Файл: Щеголев Н.В. Полимер вездесущий.pdf

Высокую химическую стойкость фторлону придали атомы фтора, входящие в состав полимера, из которого сделано это замеча­ тельное волокно.

Ткани из волокна фторлон нашли при­ менение в ряде областей специальной техники.

Окинув взором мир химических волокон, мы убеждаемся, что какие бы ни были высо­ кие требования к их качеству, современная химия способна создать материалы, удовлет­ воряющие практически любому требованию техники сегодняшнего дня. И не только се­ годняшнего,— в лабораториях разрабаты­ ваются волокна будущего. Но ученые решают эту проблему не поисками универсального волокна, а созданием обилия волокон с це­ левыми областями применения.

БУДУЩЕЕ

ВОЛОКНА

Успехи современной химии полимеров будут широко использованы при улучшении качества волокна, для придания им новых замечательных свойств.

Вы, вероятно, обращали внимание на то, что окраска некоторых синтетических тка­ ней не бывает такой яркой, как ситцев, са­

132

тинов, штапельного полотна? Секрет в том, что молекулам красителя на химическом волокне очень трудно удержаться. У этого волокна в отличие от хлопка, шерсти нет особых групп, способных удержать краси­ тель. А раз нет —их нужно специально со­ здать. И вот методами химической прививки это удалось сделать.

Прививка полиоксиэтиленовых «ветвей» к волокну лавсан помогла улучшить егоокрашиваемость и сделать его гигроскопичным, что необходимо для изготовления из лавса­ на различных швейных изделий.

Используя для прививки «ветви» различ­ ных полимеров, чередуя «ветви» в том или ином порядке, изменяя их количество и раз­ мер, исследователь получает возможность создать волокно нужных ему свойств и ка­ честв.

Большое будущее у волокон из блокполимеров — их макромолекулы состоят из поли­ меров разных видов. Изменение химическо­ го строения самой полимерной цепи приво­ дит к новым свойствам химических волокон. А если провести прививку к блокполимерам, то это даст новые качества, новые свойства, новые волокна. Действительно, будущее во­ локон в их многообразии.

Помимо прививок, есть и другие приемы придания новых свойств волокнам.

Обычно непосвященный читатель, услы­ шав о радиоактивном излучении, вспоминает ужасы Хиросимы, взрывы атомных и водо­ родных бомб, лучевую болезнь, многие ты­

133

сячи убитых и искалеченных людей. Это и понятно. Простому человеку любой страны ненавистно такое использование величайше­ го открытия человечества. Энергия атома должна служить мирным целям, — на элект­ ростанциях, д \я двигателей ледоколов, океан­ ских и космических кораблей, в медицине...

В скором времени и химики в производст­ ве синтетических волокон будут широко ис­ пользовать радиоактивные излучения.

Лабораторными исследованиями установ­ лено, что 7 -лучи, лучи Рентгена, нейтроны, а-частицы и другие осколки деления атом­ ного ядра, попадая в полимерное вещество, вызывают в нем некоторые изменения. В по­ лимере наблюдается сшивка макромолекул, происходит перестройка химических связей, в молекулах возникают возбужденные уча­ стки— активные центры, которые могут явиться местом образования новых цепей. Все это и будет использовано учеными.

Волокна из «¡сшитого» полимера станут практически нерастворимыми, значительно повысится их прочность, температура плав­ ления. Например, полиэтилен высокого дав­ ления можно будет нагревать до 250°С без каких-либо видимых изменений. Необлученный же полимер при температуре немногим больше 100°С начинает уже размягчаться.

Много трудностей придется преодолеть ученым на этом пути, много встретится им, казалось бы, неразрешенных задач. Но их ждут и творческие удачи, ждет радость но­ вых открытий,

134

Много нового предстоит сделать и в со­ вершенствовании самой технологии синтети­ ческого волокна.

Получая капроновое волокно, мономер (капролактам) сначала полимеризуют и толь­ ко после этого из него вытягивают нити. Во­ локно орлон обычно получают из ^п роц ен т­ ных растворов готового уже полиакрилонит­ рила в дорогостоящих растворителях.

В обоих случаях из мономера сначала по­ лучают полимер, а затем только нить. А нель­ зя ли мономер сразу превратить в готовое волокно, проводя полимеризацию во время формования нити? Экономически это было бы очень выгодно, так как становятся не­ нужными многие технологические операции.

Работами последних лет показана воз­ можность осуществления этого процесса. Правда, есть еще не решенные проблемы. Нужны особые ускорители реакции полиме­ ризации, поскольку создание полимера дол­ жно проходить в очень коротое время; нуж­ ны различные добавки, улучшающие свойст­ ва волокон, и многое, многое другое.

Новые синтетические волокна, над полу­ чением которых работают наши химики, дол­ жны отвечать многим разным требованиям. И одним из главных является их низкая стоимость. Это особенно важно для волокон, идущих на изготовление трикотажа, одежды.

Самым дешевым волокном обещает быть полипропиленовое. Делается оно из газа про­ пилена, ресурсы которого в нашей стране практически неограниченны.

135

Химикам удалось получить полипропилен регулярной структуры. Температура плавле­ ния его — выше 170°С, он более прочен, имеет повышенную устойчивость к различ­ ным растворителям.

При 'синтезе полипропилена с регулярной структурой используются особые типы сме­ шанных катализаторов, например некоторых соединений алюминия и титана.

Синтетические волокна из такого полиме­ ра отличаются высокими качествами и де­ шевизной. Будем надеяться, что скоро и в продаже появятся различные швейные изде­ лия из этого замечательного волокна.

Но может быть получен не только поли­ пропилен регулярной структуры. Полисти­ рол, поливинилхлорид, поливинилацетат и некоторые другие полимеры могут быть по­ строены по такому же принципу. Это откры­ тие последних лет позволит ученым создать волокна новых замечательных свойств.

ШЕЛК ИЗ ДЕРЕВА

Примерно шестьдесят лет тому назад мно­ гие москвичи, прочитавшие в газете «Россия» статью Дмитрия Ивановича Менделеева, не­ доуменно пожимали плечами.

136

В статье сообщалось, что из древесины и даже отходов ее переработки может быть получен... шелк.

Более того, великий ученый писал: «...ес­ ли бы мы отбросы древесины превратили в изделия из вискозы, особенно в волокна, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли».

Для большинства читателей того времени это было ново, удивительно и невероятно.

В самом деле, едва ли кто задумывался, что, сжигая охапку дров в печке, мы сжига­ ем сто -пар чулок!

А ведь это действительно так.

Сжигая в печке дрова, сжигали целлюло­ зу, из которой может быть получен искусственный шелк — чулки, трикотаж, ткани.

Помимо знакомых уже нам химических волокон — капрона, нейлона, лавсана, нитро­ на и др., которые человек синтезирует сам, начиная от молекул мономера и кончая длинной полимерной цепью, есть большая группа искусственных шелков, таких, как вискозный, ацетатный и др. Эти шелка получаются на химических заводах из при­ родных высокаполимеров — древесины и хлопка.

Велико их значение в жизни человека. Ежегодно этих волокон выпускается более двух с половиной миллионов тонн. Правда, их удельный вес в общей выработке с каж­ дым годом несколько снижается,— их вытес­ няют химические волокна,— но искусствен­

137

ные волокна еще долго будут играть боль­ шую роль.

О том, как щепочка древесины превра­ щается в вискозный шелк, а далее в пару чулок, и пойдет наш рассказ. Путь создания вискозного волокна упрощенно может быть изображен так: берется еловая древесина, из нее получают целлюлозу, далее переводят ее в растворимое состояние, и прядут из раст­ вора шелковые нити. Когда мы попадаем на завод, где делается шелк, мы убеждаемся в трудности его производства.

Созданию вискозного волокна сопутству­ ют многие химические и физические процес­ сы; нас поражают размером и сложностью оборудования химические цехи, где из дре­ весной целлюлозы рождаются тончайшие ни­ ти вискозного шелка.

Целлюлозу получают обычно из еловой

ники): лигнин, жиры, воски и др. вещества. После этого проводят отбелку, например гипохлоритом, и целлюлоза готова.

Далее ее промывают раствором концент­ рированной щелочи, при этом из нее уда­ ляются растворимые в щелочи вещества и происходят сложные химические реакции. Набухшие листы теперь уже щелочной цел­ люлозы отжимают от избытка щелочи и раз­ мельчают. Вследствие окисления молекуляр­

138

ный вес целлюлозы снижается в несколько раз. Затем целлюлозу переводят в раствори­ мое состояние путем обработки щелочной целлюлозы сероуглеродом.

Молекула сероуглерода состоит из одно­ го атома углерода и двух атомов серы. Серо­ углерод, соединяясь с щелочной целлюлозой, дает ксантогенат целлюлозы1. После ксантогенирования действительно получается сыпу­ чее вещество желто-оранжевого цвета. Раст­ ворением его в разбавленной щелочи получа­ ют прядильный раствор, который выдержи­ вают несколько часов (процесс созревания), фильтруют и освобождают от воздуха, так как пузыри приведут к обрыву нити при пря­ дении.

Прядильный раствор готов. Его называют вискозой. В прядильной машине вискозный раствор продавливается через фильеру, в ко­ торой может быть от 24 до 3200 отверстий, и в виде отдельных нитей проходит через осадительную ванну.

Поскольку в осадительную ванну залит раствор различных солей в слабой серной кислоте, растворяющий обычную сталь, то погруженные в эту среду фильеры изготов­ ляются из сплавов платины с золотом или из других еще более ценных металлов (ири­ дия, тантала), которым кислота не страшна. К этому следует добавить, что сам прядиль­ ный раствор имеет сильно щелочную реак­

1 По-гречески «ксанто» — «желтый», «ген», — «род», то есть «рожденный желтым».

139

цию и в свою очередь разрушает фильеру. Поэтому фильера, находясь как бы между двух огней (кислотой и щелочью), и делается

в целлюлозу. При этом ксантогенат целлюло­ зы разрушается, отщепляется сероуглерод и получаются тончайшие нити вискозного шат­ ка. Для придания прочности овежесформованной нити ее вытягивают. При этом макро­ молекулы целлюлозы в волокне определен­ ным образам ориентируются, и прочность его резко возрастает. Более сильные вытяжки, обычно до 80 процентов, применяют при по­ лучении высокопрочного волокна для произ­ водства шин.

Но после прядения набухшее вискозное волокно еще не ¡пригодно для текстильных фабрик: оно содержит около 80 процентов осадительного раствора (серной кислоты, сульфатов), а также свободную серу.

Такое сырое волокно нужно освободить от этих примесей, и это делается в отделоч­ ном цехе. Теплой водой и некоторыми хими­ катами вискозное волокно отмывают. Для то­ го чтобы волокно получило настоящий белый

цвет, его обрабатывают раствором специаль­ ных веществ.

После сушки волокно поступает на крут­ ку и перемотку, во время которых его замас­ ливают, что улучшает прядильные свойства получаемой пряжи. Далее готовое волокно

140