Файл: Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие.pdf

в шахте поддерживается температура порядка 80° С. При этой темпе­ ратуре происходит испарение растворителя, и струйки прядильного раствора, затвердевая, образуют пучок волокон 4, которые в нижней части шахты соединяются вместе в нить 5 и наматываются на бобину 6. Сухой способ применяют для получения искусственных волокон, на­ пример ацетатного, а также некоторых синтетических волокон.

5 — нить, 6 — бобина

При формовании волокна из расплава (рис. 96) смолу в виде крошки подают на обогреваемую решетку 1, где она расплавляется. Затем расплав насосом 2 продавливается через фильеру 3. Пучок волокон 4 попадает в шахту 5, где он охлаждается воздухом. Волокна в шахте 5 затвердевают, собираются в нить 6 и наматываются на боби­ ну 7. Сухой способ используют для формования синтетических воло­ кон — капрона, нейлона и др.

251

все волокна подвергают обработке жиросодержащими растворами для облегчения их переработки в процессах ткачества, вязания и др.

§ 76. Производство искусственных волокон

Производство вискозного волокна. Сырьем для этого процесса слу­ жит целлюлоза. Первая стадия процесса заключается в получении прядильного раствора. Для этого целлюлозу прежде всего обрабаты­ вают 18—20%-ным раствором едкого натра. При этом протекает реак­ ция образования щелочной целлюлозы:

Щелочную целлюлозу отжимают от раствора щелочи, выдерживают 12—24 ч при 2 0 —2 2 ° С и обрабатывают сероуглеродом CS2. При этом происходит образование ксантогената целлюлозы:

Ксантогенат целлюлозы растворяют в 4—7%-ном растворе едкого натра при 25—30° С и получают прядильный раствор, из которого примеси отделяют фильтрованием. Раствор некоторое время выдержи­ вают и передают на формование вискозного волокна.

Формование вискозного волокна производится мокрым спосо­ бом. Прядильный раствор проходит через отверстия фильеры, погру­ женные в осадильные ванны с водным раствором серной кислоты, суль­ фата натрия и сульфата цинка. Струйки ксантогената целлюлозы из отверстий фильеры попадают в ванну, и при этом происходит коа­ гуляция (свертывание) и разложение ксантогената целлюлозы с об­ разованием вискозного волокна. Волокно в самой ванне или после выхода из нее вытягивают и наматывают на бобины.

Вискозное волокно устойчиво к действию органических раство­ рителей, выдерживает температуру 100—120° С. Недостаток вискоз­ ного волокна заключается в значительной потере прочности в мокром состоянии и малой стойкости в щелочах.

Производство ацетатного волокна. Ацетатное волокно формуют сухим методом из растворов ацетилцеллюлозы в смеси ацетона со спиртом. Раствор продавливается через отверстия фильеры в шахту формовочной машины, в которую подают воздух с температурой

55—70° С.

Ацетатное волокно обладает большой эластичностью и меньше теряет прочность в мокром состоянии, чем вискозное. Ацетатное во­ локно — хороший электроизолятор.

252

§ 77. Производство синтетических волокон

Синтетические волокна обладают самыми разнообразными свойст­ вами. Одни из них легко растворяются в воде, другие не поглоща­ ют влагу и не набухают. Они имеют высокую прочность, химиче­

промышленностью, непрерывно возрастает. Большую группу синте­ тических волокон представляют полиамидные волокна — капрон, ней­ лон, энант.

В о л о к н о к а п р о н получают из смолы капрон, которую производят из капролактама. Превращение капролактама в смолу — полимеризация производится в автоклаве при температуре 250° С и давлении около 15 am в среде азота. Расплавленная смола выдавли­ вается из автоклава азотом в виде узкой ленты, которая затем засты­ вает и подвергается дроблению. Крошка, получаемая при дроблении, промывается водой, сушится и поступает на формование волокна.

Формуют волокно капрон сухим способом из расплава. Волокно вытягивают, промывают и сушат.

Волокно капрон обладает высокой устойчивостью к истиранию и прочностью, эластичностью, устойчивостью к действию щело­ чей. Из волокна капрон изготавливают ткани для одежды, техниче­ ские ткани (фильтровальные, корды и др.), трикотажные изделия, электроизоляционные материалы и др.

В о л о к н о н е й л о н получают из смолы нейлон, синтези­ руемой поликонденсацией адипиновой кислоты НООС—(СН2)8—СООН с гексаметилендиамином H2 N(CH2 )6 NH2. Прядение волокна нейлон производится из расплава сухим способом.

Нейлон отличается от капрона более высокой температурой плав­ ления. Физико-химические показатели и области применения нейлона аналогичны показателям и областям применения капрона.

В о л о к н о э н а н т получают из смолы энант, которую синте­ зируют поликонденсацией аминоэнантовой кислоты H 2 N(CH2 )eCOOH. Формуют волокно сухим способом из расплава.

Волокно энант не уступает капрону, а по ряду свойств превосхо­ дит его. Оно обладает большей свето- и термостойкостью, чем волокно капрон. Применение его аналогично волокну капрон.

В о л о к н о л а в с а н относится к полиэфирным волокнам. Его изготовляют из смолы лавсан, получаемой поликонденсацией диметилового эфира терефталевой кислоты Н 3 СООС(СвН4 )СООСН3 с этиленгликолем НОСН2 СН2 ОН.

Волокно лавсан формуют из расплава сухим способом. Эго волок­ но по теплопроводности аналогично шерсти, не боится влаги, обла­ дает высоким сопротивлением к вытягиванию, по своей термостойко­ сти превосходит большинство синтетических волокон.

Волокно лавсан используют для изготовления тканей, трикотаж­ ных изделий, для производства фильтров, кордных и электроизоля­ ционных материалов, транспортерных лент и др.

253

В о л о к н о х л о р и н — поливинилхлоридное волокно получают из смолы хлорин — хлорированного поливинилхлорида.

Формуют волокно из растворов сухим и мокрым способами. Сухое формование производится из раствора смолы в смеси ацетона с бензо* лом, мокрое — из раствора в диметилформамиде и тетрагидрофуране. Для снижения вязкости растворов их продавливают через фильеры при повышенной температуре.

Волокно хлорин, отличающееся высокой химической стойкостью, используют для изготовления фильтровальных тканей и других ма­ териалов для химической промышленности, изготовления рыболовных снастей и др.

В о л о к н о н и т р о н — полиакриловое волокно формуют из полимеров, получаемых на основе акрилонитрила CH2-CHCN или его

не теряет прочности во влажной среде, не подвергается гниению, но имеет низкую гигроскопичность и сравнительно плохо окрашивает­ ся. Пряжу из полиакриловых волокон применяют для изготовления трикотажных изделий, фильтровальных, обивочных и других тканей, парусов, канатов и т. п.

Замечательные свойства химических волокон, возможность полу­ чения с заранее заданными свойствами обусловили бурное развитие

3.Что понимают под сухим и мокрым формованием волокна из раствора?

4.В чем заключается процесс получения вискозного волокна?

5.Какие синтетические волокна вам известны? Каковы их свойства?

Г Л А В А XX

ТЕХНОЛОГИЯ КАУЧУКА И РЕЗИНЫ

К а у ч у к —это эластичные высокомолекулярные соединения, ко­ торые изменяют форму под влиянием внешних сил и принимают на­ чальную форму, если действие этих сил устранено. Способность каучуков изменять форму объясняется тем, что макромолекулы каучу­ ка находятся в свернутом состоянии, в виде спиралей. При растяже­ нии они в значительной мере распрямляются, а при снятии растяги­ вающей нагрузки вновь самопроизвольно свертываются.

Каучуки известны давно. Долгое время не удавалось использо­ вать их замечательные свойства — способность значительно удлинять­

254

ся при растяжении и сокращаться при сжатии, эластичность, гибкость. Это объяснялось тем, что изделия из каучука быстро теряли форму и

•большинство своих денных качеств. Только с открытием способа вулканизации каучуков, позволившего получать из каучука резину, в которой эластичность и упругость каучуков сочетаются с хорошей механической прочностью, теплостойкостью и хладостойкостью, эти продукты начали широко использовать во многих областях промыш­ ленности.

В чем состоит процесс вулканизации? Как указывалось выше, молекулы каучука представляют собой спирали, способные расши­ ряться и сжиматься под действием внешних усилий. В то же время силы взаимодействия между отдельными полимерными цепями кау­ чука очень малы и молекулы обладают способностью сдвигаться отно­ сительно друг друга, особенно при нагревании. Задача вулканизации заключается в том, чтобы скрепить молекулы друг с другом и тем са­ мым устранить их подвижность. Вулканизирующим агентом служит сера. Она соединяет цепи макромолекул каучука, образуя между ними «мостики». Например, при вулканизации каучука, макромолекулы которого имеют линейную структуру:

---- сн2—с=сн—сн2—сн2—с=сн—сн2----

образуются макромолекулы сетчатой структуры с серными «мостика­ ми» между макромолекулами:

Вулканизированный каучук в сочетании с наполнителями, напри­ мер сажей, называется р е з и н о й ; она обладает механической проч­ ностью, устойчивостью к нагреванию, действию растворителей и дру­ гих реагентов.

Резина широко используется для изготовления автомобильных и авиационных шин, приводных ремней, транспортерных лент, гибких шлангов, деталей машин, электроизоляционных материалов, резино­ вых тканей, обуви, предметов санитарии и гигиены и т. д.

255