Химия высокомолекулярных соединений (стр. 24 из 34)

14.1.2. По составу

Простые – состоящие из смолы (собственно полимера) и стабилизатора.

Сложные – состоящие из полимера, наполнителей, пластификаторов и других добавок.

Смола в них является связующим веществом. Наполнитель повышает механическую прочность и твердость материала.

Пластификатор повышает эластичность, устраняя хрупкость материала. Композиционные пластмассы по характеру наполнителей подразделяются:

Наполнители	Пластмасса
Древесная мука	Карболит
Хлопковая целлюлоза	Волокнит
Стеклянное волокно	Стекловолокнит
Хлопчатобумажная ткань	Текстолит
Бумага	Гетинакс

Если наполнителем в полимерном материале является волокно, то такие композиты называют армированными пластиками.

Изготовление слоистых материалов на основе фенол-альдегидных смол заключается в пропитке или поверхностной проклейке тонких листов волокнистых материалов раствором фенол-альдегидной смолы. Затем склеенные слои ткани, бумаги или древесины с наклеенной смолой сушат при повышенной температуре. В процессе прессования под воздействием повышенной температуры и давления происходит отверждение смолы. В зависимости от характера волокнистой основы получают текстолит (пропитанная смолой хлопчатобумажная ткань), стеклотекстолит (пропитанные смолой стеклянные волокна или ткань), бумалит (пропитанная смолой бумага) или дельтадревесина (пропитанные слои древесного шпона после прессования).

Прессовочные материалы, хорошо известные в различных отраслях промышленности, – фенопласты представляют собой смесь искусственных смол фенольного типа с органическими и минеральными наполнителями и с добавкой отверждающих, смазывающих и окрашивающих веществ. Прессовочные материалы, при изготовлении которых применяются мелкозернистый органический и минеральный наполнитель, выпускаются в виде порошка определенной зернистости и обычно называются пресс-порошками. Применение волокнистого наполнителя придает прессовочному материалу своеобразный вид, напоминающий сплетение исходных волокон, пропитанных смолой.

14.2. Способы переработки пластмасс

Для того чтобы пластмассы могли быть использованы в народном хозяйстве, они должны быть переработаны в изделия. Основные методы переработки пластмасс в изделия следующие: формование, полимеризация в форме, нанесение поверхностных слоев, смешение и др.

При формовании мелкораздробленный пластик нагревается до вязко-текучего состояния. После того как он расплавился, его перелавливают в форму, которую он заполняет, принимая нужную конфигурацию.

Одним из способов формования является так называемое прессование, при котором полимер помещают между плитами формы. После того как форма закрыта и к ней приложено нужное давление, ее нагревают. При этом полимер плавится и заполняет всю форму. Дальнейшее зависит от того, с каким видом пластмасс имеют дело. Если пластмасса термореактивная, то форму можно раскрывать, не охлаждая ее.

Весьма высокопроизводительным является метод литья под давлением. Им изготавливают большие изделия, например обшивку для дверей холодильников, раковины для умывания и т. п. Метод основан на том, что полимер предварительно нагревают до текучего состояния в специальной цилиндрической камере. Затем при очень высоком давлении плунжером полимер выдавливается в холодную закрытую форму. Этот метод непригоден для термореактивных материалов. Однако существуют видоизменения этого метода, позволяющие применять также и термореактивные материалы.

В некоторых случаях при изготовлении изделий в виде стержней, желобов, трубок, листов удобно использовать другой метод формования, а именно метод экструзии.

При этом твердый полимер непрерывно подается шнеком через участки высоких температур и давлений. Полимер плавится, превращаясь в компактную массу. Затем материал выдавливается через отверстие насадочной головки экструдера, образуя изделие требуемой формы.

15. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Природные волокна, такие, как хлопок, шерсть, лен, натуральный шелк, в течение многих веков являлись единственным видом сырья для изготовления предметов домашнего обихода и производства. Со временем возникла необходимость разнообразить ассортимент выпускаемых изделий, получать волокна, устойчивые к агрессивным средам, более прочные и эластичные, чем хлопковые. Начались поиски возможностей получения химических волокон.

Химическими волокнами называют волокна, получаемые химической переработкой природных или синтетических высокомолекулярных соединений. В зависимости от характера полимера, применяемого для производства этих волокон, химические волокна делятся на искусственные и синтетические волокна.

Искусственными волокнами называют волокна, получаемые переработкой природных высокомолекулярных соединений.

Синтетическими волокнами называют волокна, получаемые из синтетических полимеров.

Полиэфирные (лавсан) Полиакрилонитрильные (нитрон)

Синтетические волокна

Полиамидные Полиолефиновые

(капрон, найлон, энант)

Полимеры, из которых приготавливаются волокна, могут быть использованы и как пластики. Однако не все полимеры, используемые как пластики, могут служить для приготовления волокон. Для того чтобы данный полимер мог быть использован при изготовлении волокон, необходимо, чтобы он обладал определенным комплексом свойств.

Необходимо, чтобы материал растворялся или при определенных условиях размягчался и обладал текучестью. Однако он должен обладать достаточно высокой температурой размягчения, чтобы ткань не сплавлялась при глажении. Материал должен сохранять высокую прочность в широком диапазоне температур, оказывать достаточно сильное противодействие деформации и должен обладать рядом специфических свойств, как-то: устойчивостью к действию растворителей и отбеливающих средств, к солнечному свету, теплопроводностью, несминаемостью, не должен быть токсичным.

15.1. Производство синтетических волокон

В большинстве случаев технологический процесс производства химических волокон можно свести к трем основным стадиям: 1) приготовление концентрированного вязкого прядильного раствора или расплава полимера; 2) формование волокна; 3) текстильная обработка и отделка полученных нитей. Волокно состоит из длинных полимерных молекул, между которыми действуют значительные силы межмолекулярного взаимодействия. Во всех случаях материал волокна имеет высокую степень ориентации. Высокая степень ориентации звеньев цепных молекул осуществляется в процессе продавливания раствора или расплава полимера через узкие отверстия и увеличивается последующей механической обработкой волокна.

Если полимер плавится, то осуществляют прядение из расплава. Для этого расплавленный полимер под высоким давлением продавливают с постоянной скоростью через пластину с большим числом мелких отверстий – фильеру. Фильера служит для разделения общего потока прядильного раствора или расплава на ряд тонких струек, которые потом превращаются в отдельные волокна. Их соединяют вместе и наматывают на бобины. Для ориентации звеньев цепных молекул в волокне, что необходимо для улучшения его свойств, волокно вытягивают.

Плавление полимера осуществляется пропусканием его через решетку, состоящую из труб, обогреваемых электричеством или паром. Расплавленный полимер от действия кислорода защищают инертным газом. Тем не менее, во время плавления в нем могут происходить процессы, сопровождающиеся образованием твердых частиц. Для их удаления служат фильтры, помещаемые непосредственно перед фильерами. Чтобы ускорить охлаждение нитей по выходе из фильер, их обдувают воздухом. Затвердевшие нити наматывают на бобины со скоростью примерно 750 м/мин. Вытяжка, необходимая для осуществления ориентации, производится на специальных вытяжных машинах. Эти машины состоят из двух пар роликов, двигающихся с разной скоростью, в результате чего волокно растягивается. После вытяжки волокно наматывается на бобине. В тех случаях, когда прядение осуществляется не из расплава, а из раствора, различают сухое прядение (когда растворитель испаряется) и мокрое прядение (когда растворитель удаляется при поступлении раствора в другую жидкость, не растворяющую полимер).

В процессе мокрого прядения раствор полимера проходит через фильеру и поступает в жидкость, вызывающую его коагуляцию.