Синтетические и искуственные материалы

Содержание

Введение……………………………………………………………..……..…3стр.

Глава 1. История развития и ассортимент синтетических и искусственных волокон………………………………………………………………………. 5 стр.

1. Синтетические волокна……………………………………………….….5стр.
2. Искусственные волокна…………………………………………...…….10стр.

Глава 2. Производство синтетических и искусственных волокон и характеристика свойств данных материалов……………………….……..13стр.

2.1 Производство химических  волокон……………………………………13стр.

2.2 Сравнительная характеристика  свойств синтетических и искусственных  материалов…………………………………………………………………..17стр.

Заключение………………………………………………………….……...24стр.

Список используемой литературы………………………………………25стр.

Приложение…………………………………………………………………26стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Основу всех материалов и  тканей составляют волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака - способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.

С учетом классификационных  признаков волокна делятся на:

- натуральные 

- химические.

За последние 100 лет население  Земли удвоилось. Но еще больше возросли потребности людей. Выработка природных  волокон – шерсти, хлопка, натурального шелка, льна, конопли – стала заметно  отставать от спроса. Так, за последние 40 лет, она увеличилась лишь на 25%, а спрос – на 100%.

Устранить это несоответствие помогла химия. Ежегодно на заводах  производится миллионы километров искусственного шелка и других химических волокон  из природной целлюлозы или из угля, известняка, поваренной соли и  воды. Сегодня доля химических волокон  в общей их выработке составляет уже более 28%. За последние 15 лет объем  мирового производства волокон увеличился в 3 раза.

Огромное значение химических волокон очевидно. В самом деле, если затраты труда на изготовление синтетического полиамидного шелка  принять за 100%, то для искусственного вискозного шелка они составят 60%, для шерсти 450%, а для натурального шелка еще больше – 25000%!

Шерсть на овце за 3 месяца отрастает в среднем на 30 мм. А  на заводе химического волокна прядильная машина за 1 минуту вытягивает до 5000 м нити.

Даже закоренелые скептики, которых раньше было не так уж мало, в последние годы могли воочию убедиться в том, что цельносинтетические волокна по прочности, стойкости к воде, погоде, свету, бактериям и насекомым, эластичности и способности защищать от холода часто превосходят волокна природного происхождения – шерсть, хлопок и шелк.

Химики во многих странах  непрерывно трудятся над созданием  новых волокон и улучшением качества уже известных. Не отстают от них  и технологи. Изменяя состав сырья  и технологию его переработки, они  улучшают качество тканей и придают  им ряд особых свойств, например, делают их водоотталкивающими или не теряющими  форму. В результате на международном  рынке непрерывно появляются новые  марки тканей.

Всего химики уже предложили почти 1000 различных типов синтетических  волокон, однако из них лишь несколько  производятся промышленностью в  крупных масштабах. В настоящее  время наибольшее значение имеют  четыре типа волокон: поливинилхлоридные, полиамидные, полиакрилонитрильные и  полиэфирные.

Выбор именно этих волокон  обусловлен не только химическими, физическими  и технологическими факторами, но и, прежде всего, экономическими причинами.

При массовом производстве сырье обязательно должно быть дешевым  и легкодоступным. Кроме того, необходимо, чтобы свойства конечных продуктов  можно было варьировать в широких  пределах. Упомянутые типы волокон  удовлетворяют всем этим требованиям.

 

Цель: сравнить свойства синтетических и искусственных материалов для товаров и услуг.

Задачи:

1)ознакомиться с методом  получения химических волокон;

2) изучить со свойствами искусственных и синтетических материалов;

3)ознакомиться с ассортиментом  искусственных и синтетических  волокон;

4)определить, какие волокна,  искусственные или синтетические,  являются наиболее приемлемыми  по цене и соответствуют при  этом всем стандартам качества.

 

Объект исследования: синтетические и искусственные материала для товаров и услуг.

Предмет исследования: свойства синтетических и искусственных материалов для товаров и услуг.

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. История развития и ассортимент синтетических и искусственных волокон.

1.1 Синтетические волокна.

Общие сведения и  краткая история развития.

Синтетические волокна, полученные из высокомолекулярных соединений, образуются синтезом из более простых, низкомолекулярных веществ, полученных из каменного угля, нефти или природного газа.[1, с.49]

Синтетика впервые была получена еще до второй мировой войны. Развитию производства способствовали успехи в  области синтеза высокомолекулярных соединений, а так же их ценные свойства: высокая прочность, упругость, стойкость  к действию влаги, диэлектрические  свойства и др.

Одним из первых синтетических  волокон были волокно из хлорированного поливинилхлорида под названием  ПЦ и поливинилспиртовое волокно, полученные в Германии. В 1938 г. в СЩА началось промышленное производство полиамидного волокна нейлон 66. С Советском  Союзе аналогичное волокно вырабатывалось под названием анид. В 1941 г. в Великобритании был разработан метод производства полиэфирного волокна терилен, однако его промышленное производство началось лишь в 1955 г. В СССР полиэфирное волокно получило название лавсан ( начальные буквы слов «Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук»). Промышленное производство лавсана началось в 1960 г.

В дальнейшем в нашей стране были разработаны методы получения  целого ряда синтетических волокон (энант, фторлон, спандекс, полипропилен).

Объем мирового производства синтетических волокон неуклонно  возрастает. Наиболее перспективными из них являются поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые.

Синтетические волокна лавсан и нитрон полноценно заменяют шерсть при значительно меньших материальных затратах. Себестоимость 1т этих волокон  в 3-4 раза ниже себестоимости 1т шерсти.

 

 

Классификация синтетических  волокон.

1)Гетероцепные: содержат в цепи макромолекулы кроме атомов углерода атомы других элементов.

а) Полиамидные  ( капрон, анид, энант)- отличительное свойство ПА волокон – высокая устойчивость к истиранию, по показателям которой они превосходят хлопковые волокна в 10 раз, шерстяные в 20 раз, вискозные в 50 раз. Особую ценность ПА волокон представляет их высокая формоустойчивость. Устойчивость ПА волокон к многократным изгибам в 10 раз превышает устойчивость хлопковых волокон. ПА волокна характеризуются устойчивостью к действию многих химических реагентов, хорошо противостоят биохимическим воздействиям, окрашиваются многими красителями. Полиамидные волокна растворяются в концентрированных минеральных кислотах, феноле, крезоле, трихлорэтане, хлороформе и др.

Недостатки  ПА волокон:

Малая термостойкость. С конца 60-х гг. 20 в. налажен выпуск полиамидных волокон из ароматических полиамидов, обладающих высокой термостойкостью. Максимальная рабочая температура волокон из алифатических полиамидов 80—150°С, волокон из ароматических полиамидов — 350—600°С.

ПА волокна плохо устойчивы к термоокислительным воздействиям и действию света, особенно ультрафиолетовых лучей (в результате быстрого "старения" на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими).ПА волокна не устойчивы к действию пота.

Гигроскопичность невысокая  – при относительной влажности воздуха 65% эти волокна поглощают 3,5-4% влаги. То, что ПА волокна не впитывают влагу, является причиной их повышенной электризуемости. Повышенная  гладкость волокон способствует пиллингу.

б) Полиэфирные (лавсан)- превосходят  по термостойкости большинство натуральных  и химических волокон: при 180 °С они сохраняют прочность на 50%. Загораются полиэфирные волокна с трудом и гаснут после удаления источника огня; при контакте с искрой и электродугой не обугливаются. Полиэфирные волокна сравнительно атмосферостойки. Они растворяются в фенолах, частично (с разрушением) — в концентрированной серной и азотной кислотах; полностью разрушаются при кипячении в концентрированных щелочах. Обработка паром при 100 °С из-за частичного гидролиза полимера вызывает снижение прочности волокна (0,12% за 1 ч). Полиэфирные волокна устойчивы к действию ацетона, четырёххлористого углерода, дихлорэтана и других растворителей, микроорганизмов, моли, плесени, коврового жучка. Устойчивость к истиранию и сопротивление многократным изгибам у полиэфирных волокна ниже, чем у полиамидных волокон, а ударная прочность выше. Прочность при растяжении у полиэфирных волокна выше, чем у других типов химических волокон.

Недостатки  полиэфирные волокна:

Трудность крашения обычными методами, сильная электризуемость, склонность к пиллингу, жёсткость изделий — во многом устраняются химической  модификацией полиэтилентерефталата,  например диметилизофталатом, диметиладипинатом (эти соединения вводят в реакционную смесь на стадии синтеза полиэтилентерефталата).

в) Полиуретановые (спандекс)-  по механическим показателям ПУ волокна резко выделяются среди др. видов химических и натуральных волокон и во многом сходны с резиновыми нитями.

ПУ нити – эластомерные нити, они способные  к очень большим обратимым, так  называемым высокоэластическим деформациям. Для них характерны высокое удлинение (разрывное удлинение - 800 %), низкий модуль упругости, способность к упругому восстановлению в исходное состояние за очень короткое время (доля упругой деформации 90-92%). Именно эта особенность определяет область применения ПУ нитей, они придают текстильным материалам высокую эластичность, упругость, формоустойчивость и несминаемость. ПУ нити обладают большой устойчивостью к истиранию (в 20 раз больше, чем резиновая нить).

ПУ волокна  довольно устойчивы  к действию гидролитических  агентов  во время отделки, стирки, крашения; стойки в маслах, хлорсодержащих органических растворителях, кислотах, щелочах.

 

 

Недостатки  ПУ волокна:

Под воздействием высокой  температуры свойства волокна  значительно  ухудшаются. При 120°С, особенно в растянутом состоянии, происходит значительная потеря прочности.

Под действием света ПУ волокна желтеют (этого в значительной степени можно избежать применением  светостабилизаторов), а их механические свойства изменяются незначительно.

 

2)Карбоцепные: содержат в цепи макромолекулы только атомы углерода.

а) Полиакрилонитрильные (нитрон)- обладают хорошим комплексом потребительских свойств. По своим механическим свойствам ПАН волокна очень близки к шерсти, и в этом отношении они превосходят все остальные химические волокна. Их нередко называют «искусственной шерстью». Обладают максимальной светостойкостью, достаточно высокой прочностью и сравнительно большой растяжимостью (22-35%). Благодаря низкой гигроскопичности, эти свойства во влажном состоянии не изменяются. Изделия из них после стирки сохраняют форму. Характеризуются высокой термостойкостью и стойкостью к ядерным излучениям. Обладают инертностью к загрязнителям, поэтому изделия из них легко очищаются. Не повреждаются молью и микроорганизмами. Устойчивы к действию сильных кислот средней концентрации даже при нагревании, а также к щелочам средней концентрации. Растворители, применяемые для стирки и чистки одежды (бензин, ацетон, четырёххлористый углерод, дихлорэтан и др.), не влияют на прочность волокна. Фенол, м-крезол и формалин разрушают волокно.

 

 

Недостатки  ПАН  волокон:

Низкая  гигроскопичность, сравнительно большая  жесткость, электризуемость, подверженность пиллингу. По стойкости  к истиранию уступают полиамидным  и полиэфирным волокнам.

ПАН волокна  легко поддаются  модификации, что  дает возможность  устранять недостатки.

б) Поливинилхлоридные (хлорин)- применяют для производства фильтровальных и негорючих драпировочных тканей, спецодежды, нетканых материалов, теплоизоляционных материалов, используемых при низких температурах. Способность поливинилхлоридные волокна накапливать высокий электростатический заряд используется для изготовления из них лечебного белья. Поливинилхлоридные волокна часто применяют для получения эффекта усадочности (в производстве тканей повышенной плотности, рельефных тканей, ковров, искусственной кожи, пушистых трикотажных изделий и др.).

в) Поливинилспиртовые (винол)- в зависимости от технологии производства могут быть получены нити с различной степенью прочности и гидрофобности: от водорастворимых до гидрофобных. Наличие гидроксильных групп позволяет проводить химическую модификацию для получения волокон со специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, ионообменные и т.д. Нерастворимое ПВС волокно, производимое в нашей стране, получило название винол. Винол обладает многими положительными свойствами: прочностью, высокой устойчивостью к истиранию, высокой теплостойкостью, отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью (5-8%). Обладает отличной устойчивостью к действию света, микроорганизмов, пота. Устойчив к действию кислот, щелочей, окислителей умеренных концентраций, малополярных растворителей, нефтепродуктов.

г) Полиолефиновые (полиэтилен, полипропилен)- исключительной особенностью этих волокон является их очень низкая плотность 0,91-0,92 г/см3.Это самые легкие из всех известных волокон. Гигроскопичность нитей практически равна нулю. Поэтому изделия из них не тонут в воде.

ПП волокно  по эластичности, устойчивости к двойным  изгибам, как правило, превосходит полиамидные  волокна, но уступает им по стойкости  к истиранию.

Обладает  хорошими теплоизоляционными свойствами, имеет высокую стойкость  к  действию кислот, щелочей, органических растворителей.

ПП волокно  имеет высокое  сопротивление  к бактериям, насекомым  и плесени.

Недостатки  ПП волокон:

Довольно низкая термостойкость (110-115С), поэтому изделия с использованием ПП волокон не должны подвергаться действию высоких температур. Термо- и светостойкость в значительной мере определяются эффективностью вводимых стабилизаторов.

Значительная  часть ПП волокон выпускается  физически  и химически модифицированными, с существенно повышенными эксплуатационными  свойствами.