химический каталог




ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА, синтетич. волокна, формуемые из полиамидов. Ок. 98% от общего производства ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. составляют волокна из алифатич. полиамидов, причем основные масса из них производится из поли-e-капроамида (выпускается под торговыми названиями капрон, найлон-6, амилан, дедерон, стилон, лилион, релон, перлон, видлон, хемлон, энкалон и др.) и полигексаметиленадипинамида (найлон-6,6, анид, леона, глацем и др.). Произ-во др. видов алифатических ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. очень незначительно, что объясняется в основные экономич. проблемами, связанными с получением мономеров, техн. трудностями синтеза полимеров, переработки их в волокна и отсутствием у большинства этих волокон конкурентоспособных потребительских свойств.

О ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. из ароматические полиамидов, так называемой арамидных волокнах, обладающих высокой термо- и химический стойкостью и в ряде случаев очень хорошими механические свойствами, см. Термостойкие волокна.

ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. из алициклический полиамидов (или полиамидов, содержащих в цепи алициклический звенья) по механические свойствам, прежде всего по модулю деформации растяжения, несколько превосходят найлон-6 и найлон-6,6. Однако из-за экономич. факторов (стоимость сырья) производство их не получило широкого развития [например, выпускается волокно киана в США, формуемое, по-видимому, из полимера, синтезируемого поликонденсацией бис-(n-аминоциклогексил)метана и додекан-дикарбоновой или азелаиновой кислоты].

Получение. Технологический процесс получения ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. включает следующей основные стадии: синтез полимера, формование и вытяжка, текстильная обработка волокна. Разделение это несколько условно, так как современной технология, как правило, предполагает совмещение отдельных стадий вплоть до полностью непрерывного процесса. См. также Формование химических волокон.

Полимер синтезируют обычно на том же предприятии, на котором производят волокно. В получаемом поли-e-капро-амиде содержится до 10% низкомолекулярный соединение (в основные мономер и его низшие олигомеры). Присутствие их в полимере затрудняет последующей формование волокна и отрицательно сказывается на его свойствах. Поэтому для удаления низкомолекулярный соединение полимер подвергают так называемой демономеризации-ва-куумированию расплава или водной обработке полимерного гранулята, который затем (содержание воды 7-10%) сушат в токе нагретого азота, предварительно очищенного от кислорода (содержание O2 не должно превышать 0,0003%). Кол-во остаточной влаги зависит от условий формования волокна и молекулярной массы полимера. Содержание низкомолекулярный соединение в готовом полимере, как правило, не превышает 1-2%, влажность составляет 0,05-0,1%.

Полигексаметиленадипинамид нет необходимости подвергать демономеризации благодаря необратимому характеру поликонденсации при его синтезе. Расплав пригоден для непосредств. переработки в волокно, а полимерный гранулят предварительно сушится.

Для получения волокнообразующих полиамидов применяют высокоавтоматизированные непрерывные технол. процессы. При этом в производстве найлона-6 используют технол. схемы как с получением гранулята, так и непрерывные, включающие непосредств. передачу получаемого расплава полимера на формование волокна, в производстве найлона-6,6-чаще непрерывные схемы.

В производстве ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. важное значение имеет качество исходного полимера: 1) линейность мол. структуры; 2) однородность его физических-химический свойств; 3) отсутствие механические включений и гель-частиц. Это достигается оптимизацией процессов тепло- и массообмена в реакторах, ликвидацией в них застойных зон и макс. сокращением времени синтеза, фильтрацией расплава полимера перед формовочной машиной. Обычно для производства волокон используют линейные алифатич. полиамиды молекулярная масса (18-35)• 103.

Алифатические ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. обычно формуют из расплавов. В случае использования гранулята полимер расплавляют в экструдерах при 260-3000C в атмосфере инертного газа; расплав фильтруют и дозирующими насосами подают в фильерный комплект, где он еще раз фильтруется и продавливается через отверстия фильер. При формовании волокон непосредственно из расплава последний к дозирующим насосам подают с помощью шнековых или шестеренчатых насосов. Один прядильный блок может состоять из 1-16 фильер.

Существ. влияние на свойства волокон оказывает форма (профиль) отверстия фильеры. Если отверстие не круглое (звездочка с различные количеством лучей, восьмиугольник или др.), то получают так называемой профилированные волокна и нити, имеющие иные оптические и в ряде случаев механические свойства. Известны также бикомпонентные ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. типа "бок о бок" или "ядро - оболочка", формуемые, например, из полиамида и поли эфира, а чаще из двух полиамидов, различающихся молекулярная массами или др. физических-химический свойствами. В этом случае используют, например, фильеры с двумя отверстиями, в которые подаются два разных вида расплавов. См. подробнее в ст. Текстурированные нити.

Выходя из фильеры, струйки жидкого полимера охлаждаются холодным воздухом в спец. прядильных шахтах (формование по сухому способу). С целью регулирования вязкости струи и формирования необходимой структуры полимера в волокне в некоторых случаях в прядильную шахту непосредственно под фильеру подают перегретый водяной пар или нагретый инертный газ. При охлаждении струек расплава происходит начальная ориентация макромолекул и структурообразование. Вследствие разности скоростей вытекания расплава из отверстия фильеры и приемки нити на первый прядильный диск происходит фильерная вытяжка в 30-60 раз. После выхода из шахты на сформованную нить наносится заданное количество влаги и ПАВ для придания необходимых фрикционных свойств, компактности и предотвращения электризации.

Затем сформованная нить со скоростью 8-100 м/с поступает на намоточное устройство. С увеличением скорости намотки и, следовательно, с повышением напряжения в нити возрастает степень ее ориентац. вытягивания при формовании (см. Ориентированное состояние полимеров). В зависимости от принятой схемы технол. процесса и оборудования используют различные скорости намотки, которые определяют свойства получаемой нити и дальнейшую технологию ее текстильной обработки.

При скоростях намотки 8-33 м/с (так называемой классич. схема) получают неориентированную или слабоориентированную нить, к-рую для придания необходимых текстильных свойств подвергают ориентац. вытягиванию в 3-5 раз на крутильно-или намоточно-вытяжных машинах. T. обр. получают как текстильные, так и техн. нити. При скоростях 33-85 м/с получают частично ориентированную, или предориентиро-ванную, нить, к-рую можно использовать как текстильный материал или подвергать дополнительной вытягиванию и дальнейшим текстильным обработкам. При скоростях 85-100м/с получают полностью ориентированную нить, т.е. готовый текстильный материал. Относит. удлинения нитей, полученных в трех указанных интервалах скоростей намотки, составляют 300-500%, 50-80% и 30-40% соответственно. Два последних способа относятся к так называемой высокоскоростному формованию, применяемому, как правило, для получения текстильных нитей.

Во всех случаях формуемая нить транспортируется с помощью двух прядильных дисков и наматывается на ци-линдрич. патрон. Намоточные устройства как по классич. схеме, так и по способам высокоскоростного формования рассчитаны на одноврем. приемку 2-16 нитей.

При получении техн. нитей используется также способ совмещенного формования и вытягивания. Приемное устройство в этом случае включает кроме намоточного механизма еще 3-4 пары вытяжных дисков, за счет разницы скоростей вращения которых происходит вытягивание нити в 4-6 раз. Относит. удлинение получаемой нити 25-30%, скорость намотки 40-55 м/с.

Способы совмещенного и высокоскоростного формований по сравнению с классическим имеют лучшие технико-экономич. показатели, обеспечивают более высокую равномерность свойств нити и пригодны для роботизации.

Неориентированные и слабоориентированные нити текстильного ассортимента (линейная плотность 1,5-29 текс) подвергают ориентац. вытягиванию, как правило, в одну стадию. Нити техн. назначения, формуемые из более высоко-мол. полиамидов (линейная плотность 93-210 текс), вытягивают в 4,5-5,5 раза в две стадии: для снижения напряжения в нити и достижения высокой равномерности основные часть вытягивания (около 75%) проводят при нагревании нити до 150-190 оС (горячая вытяжка).

После ориентац. вытягивания в зависимости от назначения техн. нити сразу перематывают на товарную паковку (бобина, шпуля или др.) или подвергают предварительно кручению, а нити для шинного корда - кручению и трощению (т. е. соединению несколько нитей в одну). Текстильные нити перематывают на товарную паковку, подвергают кручению (200-1200 кручений на 1 м), трощению, текстурированию, термофиксации и (или) шлихтованию (т. е. обработке эмульсиями или растворами различные веществ с целью слабого склеивания элементарных нитей). Термофиксацию с целью снижения в 3-4 раза тепловой усадки нитей осуществляют чаще всего горячим воздухом или водяным паром и в редких случаях горячей водой (900C). Вместо экономически невыгодной операции кручения можно использовать пневмосоединение (воздействие на нити сжатого воздуха с образованием местного перепутывания отдельных элементарных нитей). Частично ориентированные текстильные нити подвергают ориентац. вытягиванию, как правило, только при текстури-ровании.

Крашение ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. обычно осуществляют в массе, т. е. краситель вводят в расплав полимера перед формованием волокна, или в готовых изделиях главным образом дисперсными красителями и их водорастворимыми производными, кислотными красителями и органическое пигментами (см. Крашение волокон).

Виды выпускаемых ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в.: мононити, комплексные нити с числом элементарных нитей 3-400, в т.ч. для текстильной переработки и техн. целей, текстурир. нити, нити для ковров и мебельных тканей (текстурир. комплексные нити, линейная плотность 80-400 текс), штапельное волокно, нетканые материалы.

Свойства. Физ.-химический свойства ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. зависят от химический природы и молекулярной массы исходного полиамида, структурных особенностей волокна. С повышением молекулярной массы полиамида улучшаются прочность, модуль деформации при растяжении, уста-лостные характеристики и др. физических-механические показатели волокон.

ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. характеризуются высокой прочностью при растяжении, устойчивостью к знакопеременным деформациям, высоким сопротивлением к ударным нагрузкам и истиранию (см. табл.). Недостатки ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. из алифатич. полиамидов -сравнительно низкая гигроскопичность, что является причиной их высокой электризуемости, относительно низкий модуль деформации при растяжении и низкие тепло-, термо-и светостойкость. Для повышения устойчивости ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. к окислению при термодинамически и фотохимический воздействиях в исходный полимер можно вводить различные антиоксиданты (ароматические амины и фенолы, бензимидазолы, органическое и неорганическое соли переходных металлов, комплексные соединения, содержащие Cu, или др.). Область рабочих температур для волокон из алифатич. полиамидов составляет 80-1500C.

ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. растворим в феноле, крезолах, ксилоле, трихлорэтане, хлороформе, бензиловом спирте, нитробензоле, ДМСО, ди-метилацетамиде, ДМФА (особенно в сочетании с LiCl), а также в некоторых фторпроизводных спиртов и карбоновых кислот. Не растворим в алифатич. спиртах, ацетоне, CCl4, три-хлорэтилене, углеводородах, простых и сложных эфирах. ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. неустойчивы в концентрир. кислотах, особенно минеральных. Щелочи умеренных концентраций не оказывают заметного воздействия на ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в., однако с повышением температуры и концентрации деструктирующее воздействие щелочей возрастает. Концентрация раствора NaOH, вызывающего существ, деструкцию волокна, составляет 10-12%. Прочность волокон мало снижается после пребывания в 10-20%-ных растворах Na2CO3 и в растворах аммиака любой концентрации при комнатной температуре.

По сравнению с волокнами из поли-e-капроамида и поли-гексаметиленадипинамида волокна из поли-w-ундеканамида (найлон-11) и полидодеканамида (найлон-12), вследствие наличия в их макромолекулах длинных углеводородных участков между амидными группами, менее гидрофильны, обладают меньшей адгезией к резине и более высокой химический стойкостью. Эти волокна имеют приятный гриф (мягкие на ощупь). Волокно из поли-a-пирролидонамида (найлон-4) отличается повышенным сродством к красителям и более высокой гигроскопичностью. ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. из поли-b-пропиоамида (найлон-3) вследствие большого числа амидных связей характеризуются высокой гигроскопичностью, меньшим относит. удлинением, более высокими температурой плавления и теплостойкостью, устойчивостью к термоокислительной и фотодеструкции. Эти волокна близки по свойствам к натуральному шелку. Волокно из полигексаметиленсебацинамида (найлон-6,10) эластичнее, чем из полигексаметиленадипина-мида, и приближается по этому показателю к шерсти. Напротив, волокно из политетраметиленадипинамида (най-лон-4,6) характеризуется большим (на 25%) модулем деформации растяжения, чем найлон-6,6, и высокой устойчивостью к истиранию. T. обр., в ряду волокон от найлона-3 до найлона-12 снижаются модуль деформации растяжения и гидрофильность (приблизительно с 10 до 1%), повышаются химический стойкость и эластичность.

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 плотность, 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, % от прочности 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

-

-

Температура плавления, 0C

215-220

240-255

180-189

235-237

297-340

* Текс-масса 1000 м волокна, выраженная в граммах.

При введении в макромолекулы алифатич. полиамидов ароматические или алициклический фрагментов в случаях изоморфного замещения повышаются модуль деформации растяжения и термостойкость волокон.

Применение. П. в. широко применяют для производства товаров народного потребления, в основные чулочно-носочных изделий, трикотажа, тканей для верх, одежды. В технике ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. используют для изготовления шинного корда, РТИ, рыболовных сетей, тралов, канатов, веревок и т. п., фильтровальных материалов для пищевая промышленности, щетины (например, для моечных и хлопкоуборочных машин), а также др. изделий. Окрашенные в массе текстурир. нити (линейная плотность 60-330 текс) используют для изготовления ковровых изделий.

Мировое производство ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. составляет 3500 тысяч т (1988), в СССР-445 тысяч т (1986).

Впервые опытное производство ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА в. было освоено в США (1938) из полигексаметиленадипинамида, из поли-e-капро-амида-в Германии (1939). В СССР пром. производство ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНАв. началось в 1948.

Литература: Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974, с. 722-27; Роговин 3. А., Основы химии и технологии химических волокон, 4 изд., т. 2, M., 1974; Фишман К. E., Хрузин H. А.. Производство волокна капрон, 3 изд., M., 1976; Кудрявцев Г. И., Носов M. ПОЛИАМИДНЫЕ ВОЛОКНА, Волохина А. В., Полиамидные волокна, M., 1976; Юркевич В. В., Пакшвер А.Б., в кн.: Технология производства химических волокон, M., 1987, с. 146-50; Krieger A., "Chemiefasern Textilindustrie", 1986, № 11, S. 889-91; там же, 1987, № 4, S. Е41.

А. А. Сперанский.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
справки гибдд медкомиссия
кровати орматек в интерьере реальные фото
сколько стоит билет на дискотеку 80-х в олимпийском в питере
Рекомендуем фирму Ренесанс - раскладные лестницы на чердак - быстро, качественно, недорого!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.10.2017)