свойства изменяются незначительно. Полиуретановые волокна довольно устойчивы к действию гидролитических агентов во время отделки, стирки, крашения; стойки в маслах, хлорсодержащих органических растворителях, кислотах, щелочах. Полиуретановые волокна перерабатывают в чистом виде или в смеси с натуральными или с др. видами химических волокон. Последние идут главным образом на оплётку полиуретановой нити, которая предохраняет стержневую нить от действия света. Для получения тканей используется пряжа, состоящая из 5 - 20% полиуретановых волокон и 80 - 95% нерастяжимых волокон. Карбоцепные волокна состоят из молекул, которые содержат в главной цепи только атомы углерода, относятся полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые. Карбоцепные волокна благодаря своим свойствам в настоящее время получили большое распространение при изготовлении технических изделий. К полиакрилонитрильным волокнам относится нитрон, по внешнему виду напоминающий шерсть. Поверхность волокна гладкая с гантелеобразным поперечным сечением. Нитрон отличается высоким относительным разрывным усилием, которое в мокром состоянии не меняется, и упругостью. Нитрон не повреждается молью и микроорганизмами, обладает высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Кроме того он характеризуется низкой гигроскопичностью, сильной электризуемостью, низкой теплопроводностью и высокой светостойкостью. Поливинилхлоридные волокна - синтетические волокна, формуемые из растворов поливинилхлорида, перхлорвиниловой смолы или сополимеров винилхлорида. Формование осуществляют по сухому или мокрому методу. К поливинилхлоридным волокнам относится хлорин, который по сравнению с другими синтетическими волокнами и хлопком характеризуется меньшими относительным разрывным усилием, упругостью, стойкостью к истиранию, гигроскопичностью, свето- и термостойкостью. Поливинилхлоридные волокна обладают высокой химической стойкостью, очень низкой тепло- и электропроводностью, негорючи, устойчивы к действию микроорганизмов. Для поливинилхлоридные волокна, не подвергнутых термофиксации, характерна высокая усадка (в кипящей воде до 55%). Поливинилспиртовые волокна - синтетические волокна, формуемые из растворов поливинилового спирта главным образом по мокрому методу. Поливинилспиртовые волокна в зависимости от технологии производства могут иметь различные механические свойства. Как правило, они обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу. Может быть получено поливинилспиртовое волокно с наибольшей среди других синтетических волокон гигроскопичностью. В группу поливинилспиртовых волокон входят винол и милан. Винол отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью, для него характерны высокая стойкость к истиранию и низкая теплопроводность. Милан обладает антимикробными свойствами. Поливинилспиртовые волокна обладают отличной устойчивостью к действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей умеренных концентраций, малополярных растворителей, нефтепродуктов). Полиолефиновые волокна - волокна, получаемые главным образом из полипропилена, полиэтилена, реже из поли-4-метил-1-пентена. Формуют из расплавов полимеров экструзионным методом. Достоинства полиолефиновых волокон - высокая эластичность и низкая стоимость благодаря доступности сырья; недостатки - низкая светостойкость и относительно невысокая температура плавления.