Формование химических волокон макромолекул волокна

Ни в Англии, ни в США в промышленном масштабе не выпускаются волокна из эластичного нейлона, хотя в настоящее время разработаны два метода получения волокна из нейлона, обладающего каучукоподобными свойствами. Процесс деформации обычного нейлона при холодном вытягивании после формования необратим волокно эластичного нейлона при вытягивании ведет себя аналогично каучуку. С точки зрения химического строения эластичный нейлон отличается от обычного наличием в составе макромолекул объемистых боковых цепей, затрудняющих или даже делающих невозможной плотную упаковку макромолекул в волокне макромолекулы оказываются изогнутыми, при растя- [c.292]

Приготовление прядильной массы. Получение вязких концентрированных растворов (7—25%-ных) высокополимеров в доступных растворителях (щелочь, ацетон, спирт и пр.) или перевод смолы в расплавленное состояние — обязательное условие для осуществления процесса прядения или, правильнее сказать, формования химических волокон. Только в растворе или в расплавленном состоянии могут быть созданы условия, позволяющие снизить энергию взаимодействия макромолекул и после преодоления межмолекулярных связей ориентировать молекулы вдоль оси будущего волокна (рис. 90). [c.208]

Высокие мех. характеристики в сочетании с низкой плотностью, хим. и термич. стойкостью (этим отличаются жесткоцепные полимеры они содержат циклич. группы в основных цепях макромолекул) определяют все более широкое использование ориентир, полимерных волокон тросы, канаты, ткани, армирующие элементы в разнообразных композиц. материалах и др. В технике широко распространены, напр., полиамидные, полиолефиновые, полиэфирные, поли-имидные, полиакрилонитрильные волокна. См. также Волокна химические, Формование химических волокон. [c.409]

Приготовление прядильной массы. Не все природные и синтезируемые высокополимеры могут служить основой для производства волокна. Получение вязких концентрированных растворов (7—25%) высокополимеров в доступных растворителях (щелочь, ацетон, спирт и пр,) или перевод смолы в расплавленное состояние — обязательное условие для осуществления процесса прядения, или правильнее сказать, формования химических волокон. Только в растворе или в расплавленном состоянии могут быть созданы условия, позволяющие снизить энергию взаимодействия макромолекул и после преодоления межмолеку-лярных связей ориентировать молекулы вдоль оси будущего волокна. Так, целлюлоза с помощью химических реагентов переводится в растворимое состояние. Некоторые смолы растворяются в ацетоне или расплавляются при повышенной температуре. Раствор или расплав тщательно очищается от примесей и нерастворимых частиц, для чего проводят 2—4 фильтрации, и освобождается от пузырьков воздуха. На этой стадии производства добавляют красители и другие соединения, придающие волокну окраску, матовость и т. д. [c.558]

Методы формования химических волокон. Для производства химических волокон применяют высокомолекулярные природные и синтетические соединения, макромолекулы которых имеют вытянутую линейную или малоразветвленную структуру и сравнительно большой молекулярный вес. Эти соединения, как правило, должны растворяться в доступных растворителях, плавиться без разложения или переходить в пластическое состояние при повышенной температуре. Для приготовления химического волокна исходный полимер в виде вязкого раствора, расплава или в пластичном при нагревании состоянии продавливают через фильеру, имеющую в донышке большое число отверстий малого диаметра (до 25 000 отверстий диаметром 0,04 мм и больше). [c.255]

Полимеры с чрезмерно короткими макромолекулами (молекулярный вес <15 000) непригодны для формования волокон. Хотя перевод подобных полимеров в прядильный раствор или расплав осуществляется легко, и вязкость прядильной массы невелика, но формуемые из них волокна характеризуются плохими физико-механическими свойствами. Это объясняется в первую очередь тем, что благодаря высокой подвижности короткие макромолекулы в процессе ориентационного вытягивания успевают дезориентироваться. Формование химических волокон из полимеров с молекулярным весом менее 15000 мокрым способом вообще невозможно, так как значительная часть полимера растворяется в осадительной ванне. В отдельных случаях указанные выше пределы молекулярного веса еще более сужаются. Например, для линейных полиамидов рекомендуемый молекулярный вес составляет 18 000— 30 000, для полиакрилонитрила и его сополимеров — 30 000— 100 000, для целлюлозы в вискозе — от 50 000 до 100 000. [c.21]

У химических волокон влияние степени полимеризации полимера на механические свойства волокна выражено менее отчетливо, чем у природных волокон. В процессе формования волокна и последующей его обработки (вытягивании) можно в широких пределах изменять структуру и величину агрегатов макромолекул (элементов надмолекулярной структуры), а также степень ориентации макромолекул и их агрегатов, и тем самым в несколько раз увеличить его прочность. При этом степень полимеризации остается без изменения. Поэтому структура химического волокна влияет на его прочность в значительно бoл >шeй степени, чем молекулярный вес . [c.31]

Форма макромолекул в равновесном состоянии зависит от химического строения полимера, которое в значительной степени влияет на интенсивность межмолекулярного взаимодействия. Этот фактор в основном определяет соотношение высокоэластического и общего удлинений волокна. Большинство полимеров, используемых для получения волокон, содержит полярные группы и имеет сравнительно вытянутую форму макромолекул в равновесном состоянии. Поэтому величина высокоэластической деформации у этих соединений значительно меньше, чем у каучукоподобных полимеров. Изменяя условия формования волокна (из одного и того же полимера), можно в сравнительно широких пределах изменять величину замедленно-эластических деформаций (с большим периодом релаксации — более 0,5 мин) и тем самым суммарное удлинение волокна. Однако изменение условий формования не может существенно влиять на ускоренно-эластическое удлинение волокна, поскольку равновесная форма макромолекул зависит в основном от химического строения полимера. Поэтому, изменяя условия формования, нельзя приблизить гидратцеллюлозные волокна по эластическим свойствам к полиамидным. [c.111]

Высоким начальным модулем, не уступающим полиэфирному волокну, обладает и синтетическое волокно из поливинилового спирта . Полиамидные волокна и нити имеют сравнительно низкий начальный модуль, что является их существенным недостатком при переработке и эксплуатации. Более низкое значение начального модуля полиэфирного и полиакрилонитрильного штапельного волокна по сравнению с нитью объясняется тем, что в штапельном волокне ориентация макромолекул, как правило, ниже, чем в филаментных нитях. Кроме того, штапельное волокно благодаря особенностям условий сушки отрелаксировано значительно больше. Разница в величине начального модуля, определяемая различием химической природы полимера, может быть в известной степени уменьшена изменением степени ориентации в процессе формования или последующей обработки волокна. [c.138]

Для получения достаточно прочных волокон необходимо, чтобы между соседними макромолекулами действовали значительные межмолекулярные силы притяжения. Это возможно только в том случае, если макромолекулы имеют линейную структуру (или при наличии разветвленной структуры боковые цепи невелики) и если они будут расположены наиболее правильно, по возможности параллельно друг другу. Для этого макромолекулы полимера должны быть прежде всего в какой-то степени отделены друг от друга полимер переводят в раствор (прядильный раствор) или получают его расплав. Это первая стадия в процессе получения химических волокон. Второй стадией является прядение (или формование) волокон из расплава или прядильного раствора продавливанием через фильеру (небольшой металлический колпачок, в дне которого имеются тончайшие отверстия, 0,06—0,5 мм) с последующим затвердеванием струек расплава, или коагуляцией струек раствора, или же удалением из них растворителя. Образующиеся при этом из струек волокна затем в большинстве случаев вытягивают. При формовании и вытягивании как раз и осуществляется взаимная ориентация молекул. Волокна или скручиваются вместе, образуя нить искусственного шелка (филаментную нить), или режутся на небольшие кусочки (штапельки), длиной 4—15 см, образуя штапельное волокно, или реже (при большем диаметре отверстий) каждое волокно остается отдельным моноволокном (применяется для изготовления щеток и трикотажа). Третья стадия процесса заключается в обработке полученного волокна различными реагентами (отделка), а для шелка также в проведении текстильной подготовки (кручение нити, перематывание на бобины — катушки и т. д.). [c.329]

Для получения достаточно прочных волокон необходимо, чтобы между соседними макромолекулами действовали значительные межмолекулярные силы притяжения. Это возможно только в том случае, если макромолекулы имеют линейную структуру (или при наличии разветвленной структуры боковые цепи невелики) и расположены правильно (по возможности параллельно друг другу). Для этого полимер переводят в раствор (прядильный раствор) или превращают в расплав. Это первая стадия в получении химических волокон. Второй стадией является прядение (формование) волокна продавливанием расплава или прядильного раствора через фильеру. Фильера — небольшой колпачок из высокоустойчивого материала — сплава платины с золотом, тан- [c.294]

Ориентация макромолекул не только снижает восприимчивость волокна к молекулам воды, но в определенных условиях может приводить и к различной растворимости мало ориентированное волокно будет растворяться, а сильно ориентированное — не будет. Поливиниловый спирт растворим в воде поэтому при производстве волокна винилон с целью уменьшения растворимости волокно обрабатывают формальдегидом, образующим поперечные связи между макромолекулами. В настоящее время найдено (пат. США 2, 610, 359 и 2, 610, 360), что если волокно из поливинилового спирта в процессе формования подвергнуть достаточно высокой ориентации, оно даже без последующей химической обработки становится устойчивым к действию кипящей воды (см. стр. 370). [c.83]

Низкотемпературная и, особенно, стереоспецифическая полимеризация обеспечивает более регулярное и линейное строение образующихся макромолекул. Высокая регулярность особенно полезна в тех случаях, когда полимер не содержит сильных полярных групп. Только при стереоспецифической полимеризации получается полипропилен, пригодный для производства химических волокон. Но не всегда высокая регулярность строения полимера полезна при его переработке в волокно. Например, применение поливинилхлорида низкотемпературной полимеризации (—70° С) для формования волокон обеспечивает повышение их теплостойкости (Гр = = 110° С), но вызывает значительные затруднения при растворении этого полимера (в диметилформамиде). [c.35]

При производстве окрашенного ацетатного штапельного волокна может быть использован другой метод, разработанный советскими исследователями [41]. Сущность этого метода заключается в том, что для производства ацетатного волокна используют предварительно окрашенную целлюлозу. Крашение ее производится обработкой отбеленного волокна красителями, образующими химические связи с макромолекулами целлюлозы (так называемыми активными красителями). Как показали проведенные опыты, эти связи не разрушаются в процессе ацетилирования и при формовании волокна. Окраска получаемого ацетатного волокна. характеризуется очень высокой стойкостью к различным обработкам. [c.505]

Иначе протекает радиационная полимеризация некоторых циклических мономеров (например, триоксана) в твердой фазе, когда межмолекулярные расстояния почти не меняются. При этом не возникают крупные дефекты и сохраняются преимущества, связанные с предварительным упорядочением молекул в его кристалле. Так как решетка мономера обладает известным геометрическим соответствием с макромолекулами, рост цепей на ней происходит как на матрице — вдоль определенного кристаллографического направления, и приводит к образованию ориентированных кристаллических волокон достаточной механической прочности, т. е. возникновение макромолекул сопровождается формованием волокна ( химическое формирование ). [c.151]

Заключит, операции получения В.х. или нитей включают их промывку, сушку, обработку замасливателями, антистатиками и др. текстильно-вспомогательными веществами. В число заключит, операций входнт иногда и хим. модифицирование В.Х., напр. ацета лирование поливииилспир-товых волокон формальдегидом для придания им водостойкости прививка на волокна (особенно из полимеров, макромолекулы к-рых содержат реакционноспособные боковые группы) разл. мономеров с целью гидрофилизации В, X. или, наоборот, их гидрофобизации и повышения устойчивости в агрессивных средах. См. также Формование химических волокон. [c.415]

Главное требование к волокнообразующему полимеру заключается в том, что длина его вытянутой молекулы должна быть не менее 1000А (100 нм), т. е. его молекулярный вес должен быть не ниже 10 000. Эта величина, разумеется, может быть и выше например, молекулярный вес необработанной (не-деструктированной) хлопковой целлюлозы достигает 500000. В случае синтетических волокон молекулярный вес исходного полимера намеренно ограничивают, поскольку прядильный раствор или расплав должен иметь не слишком высокую вязкость. У большинства волокон, сформованных из расплава, молекулярный вес составляет 10 000—20 000. Волокна, получаемые формованием из раствора, могут иметь более высокий молекулярный вес. Для текстильных волокон характерна также определенная степень кристалличности и (или) ориентации молекул вдоль оси волокна. Эти свойства, присущие природным волокнам, придаются искусственным и синтетическим волокнам в процессе их формования, вытягивания и термической обработки. Точность соблюдения параметров этих процессов оказывает существенное влияние на физико-механические и отчасти на химические свойства готового волокна. В свою очередь, регулярная структура волокна возможна лишь при определенной степени регулярности строения макромолекул, достаточной для их плотной упаковки, которая необходима для возникновения сильных меж-цепных взаимодействий (за счет водородных связей, ассоциации диполей или сил вандерваальсова притяжения). Однако при слишком высокой степени крист алличности волокно не только становится очень прочным, но и делается слишком жестким и теряет способность растягиваться в процессе его получения и эксплуатации. Кроме того, такое волокно чрезвычайно трудно окрасить, поскольку реакционноспособные группы почти целиком находятся в неупорядоченных участках. Степень кристалличности наиболее прочных синтетических волокон, по-видимому, не превышает 50—60%. Исключение составляют полиакрилонитрильные волокна, которые обнаруживают мало признаков истинной кристалличности, но вместе с тем обладают высокой однородностью структуры по всему сечению волокна. В неупорядоченных участках силы межцепного взаимодействия [c.284]

Систематических исследований, в которых бы выяснялось влияние изменения состава (соотношение метиленовых и амидных групп в макромолекуле. налнч11е ароматических радикалов и т. д.) на ряд других важнейших свойств полиамида, а также на условия формования и свойства получаемого волокна, в литературе не имеется. Это значительно затрудняет рациональное и обоснованное изменение химического состава полиамида для регулирования свойств получаемых волокон в требуемом направлении. [c.107]

Величина кристаллитов и их соотношение с величиной аморфных участков в агрегатах макромолекул зависит как от условий формования, так и от условий получения вискозы и подготовки ее к формованию (в частности, от структуры исходной целлюлозы, условий растворения ксантогената, степени полимеризации и концентрации ксантогената целлюлозы в растворе). Взаимное расположение кристаллитов и агрегатов макромолекул в волокне и степень их ориентации зависят только от условий формования и вытягивания волокна. Поэтому при мокром способе формования вообще, и в особенности при формовании вискозного волокна, при котором наряду с физико-химическими происходят и химические процессы, основное значение для получения структурно однородного волокна имеет правильный выбор условий формования. [c.382]

В результате ориентации в полимере возникает текстура, обусловливающая анизотропию свойств полимерного материала. У фибриллярных полимеров обычно существует аксиальная (осевая) текстура. В этом случае направлениг осей кластеров и макромолекул более или менее совпадает с направлением оси текстуры (оси волокна). У природных волокон аксиальная ориентация приобретается в ходе биосинтеза. У химических (искусственных и синтетических) волокон аксиальная ориентация может быть достигнута их вытягиванием - одноосным ориентированием. Пленки обычно получаются неориентированными, но при формовании пленок можно применять двухосное ориентирование. Под действием растягивающей силы макромолекулы изменяют свою конформацию, распрямляются и сближаются, в результате чего увеличивается межмолекулярное взаимодействие. Некоторые элементы надмолекулярной структуры могут распадаться, и образуются новые. Ориентирование в аморфном полимере носит характер фазового перехода - направленная кристаллизация. [c.142]

В процессе варки целлюлозы и полуцеллюлозы древесная ткань подвергается химическому и физическому воздействию. В результате делигнификации и частичного удаления гемицеллюлоз она распадается на отдельные древесные волокна с превращением последних в целлюлозные волокна. При этом ультраструктура клеточной стенки существенно изменяется. Учитьгаая распределение слоев клеточной стенки по массе, необходимо подчеркнуть, что основное количество лигнина присутствует во вторичной стенке. Следовательно, для достижения достаточной степени делигнификации требуется удалить лигнин из всех слоев клеточной стенки. Удаление лигнина из срединной пластинки приводит к ее разрушению и разъединению волокон, а удаление из вторичной стенкн - к ослаблению связей между фибриллами. Фибриллярная структура клеточной стенки позволяет делить, волокна на продольные элементы и связывать их между собой. На этом основан процесс производства бумаги. В результате делигнификации целлюлозные волокна становятся гибкими и эластичными. При последующем размоле целлюлозной массы при подготовке к формованию бумаги происходит фибриллирование клеточньк стенок - расщепление их на фибриллы и последних на более тонкие элементы. На процесс фибриллирования определяющее влияние оказы-вае ультраструктура клеточной стенки. По сравнению с хлопковым волокном волокна древесной целлюлозы фибриллируются значительно легче. При формовании бумаги в процессе удаления воды возникают прочные межволоконные связи за счет трения, механического зацепления фибрилл, а также возникновения межмолекулярных сил взаимодействия, в том числе прочных водородных связей между макромолекулами на поверхностях фибриллированных элементов, и образуется бумажный лист. [c.224]

Одним из важнейших практических аспектов структурной механики ориентированных полимеров является получение химических волокон. Однако, как это ни парадоксально, принятые в настоящее время методы формования, основанные на нрименении фильер и экструзии, ограничивают возможности получения разнообразных форм ориентационного порядка. Подобное ограничение обусловлено двумя причинами. Первая связана с состоянием отправной системы — раствора или расплава волокнообразующего полимера. Как правило, эта система в значительной степени лишена структуры и молекулы в ней находятся в более или менее перепутанном состоянии, образуя флуктуационную сетку. Наличие узлов и перехлестов в этой сетке [32, 33] неминуемо должно приводить, по чисто кинетическим причинам, к складыванию макромолекул на себя во время ориентации поэтому получение складчато-фибриллярной структуры в результирующем волокне практически неизбежно. [c.66]

Устойчивость к действию химических реагентов. При кипячении в воде в течение 3 мин. волокно усаживается на 1 "6 и лишь нескольким больше при обработке его паром с давлением 0,7 ати. Стабильность дарлана определяется наличием многочисленных водородных связей, образуемых нитрильными группами химическая стойкость таких волокон, как орлон и дайнел, макромолекулы которых содержат значительное число звеньев акрилонитрила, значительно выше, чем у дарлана, однако следует заметить, что эти волокна, вытянутые в процессе формования, обнаруживают тенденцию усаживаться при запаривании. Поведение же дарлана дает основание предположить, что волокно в процессе формования не подвергалось излишней вытяжке. Это предположение подкрепляется сравнительно низким значением прочности волокна. Химическая стойкость дарлана умеренная высокая в сравнении с натуральными волокнами, низкая в сравнении с дайнелом, териленом, не говоря уж о тефлоне, обладающем наивысшей устойчивостью к действию химических реагентов. В табл. 38 приведены данные устойчивости дарлана к действию серной кислоты и едкого натра (см. стр. 321—322). [c.415]

Реакционноспособные группы макромолекул более или менее легко могут вступать в химическое взаимодействие с различными соединениями без нарушения основной макромолекулярной цепи. Особенно легко вступают в подобные взаимодействия группы ОН, СМ, С1, ЫН, которые этерифицируются, омыляются, обмениваются на амины, оксиэтилируются и т. п. Подобные реакции (полимераналогичные превращения) могут быть осуществлены как при обработке исходного полимера или сополимера, так и на готовых волокнах. На практике полимераналогичные превращения исходных полимеров осуществляются редко, так как изменяются свойства полимеров, затрудняется их растворение или плавление и на-руп/ается процесс формования волокон. Поэтому Такие реакции осуществляются обычно на готовых и чаще всего на свежесформованных волокнах. [c.362]

Введение добавок в прядильный раствор или расплав полимера. Улучшение свойств химических волокон и получаемых из них изделий,- а-также придание волокна -невыз -ценных свойств введением добавок в раствор или расплав, из которого производится формование волокон, получает в последнее время все более широкое применение. Небольшие добавки низкомолекулярных реагентов, обладающих специфическими свойствами, придают волокну некоторые требуемые свойства. 41спользуя этот принцип, можно значительно повысить стойкость волокон и получаемых изделий к деструкции (термической, термоокислительной и фотохимической) и тем самым уменьшить снижение прочности изделий в процессе эксплуатации и повысить срок их службы. Роль этих добавок сводится в большинстве случаев к ингибированию распада макромолекулы по цепному радикальному механизму или [c.148]

Регулярное строение макромолекул, контролируемая степень кристалличности и большая энергия межмолекулярного взаимодействия дают основание ожидать, что поливинилфторид, подобно полиэтилену, ПОЛИ1фО-пилену, поливинилхлориду и другим синтетическим полимерам, способен образовьшать высокопрочные, гибкие, химические стойкие волокна. Однако в настоящее время исследования, посвященные формованию волокон из поливинилфторида, немногочисленны. В связи с необзюдимостью соблюдения мер предосторожностей, связанных с возможностью разложения полимера [c.208]

Целлюлоза — природный полимер с очень высокой температурой плавления, что обусловлено как наличием водородных связей (т. е. высоким межмолекулярным взаимодействием), так и цикличностью элементарных звеньев, препятствующих взаимному вращению их вокруг ординарной связи, т. е. жесткостью макромолекулы. Ожестчение макромолекул может быть достигнуто также при образовании более сложных химических конфигураций (например, лестничные полимеры). Правда, при этом полимер становится нерастворимым и неплавким. Б этом случае необходимо применять либо другие методы формования, либо получать волокно двух-стадийным способом сначала формовать нить из линейного полимера, а затем волокно подвергать дополнительной обработке, в результате [c.19]

В противоположность поливинилхлориду поливинилиденхлорид содержит наряду с аморфной фазой ясно выраженную кристаллическую фазу. Звенья винилиденхлорида в макромолекулах поливинилиденхлорида сочетаются по схеме голова к хвосту . Плотность полимера может достигать 1,875 г/см , что несколько ниже теоретической плотности для полностью кристаллического полимера (1,94 см ). Плотность технических образцов поливинилиденхлорида колеблется в интервлае 1,6— 1,75 г/сл . Плотность технических образцов и, следовательно, степень их кристаллизации можно повысить медленным охлаждением расплава полимера или вытягиванием его образцов, нагретых до температуры, при которой полимер находится в эластическом состоянии. Этот последний метод широко применяют при изготовлении химически стойкого и негорючего волокна из поливинилиденхлорида. Быстро охлажденный полимер находится в аморфном состоянии, но в отличие от политетрафторэтилена, постепенно кристаллизуется при хранении. С переходом из аморфного в кристаллическое состояние прочность полимера возрастает в 4—6 раз. Прочность и температура размягчения поливинилиденхлорида выше, чем для поливинилхлорида, но вследствие низкой растворимости, малой текучести при. нагревании и низкой температуры разложения поливинилиденхлорид трудно перерабатывать в изделия. Некоторую текучесть, необходимую для формования изделий, полимер приобретает при 185—200 °С, но заметное разложение полимера начинается уже при 130—150°С и значительно усиливается при 200—210 °С. [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология