Sünteetilised kiud. Sünteetiliste kangaste liigid, nende omadused Sünteetiliste kiudude keemilised omadused

Kaasaegsed tehnoloogiad mõjutas kõiki inimelu valdkondi. Võib-olla on tekstiilitööstus kõige ilmekam näide teadusest, mis on igapäevaelu teenistuses. Tänu keemilisele sünteesile on inimene õppinud saama soovitud omadustega kiude. Eristage tehis- ja sünteetilisi kangaid.

Sünteetika on valmistatud teatud keemiliste reaktsioonide käigus saadud polümeeridest. Selle tooraineks on naftatooted, maagaas või kivisüsi. Eriomadustega sünteetilisi kangaid kasutatakse kombinesoonide, ekstreemsete tingimuste kaitseriietuse ja spordivormi valmistamiseks.

Kunstkiude toodetakse tooraine füüsilisel töötlemisel. Sellise kanga kuulsaim näide on viskoos, mida saadakse tselluloosist (puidust).

Sünteetilistest kiududest valmistatud kangastel on looduslike materjalidega võrreldes mitmeid eeliseid ja puudusi.

Sünteetiliste kiudude üldised omadused

Vaatamata nende mitmekesisusele on enamikul tehismaterjalidel ühised omadused. Sünteetiliste kangaste eelised hõlmavad järgmisi omadusi.

• Vastupidavus. Kunstkangastel on suurenenud kulumiskindlus, need ei allu kõdunemisele, kahjurite ja hallitusseente kahjustustele. Spetsiaalne kiudude pleegitamise ja sellele järgneva värvimise tehnoloogia tagab värvipüsivuse. Mõned sünteetiliste kangaste rühmad on päikesevalguse suhtes ebastabiilsed.
• Kergus. Sünteetilised riided kaaluvad palju vähem kui nende looduslikud kolleegid.
• Kuivatage kiiresti. Enamik sünteetilisi kiude ei ima niiskust ega oma vetthülgavaid omadusi, see tähendab, et neil on madal hügroskoopsus.
• Suuremahulise tööstusliku tootmise ja madala toorainehinna tõttu on enamikul kunstlikel kangastel odav. Tootmises saavutatakse kõrge tööviljakus ja madal hind, mis stimuleerib tööstuse arengut. Paljud tootjad kohandavad materjali tehnoloogilisi omadusi vastavalt suurklientide soovidele.

Puudused on tingitud sellest, et tehismaterjal võib elusorganismile halvasti mõjuda.

• Sünteetika kogub staatilist elektrit (elektrifitseerib).
• Võib-olla allergiate esinemine, keemiliste komponentide individuaalne talumatus.
• Enamik kunstkangaid ei ima niiskust hästi - vastavalt ei ima nad higi ja neil on madalad hügieenilised omadused.
• Nad ei lase õhku läbi – see on oluline ka rõivaste ja pesu tootmisel.

Mõnedel sünteetiliste kangaste omadustel võivad olla nii positiivsed kui ka negatiivsed tähendused, olenevalt materjali kasutusviisist. Näiteks kui kangas ei lase õhku läbi, on see teie jaoks ebahügieeniline, kuid sellisest materjalist valmistatud ülerõivad on ebasoodsate ilmastikutingimuste eest kaitsmiseks väga sobivad.

Sünteetiliste kangaste tootmine

Esimesed patendid sünteetiliste kiudude leiutamiseks pärinevad eelmise sajandi 30ndatest. 1932. aastal meisterdati Saksamaal polüvinüülkloriidkiu tootmist. 1935. aastal sünteesiti Ameerika firma DuPont laboris polüamiid. Materjali nimetatakse nailoniks. Selle tööstuslik tootmine algas 1938. aastal ja aasta hiljem kasutati seda laialdaselt tekstiilitööstuses.

NSV Liidus võeti suund keemiateaduse saavutuste laialdasele tutvustamisele 1960. aastatel. Algselt peeti sünteetikat looduslike kangaste odavaks asendajaks, seejärel hakati neid kasutama töörõivaste ja kaitseülikondade valmistamiseks. Teadusliku baasi arenedes hakkasid nad looma kangaid erinevaid omadusi. Uutel polümeeridel on vaieldamatud eelised võrreldes looduslike kangastega: need on kergemad, tugevamad ja vastupidavamad agressiivsele keskkonnale.

Kunst- ja sünteetilised kangad erinevad tootmismeetodi ja tootmise ökonoomika näitajate poolest. Sünteetika tootmiseks kasutatavad toorained on palju odavamad ja kättesaadavamad, mistõttu on just see tööstusharu saanud arenduses prioriteediks. Kiu makromolekulid sünteesitakse madala molekulmassiga ühenditest. Kaasaegsed tehnoloogiad pakuvad etteantud omadustega materjali.

Niidid moodustuvad sulanditest või lahustest. Teatud pikkusega kiudude saamiseks võivad need olla üksikud, komplekssed või kimpude kujul (siis toodetakse neist lõnga). Algsest sünteetilisest massist moodustatakse lisaks niitidele kilematerjale ja stantsitud tooteid (jalatsi- ja rõivaosad).

Sünteetika sordid

Praegu on leiutatud mitu tuhat keemilist kiudu ja igal aastal ilmub uusi materjale. Keemilise struktuuri järgi jagunevad kõik sünteetilised kangad kahte rühma: karboahel ja heteroahel. Iga rühm on jagatud sarnaste füüsiliste ja tööomadustega alarühmadeks.

Süsinikahela sünteetika

Süsinikahelaga sünteetiliste kangaste makromolekuli keemiline ahel koosneb peamiselt süsinikuaatomitest (süsivesinikest). Rühm on jagatud järgmistesse alarühmadesse:

• polüakrüülnitriil;
• polüvinüülkloriid;
• polüvinüülalkohol;
• polüetüleen;
• polüpropüleenist.

Heteroahela sünteetika

Need on sünteetilistest kiududest valmistatud kangad, mille molekulaarne koostis sisaldab lisaks süsinikule ka teiste elementide aatomeid: hapnik, lämmastik, fluor, kloor, väävel. Sellised kandmised annavad originaalmaterjalile täiendavaid omadusi.

Heteroahela rühma sünteetiliste kangaste tüübid:

• polüester;
• polüamiid;
• polüuretaan.

Lycra: polüuretaanist sünteetilised kangad

Kaubandusettevõtetes kasutatavad nimetused: elastaan, lükra, spandex, neolan, dorlastan. Polüuretaanniidid on võimelised pöörduma mehaanilisi deformatsioone (nagu kummi). Elastaan ​​on võimeline venima 6-7 korda, naastes vabalt algsesse olekusse. Sellel on madaltemperatuuriline stabiilsus: kui temperatuur tõuseb +120 °C-ni, kaotab kiud oma elastsuse.

Polüuretaanniite ei kasutata puhtal kujul – neid kasutatakse raamina, kerides ümber teisi kiude. Sellist sünteetikat sisaldav materjal on elastne, hästi veniv, elastne, kulumiskindel, suurepäraselt hingav. Polüuretaanniitidega kangast valmistatud asjad ei kortsu ja säilitavad oma esialgse kuju, on valguskindlad ja säilitavad oma esialgse värvi pikka aega. Kangast ei soovitata tugevalt välja väänata, väänata, venitatud kujul kuivatada.

Kapron: polüamiid sünteetika

Materjal sai oma nime tänu amiidi rühmale, mis on kanga osa. Kapron ja nailon on selle rühma kuulsaimad esindajad. Peamised omadused: suurenenud tugevus, hoiab hästi kuju, ei mädane, kerge. Omal ajal asendas kapron langevarjude valmistamisel kasutatud siidi.

Polüamiidrühma sünteetilistel kiududel on madal vastupidavus kõrgetele temperatuuridele (hakkab sulama +215 ° C juures), need muutuvad valguse ja higi mõjul kollaseks. Materjal ei ima niiskust ja kuivab kiiresti, koguneb ja hoiab halvasti soojust. Sellest on valmistatud naiste sukkpüksid ja retuusid. Kapron ja nailon lisatakse kanga koostisse 10-15%, mis suurendab looduslike materjalide tugevust, ilma et see kahjustaks nende hügieenilisi omadusi. Sellistest materjalidest valmistatakse sokke ja

Muud kaubanimed sünteetilised materjalid polüamiidrühm: anid, perlon, merüül, taslan, jordaania ja helanca.

Velsoft - paks kuhjaga kangas, konkureerib froteega. Sellest õmmeldakse lasteriided, hommikumantlid ja pidžaamad, majapidamistarbed (rätikud ja tekid). Materjal on puudutusele meeldiv, hingav, ei kortsu, ei tõmbu kokku, ei valgu. Pestav, kuivab kiiresti. Trükitud muster ei tuhmu aja jooksul.

Lavsan: polüesterkiud

Polüestersünteetika on suurendanud elastsust, kulumiskindlust, sellest valmistatud kangad ei tõmbu kokku, ei kortsu ja hoiavad hästi oma kuju. Peamine eelis võrreldes teiste sünteetiliste kangaste rühmadega on suurenenud kuumakindlus (talub üle +170 ° C). Materjal on kõva, ei ima niiskust, ei kogu tolmu, ei pleegi päikese käes. Puhtal kujul kasutatakse seda kardinate ja kardinate valmistamiseks. Segus kleidi- ja ülikonnakangaste valmistamisel kasutatavate, samuti mantlimaterjalide ja polüesterkiud tagab kulumis- ja kortsumiskindluse ning looduslikud niidid põhjustavad hügieeni, mida sünteetilistel kangastel ei ole. Polüestermaterjalidest kangaste nimetused: lavsan, polüester, terüleen, trevira, tergal, diolen, dacron.

Fliis on sünteetiline pehme polüestrist kangas, mis on välimuselt sarnane lambavillaga. Fliisist riided on pehmed, kerged, soojad, hingavad, elastsed. Materjal on kergesti pestav, kuivab kiiresti ja ei vaja triikimist. Fliis ei põhjusta allergiat, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt lasterõivaste valmistamisel. Aja jooksul kangas venib ja kaotab oma kuju.

Polüsatiin on valmistatud puhtast polüestrist või kombineerituna puuvillaga. Materjal on tihe, sile ja kergelt läikiv. Kuivab kiiresti, ei tõmbu kokku, ei kulu, ei pudene. Seda kasutatakse voodipesu, majapidamistarvete (kardinad, laudlinad, mööblipolster), koduriiete, lipsude ja sallide valmistamiseks. Tänapäeval väga populaarne voodilinad 3D mustriga on valmistatud polüsatiinist.

Akrüül: polüakrüülnitriilmaterjalid

Mehaaniliste omaduste poolest on see lähedane villakiududele, mistõttu akrüüli nimetatakse mõnikord ka "kunstvillaks". Sünteetika on vastupidav päikesevalgusele, see on kuumakindel, hoiab suurepäraselt oma kuju. Ei ima niiskust, kõva, elektrifitseeritud, hõõrdunud.

Seda kasutatakse koos villaga mööbliriide, lastemadratsite, ülerõivaste õmblemise ja kunstkarusnaha valmistamisel. Akrüül ei kleepu, mistõttu on see asendamatu lisand villasele kudumislõngale. Kombineeritud lõngast asjad venivad vähem, on vastupidavamad ja kergemad.

Polüakrüülnitriilmaterjalide kaubanimetused: akrüül, nitron, kashmilon, dralon, dolan, orlon.

Spektrid ja dünema: polüolefiinkiud

Selles rühmas eristatakse polüetüleeni ja kõige kergemat sünteetikat, polüolefiinmaterjalid ei vaju vees, neid iseloomustab madal hügroskoopsus ja hea soojusisolatsiooni omadused, on kiu venivus peaaegu null. Neil on madala temperatuuri stabiilsus - kuni +115 °С. Neid kasutatakse kahekihiliste materjalide loomisel, spordi- ja kalastusriiete, filtri- ja polstrimaterjalide, presendi, vaipade õmblemisel. Kombinatsioonis looduslike kiududega – aluspesu ja sukatoodete tootmiseks.

Kaubanimed: spekter, dynema, tekmilon, herculon, ulstrene, leitud, meraklon.

PVC sünteetilised kangad

Materjali iseloomustab kõrge vastupidavus keemiliselt agressiivsetele ainetele, madal elektrijuhtivus ja ebastabiilsus temperatuurimõjude suhtes (hävib 100°C juures). Pärast kuumtöötlemist kahaneb.

Puhtal kujul valmistatakse sellest kaitseriietust. Selle abil saadakse tihe sünteetiline kangas - tehakse ka kunstnahka, kunstkarusnahka ja vaipu.

Kaubanimed: teviron, kloor, vignon.

Polüvinüülalkoholi kiud

Sellesse rühma kuuluvad vinool, mtilan, vinylon, curalon, vinalon. Neil on kõik sünteetika eelised: vastupidavad, kulumiskindlad, vastupidavad valguse ja temperatuuri mõjudele. Venitatavuse ja elastsuse osas on neil keskmised näitajad. Iseloomulik omadus- imavad hästi niiskust, selle rühma sünteetilistest kangastest valmistatud toodetel on kõrge hügroskoopsus, mis on võrreldav puuvillatoodete omadustega. Vee mõjul vinool pikeneb ja kahaneb veidi, selle tugevus väheneb. Võrreldes teiste keemiliste kiududega on see keemilisele rünnakule vähem vastupidav.

Vinooli kasutatakse rõivaste, aluspesu valmistamiseks, koos puuvilla ja viskoosiga - sukatoodete tootmiseks. Materjal ei rullu, ei pühi, on meeldiva läikega. Veinitoodete puuduseks on see, et need määrduvad kiiresti.

Mtilani kasutatakse kirurgiliste õmbluste valmistamiseks.

Erinevate kiudude kombinatsioon annab huvitavaid tehnoloogilisi omadusi. Ilmekas näide on tänapäeval laialt tuntud mikrokiud. See on valmistatud nailoni ja polüesterkiudude kombinatsioonist. Mikrokiud ei rullu, ei eraldu, on kõrge hügroskoopsusega ja kuivab kiiresti. Seda kasutatakse silmkoeliste ja lausriide tootmiseks. Olenevalt kiu paksusest ja selle modifikatsioonist on lõpptoote pehmus ja kulumiskindlus erinev. Mikrofiiber ei ole segatud teiste kiududega, toodete hooldamine on ülilihtne – nad ei karda pesu, keemilist puhastust ja temperatuuri mõjusid. Tänu paljudele õhupoorid, kangas aitab hoida optimaalset kehatemperatuuri, kuid samas kaitseb suurepäraselt tuule eest. Mikrofiibrit kasutatakse spordi- ja ülerõivad, kodutekstiilid, salvrätikud ja puhastuskäsnad.

Nagu näete, kasutatakse keemiliselt sünteesitud kiude laialdaselt kergetööstuskaupade tootmisel. Nendest valmistatakse spordirõivaid ja kombinesoone, mööbli- ja siseviimistluskangaid, tervet valikut igapäevarõivaid: aluspesust mantli- ja kunstkarusnaha materjalideni. Kaasaegsetel kangastel on mitmeid eelkäijatele kättesaamatud eeliseid: need võivad olla hügroskoopsed, "hingavad" ja hoiavad hästi soojust. Erinevate kiudude kombineerimine ühes niidis, samuti mitmekihiliste kangaste loomine võimaldavad tootjatel täielikult vastata kaasaegse maailma nõudmistele.

Sünteetiline kiude nimetatakse kiududeks, mille saamisel toimub lihtsate molekulide süntees. Sünteetiliste kiudude hulka kuuluvad: lavsan, nitron, kapron, kloor, vinool, polüetüleen, polüpropüleen ja muud kiud. Sõltuvalt toorainest saadakse järgmised polümeerid: polüamiid, polüester, polüakrüülnitriil, polüvinüülkloriid, polüvinüülalkohol, polüuretaan. Keemilise kiu loomise eripäraks on see, et moodustumise protsess on samal ajal selle ketramine.

Polüamiidkiud. Kõige laialdasemalt kasutatav polüamiid kapron kiudaineid. Kapronkiu tootmise esialgne tooraine on benseen ja fenool(söe töötlemise tooted). Töödeldud keemiatehastes kaprolaktaan. Kapronvaiku töödeldakse kapronolaktaanist. See on sulatis, mis surutakse läbi matriitsi pilu ja väljub õhukeste vooludena, mis õhuga puhumisel tahkuvad. Ühel masinal võib olla 60–100 stantsi. Olenevalt keemilise kiu tüübist on ketrusel erinev arv erineva suurusega auke. Kiud venitatakse, keeratakse, töödeldakse kuum vesi konstruktsiooni kinnitamiseks. Samuti on välja töötatud meetodid õõnsa nailonkiu tootmiseks, mis on vormitud ja hästi kokkutõmbuv. Seda kasutatakse kangaste, kudumite, õmblusniitide ja tehnilistel eesmärkidel valmistamiseks. Tootmisprotsessid anida ja enanthe sarnane kapronkiu valmistamisega.

Omadused polüamiidkiud: kergus, elastsus, kõrge tõmbetugevus, kõrge keemiline vastupidavus, külmakindlus, vastupidavus mikroorganismidele ja hallitusele. Kiud lahustuvad kontsentreeritud hapetes ja fenoolis.

Põlevad sinaka leegiga kiud, moodustades lõpus sulanud pruuni palli.

kuulub polüamiidile siid- mida kasutatakse heledate kleidi- ja pluusikangaste valmistamiseks ning megaloop- keemiliselt modifitseeritud kiud, hügroskoopne, vastupidav, kulumiskindel, annab kangale suurenenud sädeleva läike. Polüamiidprofiiliga niit - trilobaalne kasutatakse sarnaste siiditüüpi kangaste jaoks välimus looduslikule siidile.

polüesterkiud. Lavsan toodetud nafta rafineerimistehaste toodetest. Ei muuda oma omadusi märjana.

Omadused lavsani kiud: need on kerged, elastsed, koikindlad, lagunemiskindlad, hapete ja leeliste poolt hävitatud, hügroskoopsus on väga madal 0,4%. Märgkuumtöötluse ajal hoitakse temperatuuri 140ºС. Leekile viimisel sulab lavsan, seejärel põleb aeglaselt kollase suitsuse leegiga.

Polüuretaankiud. Nende enda järgi füüsikalised ja mehaanilised omadused viitab elanomeeridele, s.o. on kõrge elastsuse taastumise määr. Katkene pikenemine 600% - 800%. Koormuse eemaldamisel taastub elastsus kohe 90% ja minuti pärast - 95%. Need kiud on madala hügroskoopsusega - 1 - 1,5%, kuumakindlad, kulumiskindlad, hästi värvitud. Neid kasutatakse kudumite, spordikorsettide teipide ja meditsiiniliste elastsete toodete valmistamiseks.

Polüakrüülnitriin kiud(PAN). Nitroon Seda toodetakse söe, nafta ja gaasi töötlemise saadustest. Puudutades pehmem ja siidisem kui lavsan ja kapron. Tugevus on rohkem kui kaks korda väiksem kui nailon- ja lavsanikiudude tugevus. Katkene venivus 16 - 22%, hügroskoopsus 1,5%.

Nitronis on mitmeid väärtuslikke omadused: vastupidav mineraalhapetele, leelistele, keemilise puhastuse orgaanilistele lahustitele, vastupidav bakteritele, hallitusele, ööliblikatele. Kuumakaitseomaduste poolest on nitron parem kui villane. Temperatuuril 200–250 ° C nitroon pehmeneb. See põleb ereda suitsuse leegiga sähvatustega.

Polüvinüülkloriidkiud (PVC). Kloor valmistatud etüleenist või atsetüleenist. Omab vastupidavust vee, hapete, leeliste, oksüdeerivate ainete toimele, ei lagune, ei anna läiget.

Vastavalt kuumakaitsele omadused ei jää alla villale. Tugevus märjas olekus ei muutu, sellel on madal vastupidavus kergele ilmale. Märg kuumtöötlus - 70%. Puuduseks on madal kuumakindlus. Kloor ei põle, ei toeta põlemist; Kloor on elektrifitseeritud, seetõttu kasutatakse seda meditsiinilise aluspesu, samuti reljeefsete siidkangaste, kunstkarusnaha ja tööriiete kangaste (kalurid, metsamehed, tuletõrjujad jne) saamiseks.

Vastupidavus agressiivsele keskkonnale, kõrge mehaaniline tugevus, elastsus ja muud väärtuslikud omadused on muutnud sünteetilised kiud kaasaegses tekstiilitootmises asendamatuks.

Lugemisaeg: 4 minutit

Mõnda looduslikku tsellulooskiudu töödeldakse ja töödeldakse konkreetsetel eesmärkidel. Tuntud kiud nagu viskoos, atsetaat jne saadakse erinevate looduslike polümeeride töötlemisel.

Esimestes välja töötatud ja toodetud tehiskiududes kasutati looduslikku päritolu polümeere, täpsemalt tselluloosi, mis on Eestis suurtes kogustes saadaolev tooraine. taimestik.

Tselluloos on looduslik polümeer, mis moodustab kogu taimestiku elusrakud. See on süsinikuringe keskmes olev materjal ning planeedi kõige rikkalikum ja taastuv biopolümeer.

Puuvill lehed ja puidumass, viskoos, vask ammoonium siid, tselluloosatsetaat (sekundaarne ja triatsetaat), polünoos, kõrge märgmooduliga (HMW) kiud.

• Tselluloos on üks paljudest looduses leiduvatest polümeeridest.
• Puit, paber ja puuvill sisaldavad tselluloosi. Tselluloos on suurepärane kiudaine.
• Tselluloos koosneb korduvatest monomeerse glükoosi ühikutest.
• Kolme tüüpi regenereeritud tsellulooskiud on viskoos, atsetaat ja triatsetaat, mis on saadud lühikeste puuvillakiudude, mida nimetatakse linteriteks, rakuseintest.
• Näiteks paber on peaaegu puhas tselluloos.

Viskoos

Sõna "viskoos" kasutati algselt kõigi tselluloosist valmistatud kiudude kohta ja seepärast sisaldas see tselluloosatsetaatkiude. Viskoosi määratlust kirjeldati aga 1951. aastal ja see hõlmab nüüd tekstiilkiude ja regenereeritud tselluloosist koosnevaid kiude, välja arvatud atsetaat.

• Viskoos on regenereeritud tsellulooskiud.
• See on esimene keemiline kiud.
• Sellel on sakiline ümmargune kuju ja sile pind.
• Märjana kaotab viskoos 30-50% oma tugevusest.
• Viskoos moodustub looduslikest polümeeridest ja ei ole seetõttu sünteetiline kiud, vaid kunstlik regenereeritud tsellulooskiud.
• Kiudu müüakse viskoosina.
• Viskooskiududel on kaks peamist sorti, nimelt viskoos ja vask ammoonium.

Atsetaat

Tuletiskiud, milles kiudu moodustav aine on tselluloosatsetaat. Atsetaat saadakse tselluloosist puidumassist tselluloosi rafineerimisel äädikhappe ja äädikhappe anhüdriidiga väävelhappe juuresolekul.

Atsetaatkiu omadused:

• Luksuslik puudutusele ja välimusele
• Lai valik värve ja läikeid
• Suurepärane drape ja pehmus
• Suhteliselt kiiresti kuivav
• Vastupidav kokkutõmbumisele, ööliblikatele ja jahukastele

Atsetaadi jaoks on välja töötatud spetsiaalsed värvained, kuna see ei aktsepteeri tavaliselt puuvilla ja viskoosi jaoks kasutatavaid värvaineid.

Atsetaatkiud on valmistatud kiud, milles kiudu moodustav aine on tselluloosatsetaat. Tselluloosi eetrid triatsetaat ja atsetaat moodustuvad puuvillase lintrite või puidumassi atsetüülimisel, kasutades äädikhappe anhüdriidi ja happekatalüsaatorit äädikhappes.

Atsetaat- ja triatsetaatkiud on välimuselt väga sarnased ühtlase tugevusega viskoosiga. Elemendid ja triatsetaadid on mõõdukalt jäigad kiud ja neil on hea painde- ja deformatsioonikindlus, eriti pärast kuumtöötlust.

Atsetaadi ja triatsetaadi kulumiskindlus on halb ja neid kiude ei saa kasutada rakendustes, mis nõuavad suurt kulumis- ja kulumiskindlust; nende kiudude kulumiskindlus on aga suurepärane. Kuigi atsetaat ja triatsetaat on mõõdukalt imavad, ei saa nende imendumist võrrelda puhaste tsellulooskiududega. Puudutades on atsetaatkangad mõnevõrra pehmemad ja painduvamad kui triatsetaat. Mõlema kiu kangastel on suurepärased drapeeringud. Atsetaat- ja triatsetaatkangad on meeldiva välimusega ja suure läikega, kuid nende kangaste läiget saab muuta matistamisaine lisamisega.

Nii atsetaat kui ka triatsetaat on vastuvõtlikud mitmete kodukeemia rünnakutele. Atsetaati ja triatsetaati ründavad tugevad happed ja alused ning oksüdeerivad pleegitusained. Atsetaadil on päikesevalguse suhtes vaid väike vastupidavus, samas kui triatsetaadi päikesekindlus on suurem. Mõlemal kiul on hea kuumakindlus allpool nende sulamistemperatuure.

Atsetaati ja triatsetaati ei saa värvida tsellulooskiudude jaoks kasutatavate värvainetega. Neid kiude saab mõõdukal kuni kõrgel temperatuuril rahuldavalt värvida dispergeeritud värvainetega, andes kargeid ja erksaid toone. Atsetaat ja triatsetaat kuivavad kiiresti ja neid saab keemiliselt puhastada.

tehiskiud. Keemiliste kiudude hulgas on toodangu osas esikohal kunstlik viskooskiud. Peamine aine viskooskiu tootmiseks on puidumass ja odavad kemikaalid. Viskooskiu eeliseks on selle tootmise ja töötlemise kõrge majanduslik efektiivsus. Seega on 1 kg viskooslõnga valmistamisel tööjõukulud 2–3 korda väiksemad kui sama puuvillasest lõnga valmistamise kulud ja 4,5–5 korda väiksemad kui 1 kg villase lõnga valmistamisel.

Viskooskiudu toodetakse erineva pikkuse ja paksusega. Viskoossiidi elementaarkiu paksus on 0,5–0,2 tex.

Viskooskiududel on piisav tugevus, kuid märjana langeb nende tugevus 50-60%. Nende puuduseks on kahanemisvõime, s.t. pikkuse kokkutõmbumine, eriti pärast toodete pesemist.

Nendel kiududel on kõrged hügieenilised omadused, kuna neid iseloomustab võime niiskust hästi imada. Viskooskiud on kuumakindlad.

Kuumutamisel nad ei pehmene ja taluvad kuumutamist ilma hävitamiseta kuni 150 °. Kõrgematel temperatuuridel (175-200°) algab kiudude lagunemise protsess.

Täiustatud omadustega viskooskiude nimetatakse polünoosiks. Oma omaduste poolest on need lähedased puuvillakiule.

Puuvilla või puidumassi baasil saadakse muid tehiskiude - vasest ammoniaaki ja atsetaadi.

Vask-ammoniaagikiud meenutab oma omadustelt viskooskiudu. Seda toodetakse väikestes kogustes, kuna selle tootmine on palju kallim kui muude keemiliste kiudude tootmine. Seda kasutatakse peamiselt villasegudes.

Atsetaatkiude on kahte tüüpi: diatsetaat ja triatsetaat. Diatsetaatkiude nimetatakse tavaliselt atsetaatkiududeks. Atsetaatkiududel on piisav tugevus. Nende purunemispikenemine on 18-25%. Atsetaatkiu tõmbetugevus märjas olekus väheneb 40-50% ja triatsetaadi tõmbetugevus 10-15%. Atsetaatkiud neelab umbes 6,5% niiskust ja triatsetaat - mitte rohkem kui 1-1,5%.

Atsetaatkiud asuvad oma omadustelt tehis- ja sünteetiliste kiudude vahel.

Erinevalt viskoosist on atsetaatkiud termoplastsed ja hakkavad deformeeruma temperatuuril 140-150 °.

Viskoosiga segatud atsetaatkiudude kasutamine võib oluliselt vähendada toodete kortsumist. Atsetaatkiude ei värvita viskooskiudude värvimiseks kasutatavate värvidega, seega võimaldab viskooskiududega segatud atsetaatkiudude kasutamine luua erinevaid värviefekte, ilustada kanga esipinda.

Muudest tehiskiududest kasutatakse kangaste tootmisel klaasi ja metalli; metallniite kasutatakse kangastele erinevate dekoratiivsete efektide andmiseks; neid nimetatakse alunit, lurex, metlon jne.

Sünteetilised kiud. Sünteetilistest kiududest kasutatakse enim polüamiidkiude, mille hulka kuuluvad nailon, aniid, enant ja muud kiud. Meie riigis on polüamiidkiudude hulgas esikohal nailonkiud. Selle saamiseks kasutatakse kaprolaktaamvaiku, mis saadakse suhteliselt lihtsatest orgaanilistest ainetest keemilise sünteesi teel.

Polüamiidkiududel on mitmeid väärtuslikke omadusi: kõrge tõmbetugevus, vastupidavus ja erakordne kulumiskindlus.

Polüamiidkiudude eeliseks on nende kõrge kulumiskindlus ja korduvad deformatsioonid.

Sünteetilised kiud

Inimkond on tuhandeid aastaid kasutanud oma vajadusteks nii taimset (lina, puuvill, kanep) kui ka loomset (vill, siid) päritolu looduslikke kiude. Lisaks kasutati ka mineraalseid materjale, näiteks asbesti.

Nendest kiududest valmistatud kangaid kasutati riiete, tehniliste vajaduste jms valmistamiseks.

Maailma rahvastiku kasvu tõttu on looduslikest kiududest vähemaks jäänud. Seetõttu tekkis vajadus nende asendajate järele.

Esimese katse kunstsiidi hankimiseks tegi prantslane Audemars 1855. aastal nitrotselluloosi baasil. 1884. aastal töötas prantsuse insener G. Chardonnay välja kunstkiu - nitrosiidi - saamise meetodi ja alates 1890. aastast korraldati laialdane kunstsiidi tootmine nitraadimeetodil koos keermete moodustamisega ketruskettide abil. Eriti tõhus oli XIX sajandi 90ndatel alanud töö. siidi tootmine viskoosist. Hiljem kasutati seda meetodit kõige laialdasemalt ja praegu moodustab viskoossiid ligikaudu 85% maailma keemiliste kiudude toodangust. 1900. aastal toodeti maailmas viskoossiidi 985 tonni, 1930. aastal umbes 200 tuhat tonni ja 1950. aastal ulatus viskoossiidi tootmine peaaegu 1600 tuhande tonnini.

1920. aastatel hakati tootma atsetaatsiidi (tselluloosatsetaadist). Välimuselt on atsetaatsiid peaaegu eristamatu looduslikust siidist. See on kergelt hügroskoopne ja erinevalt viskoossiidist ei kortsu. Atsetaatsiidi kasutatakse elektrotehnikas laialdaselt isolatsioonimaterjalina. Hiljem avastati meetod ülitugevate atsetaatkiudude saamiseks (1 cm 2 ristlõikega nöör talub 10 tonni koormust).

Tuginedes keemia arengule kogu 20. sajandi jooksul. NSV Liidus, Inglismaal, Prantsusmaal, Itaalias, USA-s, Jaapanis ja teistes riikides loodi võimas tehiskiutööstus.

Esimese maailmasõja eelõhtul toodeti maailmas vaid 11 tuhat tonni kunstkiudu ja 25 aastat hiljem lükkas kunstkiu tootmine tagasi loodusliku siidi tootmise. Kui 1927. aastal toodeti viskoos- ja atsetaatsiidi umbes 60 tuhat tonni, siis 1956. aastal ületas tehis-viskoos- ja atsetaatkiudude toodang üle 2 miljoni tonni.

Looduslike, tehis- ja sünteetiliste kiudude erinevus on järgmine. Looduslikud (looduslikud) kiud on täielikult looduse enda loodud, kunstkiud on valmistatud inimese kätega ja sünteetilised kiud on inimese loodud keemiatehastes. Sünteetiliste kiudude sünteesil lihtsamatest ainetest saadakse keerukamad makromolekulaarsed ühendid, samas kui kunstlikud materjalid tekivad palju keerukamate molekulide hävimise tõttu (näiteks tselluloosi molekulid metüülalkoholi tootmisel puidu kuivdestilleerimisel).

Nailoni, esimese sünteetilise kiu, avastas 1935. aastal Ameerika keemik W. Carothers. Carothers töötas algul raamatupidajana, kuid tundis hiljem huvi keemia vastu ja astus õppima Illinoisi ülikooli. Juba kolmandal kursusel määrati ta keemia loengut pidama. 1926. aastal valis Harvardi ülikool ta orgaanilise keemia professoriks.

1928. aastal toimus Carothersi saatuses järsk pööre. Suurim keemiakontsern Dupont de Nemours kutsus ta orgaanilise keemia laboratooriumi juhatajaks. Tema jaoks loodi ideaalsed tingimused: suur kollektiiv, moodsaim aparatuur, vabadus uurimisteemade valikul.

Selle põhjuseks oli asjaolu, et aasta varem oli kontsern vastu võtnud teoreetiliste uuringute strateegia, uskudes, et lõppkokkuvõttes toovad need olulist praktilist kasu ja seega kasumit.

Ja nii see juhtuski. Carothersi labor, mis uurib monomeeride polümerisatsiooni, saavutab pärast kolmeaastast rasket tööd silmapaistva edu – saadakse kloropreeni polümeer. Sellest lähtuvalt alustas DuPont kontsern 1934. aastal ühe esimese sünteetilise kummi tüübi – polükloropreeni (neopreeni) – tööstuslikku tootmist, mis oma omadustelt suudab edukalt asendada nappi looduslikku kautšuki.

Carothers pidas oma uurimistöö peamiseks eesmärgiks aga sünteetilist ainet, millest saaks kiudaineid. Harvardi ülikoolis õpitud polükompensatsioonimeetodit kasutades sai Carothers 1930. aastal etüleenglükooli ja sebatsiinhappe koostoime tulemusena polüestri, mis, nagu hiljem selgus, oli kergesti kiududeks tõmmatud. See oli juba suur saavutus. Kuid praktilise rakendamise see aine ei saanud olla, kuna see oli kuuma veega kergesti pehmeks muutunud.

Edasised arvukad katsed saada kaubanduslikku sünteetilist kiudu olid ebaõnnestunud ja Carothers otsustas selles suunas töötamise lõpetada. Kontserni juhtkond nõustus programmi sulgemisega. Keemiaosakonna juhataja oli aga sellele tulemusele vastu. Suurte raskustega veenis ta Carothersit uurimistööd jätkama.

Mõeldes ümber oma töö tulemusi, otsides uusi võimalusi selle jätkamiseks, juhtis Carothers tähelepanu hiljuti sünteesitud polümeeridele, mis sisaldasid molekulis amiidrühmi – polüamiide. See valik osutus äärmiselt viljakaks. Katsed on näidanud, et teatud polüamiidvaigud, mis on pressitud läbi õhukesest meditsiinilisest süstlast valmistatud ketruse, moodustavad filamente, millest saab valmistada kiudu. Uute vaikude kasutamine tundus väga paljulubav.

Pärast uusi katseid said Carothers ja tema abilised 28. veebruaril 1935 polüamiidi, millest oli võimalik toota tugevat, elastset, elastset, veekindlat kiudu. Seda vaiku, mis eraldati heksametüleendiamiini ja adipiinhappe reaktsiooni tulemusena, millele järgnes saadud soola (AG) kuumutamine vaakumis, nimetati "polümeeriks 66", kuna algproduktid sisaldasid 6 süsinikuaatomit. Kuna nad töötasid selle polümeeri loomisega samaaegselt New Yorgis ja Londonis, nimetati sellest saadud kiudu "nailoniks" - nende linnade algustähtede järgi. Tekstiilieksperdid tunnistasid, et see sobib lõnga kaubanduslikuks tootmiseks.

Järgmise kahe aasta jooksul arenesid DuPonti teadlased ja insenerid laboris tehnoloogilised protsessid polümeeri vahesaaduste ja nailonlõnga tootmist ning kavandas keemiakatsetehase.

16. veebruaril 1937 patenteeriti nailon. Pärast paljusid katsetsükleid saadi 1937. aasta aprillis sukkade katsepartii jaoks kiudaineid. 1938. aasta juulis lõpetati eksperimentaalettevõtte ehitus.

29. aprillil 1937, kolm päeva pärast seda, kui Carothers sai 41-aastaseks, suri ta kaaliumtsüaniidi tarvitades. Silmapaistvat teadlast kummitas kinnisidee, et ta ei saavutanud teadlasena edu.

Nailoni väljatöötamine maksis 6 miljonit dollarit, mis on rohkem kui ühegi teise avaliku kasutusega toote puhul. (Võrdluseks: USA kulutas televisiooni arendamiseks 2,5 miljonit dollarit.)

Väliselt meenutab nailon looduslikku siidi ja läheneb sellele keemiliselt. Siiski on nailonkiud oma mehaanilise tugevuse poolest umbes kolm korda parem viskoossiidist ja looduslikust - peaaegu kaks korda.

DuPont on pikka aega kaitsnud nailoni tootmisprotsessi saladust. Ja isegi ta tegi selleks vajaliku varustuse. Nii töötajad kui ka kaupade hulgimüüjad sõlmisid tingimata mitteavaldamise lepingu "nailonsaladuste" kohta.

Esimene kaubanduslik toode, mis turule jõudis, olid nailonist harjastega hambaharjad. Nende vabastamine algas 1938. aastal. Nailonsukki demonstreeriti 1939. aasta oktoobris ja 1940. aasta algusest hakati Wilmingtonis tootma nailonkiudu, mille kudumisvabrikud sukkade valmistamiseks ostsid. Tänu kaubandusettevõtete vastastikusele kokkuleppele ilmusid konkureerivate tootjate sukad turule samal päeval: 15. mail 1940. aastal.

Nailontoodete masstootmine algas alles pärast II maailmasõda, 1946. aastal. Ja kuigi sellest ajast on ilmunud palju teisi polüamiide ​​(kapron, perlon jne), kasutatakse nailonit tekstiilitööstuses endiselt laialdaselt.

Kui 1939. aastal toodeti maailmas nailoni vaid 180 tonni, siis 1953. aastal ulatus see 110 tuhande tonnini.

Nailonplasti kasutati 1950. aastatel väikeste ja keskmise suurusega laevade propellerite tootmiseks.

XX sajandi 40-50ndatel. ilmusid ka muud sünteetilised polüamiidkiud. Nii et NSV Liidus oli kapron kõige levinum. Selle tootmise tooraineks on kivisöetõrvast toodetud odav fenool. 1 tonnist fenoolist saab umbes 0,5 tonni vaiku ja sellest saab teha nailonit koguses, millest piisab 20–25 tuhande paari sukkideks. Kapronit saadakse ka nafta rafineerimistoodetest.

1953. aastal viidi NSV Liidus esimest korda maailmas läbi katsemastaabis polümerisatsioonireaktsioon etüleeni ja süsiniktetrakloriidi vahel ning saadi esialgne toode enantkiu tööstuslikuks tootmiseks. Selle tootmisskeemi töötas välja teadlaste meeskond, mida juhtis A. N. Nesmeyanov.

Põhiliste füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste poolest ei jäänud enant mitte ainult teistele teadaolevatele polüamiidkiududele alla, vaid ületas ka paljudes aspektides nailonit ja nailonit.

50ndatel ja 60ndatel. eelmisel sajandil hakati tootma polüester, polüakrüülnitriil sünteetilisi kiude.

Polüesterkiud on moodustatud polüetüleentereftalaadi sulatisest. Neil on suurepärane kuumakindlus, säilitades 50% tugevuse 180 °C juures, on leegiaeglustavad ja ilmastikukindlad. Vastupidav lahustitele ja kahjuritele: koid, hallitusseened jne. Polüesterniiti kasutatakse konveierilintide, veorihmade, trosside, purjede, kalavõrkude, voolikute valmistamisel, rehvide alusena. Monofilamenti kasutatakse paberimasinate võrgu, reketipaelte tootmiseks. Tekstiilitööstuses kasutatakse polüesterkiududest valmistatud niiti kudumite, kangaste jms valmistamiseks. Lavsan kuulub polüesterkiudude hulka.

Polüakrüülnitriilkiud on omadustelt sarnased villaga. Nad on vastupidavad hapetele, leelistele, lahustitele. Neid kasutatakse ülerõivaste, vaipade, ülikondade valmistamiseks. Puuvilla- ja viskooskiuga segus kasutatakse polüakrüülnitriilkiude linade, kardinate ja presendi valmistamiseks. NSV Liidus toodeti neid kiude kaubanime Nitron all.

Paljud sünteetilised kiud valmistatakse polümeeri sulami või lahuse surumisel läbi 50–500 mikromeetrise läbimõõduga ketrustorude külma õhu kambrisse, kus niidid tahkuvad ja muutuvad kiududeks. Poolile keritakse pidevalt moodustatud niit.

Atsetaatkiud tahkestatakse lahusti aurustamiseks kuumas õhus, viskooskiud aga tahkestatakse sadevannides spetsiaalsete vedelate reaktiividega. Kiudude venitamist rullidel kasutatakse moodustamise ajal selleks, et ahelpolümeeri molekulid saaksid selgema korra.

Kiudude omadusi mõjutavad erinevad meetodid: muutes ekstrusioonikiirust, vannis olevate ainete koostist ja kontsentratsiooni, muutes ketruslahuse, vanni või õhukambri temperatuuri, muutes stantsi ava suurust.

Kiu tugevusomaduste oluline tunnus on katkemispikkus, mille juures kiud puruneb oma raskusjõu toimel.

Loodusliku puuvillakiu puhul varieerub see 5–10 km, atsetaatsiidi puhul 12–14, loodusliku puhul 30–35, viskooskiu puhul kuni 50 km. Polüestritest ja polüamiididest valmistatud kiududel on suurem tugevus. Seega küünib nailonis purunemispikkus 80 km-ni.

Sünteetilised kiud on paljudes valdkondades asendanud looduslikud kiud. Nende toodangu kogumaht on peaaegu võrdne.