главная   новости   библиотека   синтезы   форум 
Алексей ШИЛИН
= официальный сайт =
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Э  Ю  Я 

Библиотека / Химия и Жизнь:   Золотое руно полимеров.


Поделиться ссылкой :    LiveJournal Facebook Я.ру ВКонтакте Twitter Одноклассники Мой Мир FriendFeed Мой Круг


Золотое руно полимеров. Химия и Жизнь 1965 г № 1

Химические волокна... Один из самых интересных материалов сегодняшнего дня. Немного, видимо, най¬дется отраслей промышленности полимеров, которые находились бы в процессе такого интенсивного техни¬ческого развития, такого многообещающего научного поиска. Вискозное и ацетатное волокно, капрон, нейлон, лавсан, нитрон, хлорин, винол—всего 15—20 лет назад мы не знали еще большинства этих названий. А попро¬буйте сегодня представить без этих волокон дальней¬шее развитие текстильной промышленности или реше¬ние важных технических задач в авиации, автомобиле¬строении, в электротехнике и множестве других отра¬слей производства!

И все-таки, то, что создано — лишь начало, «заявка» о себе нового полимерного материала. В прошлом году наша страна выработала больше 300 тысяч тонн раз¬личных химических волокон. Пройдет несколько лет, и счет этой продукции пойдет на миллионы. Но дело, конечно, не только в количественном росте. Сегодня в научных лабораториях многих стран мира создаются новые типы полимеров и волокон на их основе, разрабатываются новые методы улучшения свойств этих материалов, новые, более совершенные и экономичные методы их производства. И нередко воз¬никает вопрос: что же принципиально нового и практи¬чески важного можем мы ожидать в ближайшие годы в этой области?

Может быть, в крупном промышленном производ¬стве будут постоянно появляться волокна совершенно новых типов? Или вырабатываемые сейчас в массовом количестве 10—12 основных видов этого материала удовлетворят потребителя, и научно-технический прогресс пойдет в основном по пути улучшения свойств извест-ных волокон и усовершенствования методов их произ¬водства?

Разные мнения высказываются по этому важнейше¬му вопросу, и я хотел бы изложить свою, конечно, не бесспорную точку зрения.

Нет никакого сомнения, что ближайшие годы при¬несут нам немало открытий и появятся новые волокна, в основном синтетические, с ценными техническими свойствами. Они не будут предназначены для массового выпуска, потому что сфера их применения — достаточно специальные области. В большинстве случаев их произ-водство будет ограничено сотнями и даже десятками тонн в год. Но это будут драгоценные тонны, потому что каждую из них не заменят и сотни тонн других — мас¬совых — химических волокон.

О каких же волокнах идет речь? В первую оче¬редь — о термостойких, способных долгое время рабо¬тать при повышенных или очень высоких температу¬рах. Затем — о хемостойких, выдерживающих длительный контакт с наиболее агрессивными химическими средами: крепкими кислотами, щелочами и окислителя¬ми. И, наконец, речь идет, по-видимому, о волокнах, применяемых в одной из самых важных областей: меди¬цине, в частности, в хирургии и аллопластике.

Техника день ото дня повышает требования к жаропрочности, термостойкости материалов. Два-три года назад мы не знали волокон и тканей, способных десят¬ки и сотни часов работать при температуре 250—300°, не снижая при этом прочности и не разрушаясь. А се¬годня нужны волокна для работы в еще более жестких условиях — при температура* выше тысячи градусов.

И такие синтетические волокна уже создаются. Правда, «работают» они пока всего несколько минут. Но главное, что уже намечены пути решения этой слож¬ной и очень важной технической задачи.

Поиски химиков, работающих в этой области, со¬средоточены, как правило, на определенных классах синтетических полимеров, особенно гетероцепных. Мак¬ромолекулы этих веществ, содержащих ароматические кольца, отличаются жесткостью — это делает полимер термостойким. На основе именно таких полимеров аме-риканские ученые создали два года назад полиамидное волокно—НТ, температурная «выносливость» которого достигает 350—450 С.

Известны методы получения волокон, способных в течение непродолжительного времени выдерживать на-гревание до 700—1000°. Их макромолекулы тоже имеют циклическую структуру. Но структура эта характерна не для исходного материала, она возникает в волокне при специальной обработке. Что это значит? Возьмите, например, обычное полиакрилнитрильное волокно. Оно усаживается и теряет прочность уже при 150—180°. Но начните это волокно прогревать, медлен¬но повышая температуру до 250—300°—и структура, а вместе с ней и свойства волокна постепенно изменятся. В макромолекуле материала образуются сопряжен¬ные циклические структуры, которые характерны для термостойких соединений. А само волокно 'приобретает черный цвет. Ткань из черного нитрона не горит вообще, она не разрушается даже в пламени газовой горел¬ки (700—800°).

Но у этого замечательного волокна, как, впрочем, и у большинства других термостойких полимеров, есть существенный недостаток — низкая прочность. Поэтому используют их пока только в качестве термоизоляцион-ного материала. Что будет с ними завтра? По-видимому, добиться нужной прочности все-таки удастся — и даже в ближайшие годы. Для решения этой задачи есть раз¬ные пути. И один из наиболее интересных вариантов — получение волокон на основе элементоорганических или неорганических полимеров. Среди важнейших представителей волокон спе¬циального назначения мы упомянули и хемостойкие во¬локна. Получить волокно, не меняющее свои свойства, и в частности прочность, при длительном контакте с концентрированной азотной или какой-нибудь другой сильной кислотой, далеко не простое дело. Большинст¬во известных синтетических волокон (не говоря уже о природных и искусственных) разрушается или раство¬ряется 'Под действием этих агрессивных веществ в тече¬ние нескольких чесов. Сейчас известен только один вид полимерных материалов, который поможет решить трудную задачу. Речь идет о фторсодержащих поли¬мерах. Читатели журнала, видимо, уже не раз слышали о- волокнах, изготовленных из них. Это советский фторлон и американский тефлон. У фторлона перед тефлоном есть весьма ощутимое преимущество: прочность его в -3—4 раза выше.

Не несколько часов, а помногу месяцев и даже лет выдерживают ткани из этих волокон действие концент-рированных кислот, практически не снижая прочности. Вполне естественно, что для определенной области применения один килограмм подобного материала не заменят и сто килограммов капрона или лавсана. Так в общих чертах обстоит дело с созданием син¬тетических волокон, обладающих специфически ценны¬ми свойствами. Главная тенденция работ в этой обла¬сти — поиски принципиально новых решений.

А можно ли сказать то же самое о завтрашнем дне волокон массового применения?

Несколько лет назад заставило говорить о себе спандекс-волокно, представляющее большой интерес для широкого потребителя. Главное его достоинство — очень большая эластичность. Спандекс-волокно можно растягивать как резину — в 5—6 раз. И, что очень важ¬но, удлинение это полностью обратимо. Кроме всего, прочность этого синтетического волокна в несколько раз выше, чем у резины.

Спандекс-волокно сразу же начали использовать вместо резиновых нитей, в производстве бандажей, под¬вязок, купальных костюмов и прочих массовых изделий?

Нет слов, получение такого материала — успех круп¬ный. И все же производство спандекс-волокна и других ие менее интересных волокон, предназначенных для широкого пользования, никогда не достигнет не только сотен, но и многих десятков тысяч тонн в год. Так или иначе, сфера их применения заметно ограничена. Таким образом, в ближайшие годы едва ли можно ожидать появления новых .химических волокон массово¬го применения. Основное направление научных иссле¬дований в этой области—значительное улучшение свойств уже известных видов. Таким, на мой взгляд, должен быть ответ на вопрос о будущем науки и про¬мышленности химических волокон, поставленный в на¬чале статьи.

А теперь о методах изменения свойств уже суще¬ствующих материалов. Мы будем говорить о модифи¬кации структурной и химической.

Управлять структурой волокна можно двояко. На¬пример, формование или вытягивание волокна позволя¬ет регулировать в широких пределах его механические свойства, особенно прочность и устойчивость к дефор-мации, повторяющейся много раз. Изменяя условия формования ипи степень вытягивания, можно менять размеры и ориентацию отдельных элементов надмоле¬кулярной структуры волокна, регулировать равномер¬ность этой структуры. Это — один путь.

Второй вариант структурной модификации — пере¬стройка макроструктуры. Если изменить, например, ус¬ловия крутки нити, то изменятся свойства не отдельного элементарного волокна, а всей крученой нити, состоя¬щей из большого числа таких элементарных волокон. Именно таким способом было получено новое волокно «эластик». Своими эластичными свойствами оно обяза- но только новому способу кручения уже готовых во¬локон, а не химической обработке. Пока «эластик» де¬лают только из капроновых нитей, но в ближайшие годы этот принцип будет, бесспорно, использован для модификации других типов химических волокон.

Получение «эластика» очень интересно еще в одном отношении. До самого последнего 'времени «обязанно¬сти» между химической и текстильной 'промышленно¬стью делились следующим образом: химики предлагали новые волокна, а текстильщики должны были приспо¬сабливать процесс переработки к специфическим свой¬ствам этих волокон... Получение волокна эластик — пер¬вый, но, по-видимому, не последний пример, когда ра¬циональное изменение одной из основных стадий пере¬работки может резко изменить свойства нитей и, соот¬ветственно, качество получаемых изделий.

Но, пожалуй, самые большие возможности получе¬ния волокон с заданными свойствами открывает систе-матическое и последовательное использование принци¬па химической модификации. Изменяя химический состав полимера, из которого формуется волокно, состав самого волокна или даже готового изделия, можно не только избавиться от не- достатков, присущих тому или иному виду материала, но и придать ему целый комплекс новых ценных свойств. Вот несколько примеров, которые показывают, как интересны работы в этой области. * Варьируя химический состав полимера в процессе его синтеза (это называется сополимеризацией) или при последующей обработке полученного волокна (синтез привитых сополимеров), удается значительно повысить гидрофильность некоторых синтетических волокон, на¬пример, полиэфирного и полиолефинового. Обычно же эти волокна почти не поглощают влагу, это, естествен¬но, ухудшало гигиенические свойства изделий из них и ограничивало область их применения.

Народному хозяйству нужны, конечно, и гидрофоб¬ные— не поглощающие воду — волокна. Но у них есть свой недостаток — они очень плохо окрашиваются. Устранить его удалось тоже методом химической мо¬дификации. Больше того, оказалось возможным полу¬чить даже химически окрашенные волокна с исключи¬тельно высокой прочностью окраски.

Комбинируя различные типы сополимеров одного и того же полимера,— а эти сополимеры обладают раз¬личной температурой размягчения и соответственно различной усадкой при повышенных температурах,— можно получить совершенно новый ассортимент тек¬стильных изделий, в первую очередь, трикотажных. Этот »ке метод позволяет повысить устойчивость искус¬ственных целлюлозных волокон к действию микроорга¬низмов— ткани, сделанные из таких нитей, не гниют, Таким же способом были созданы различные типы не¬горючих н теплостойких волокон.

Химическая модификация, в отличие от структур¬ной, заметно не повышает прочности волокон. Однако она улучшает многие другие свойства изделий — ткани становятся, например, немнущимися. Исследования, про-веденные в последние месяцы у нас в лаборатории хи¬мических волокон Московского текстильного института, показали, что прививка к искусственному волокну неко¬торых винильных полимеров в пять — десять раз по-вышает их устойчивость к истиранию. Значит, появляет¬ся реальная возможность устранить один из основных недостатков этих дешевых и массовых типов химическо¬го волокна.

Одним из самых обещающих методов химической модификации является синтез привитых сополимеров, о котором упоминалось раньше. Синтез этого особого типа разветвленных полимеров происходит в результате своеобразной химической прививки к молекуле исход¬ного полимера молекул другого полимера. Этот про¬цесс шроисходит это реакции полимеризации или поликонденсации.

Метод «прививок» позволяет широко осуществить химическую модификацию не только синтетических, но и природных полимеров, особенно натуральных и искусственных волокон, для которых большинство дру¬гих методов, в частности сополимеризация, непри¬годны.

Если процесс прививки вести в приемлемых для этого условиях — на специально приспособленной аппа¬ратуре, в водной среде ло точно разработанной техно¬логической схеме 1И с учетом экономичности, то, бесспор¬но, этот метод в самые ближайшие годы можно будет применить в промышленности для направленного изме¬нения свойств не только волокон, но и готовых изделий из них.

Сейчас в опытном масштабе выпускается разрабо¬танное в нашей лаборатории волокно мтилон — приви¬той сополимер гидратцеллюлозы и полиакрилнитрила, т. е. модифицированное вискозное штапельное волокно. в котором содержится 25—30 процентов привитого (хи¬мически присоединенного) полиакрилнитрила. Это во¬локно очень выгодно отличается от обычного вискозно¬го штапельного волокна и сильно напоминает шерсть. В другом месте — на Люберецком ковровом комбина¬те— были поставлены интересные опыты по использо¬ванию привитого медноаммиачного штапельного волок¬на с полиакрилнитрилом для изготовления ковровых изделий. Ковры и дорожки из такого модифицированно¬го волокна оказались и красивыми и, что очень важно, более прочными.

Путь химической модификации, и особенно синтез привитых сополимеров, дает возможность создавать во¬локна с интересными, порой уникальными свойствами, которые пока не удается получить никаким другим ме¬тодом. Речь идет, например, о волокнах с ионнообмен-ными свойствами — ткани на их основе очищают воду от вредных примесей, вылавливают металлы из растворов, извлекают антибиотики из культуральной жидкости; о волокнах бактерицидных — наделенных свойством убивать болезнетворные бактерии: из таких тканей, начинают делать бинты, халаты для врачей, фильтры в цехах и лабораториях; о волокнах и тканях, останавли¬вающих кровь. Есть еще и другие типы физиологиче¬ски активных волокон, -но освещение этого интересного вопроса должно служить темой специальной статьи.

По-видимому, в ближайшие же годы сначала в опытных, а затем в производственных условиях будут появляться все новые типы химических сплавов полиме¬ров, наделенные новыми ценными свойствами. С каж¬дым годом становится все яснее, что возможностям улучшения и преобразования свойств волокон практи¬чески нет границ.






Прогноз солнечной активности



Protected by Copyscape DMCA Copyright Search    * допускается использование материалов сервера только в ознакомительном режиме, копирование по согласованию с автором, обязательна прямая гиперссылка