Волокна – природные или искусственные высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других полимеров более высокой степенью упорядоченности молекул и, как следствие, особыми физическими свойствами, позволяющими использовать их для получения нитей.

I. Классификация волокон

Искусственные волокна – продукты химическое переработки высокомолекулярных природных веществ (целлюлозы, природного каучука, белков).

Синтетические волокна – вырабатываемые из синтетических полимеров (полиамидного, полиэфирного, полиакрилонитрильного и поливинилхлоридного волокон).

Таблица. Некоторые важнейшие волокна

Волокно. Химическая формула	Исходное вещество
Хлопковое (C6H10O5)n	Хлопок
Вискозное волокно (C6H10O5)n	Древесина Целлюлоза
Ацетатное триацетатное Анимация: "Получение ацетатного волокна"	(C6H10O5)n – хлопковая или древесная целлюлоза и ангидрид уксусной кислоты
Нитрон (полиакрилонитрильное волокно)	Акрилонитрил
Лавсан, полиэтилентерефталат (полиэфирное волокно)	Этиленгликоль HO-CH2CH2-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) HOOC-C6H4-COOH
Капрон (полиамидное волокно) [-NH-(CH2)5-CO-]n	Капролактам

II. Лавсан

Лавсан (полиэтилентерефталат) - представитель полиэфиров:

 

Получают реакцией поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля:

HOOC-C₆H₄-COOH + HO-CH₂CH₂-OH + HOOC-C₆H₄-COOH + … →

→ HOOC-C₆H₄-CO – O-CH₂CH₂-O – OC-C₆H₄-CO – … + nH₂O

                             полимер-смола 

В общем виде: 

n HOOC-C₆H₄-COOH + n HO-CH₂CH₂-OH →  HO-(-CO-C₆H₄-CO-O-CH₂CH₂-O-)_n-H + (n-1) H₂O

Полимер пропускают через фильеры – макромолекулы вытягиваются, усиливается их ориентация:

 

Формование прочных волокон на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120 °С.

Лавсан является линейным жесткоцепным полимером. Наличие регулярно расположенных в цепи макромолекулы полярных сложноэфирных групп

-О-СО- приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость и высокую механическую прочность. К его достоинствам относятся также устойчивость к действию повышенных температур, света и окислителей.

Достоинства:

1. Прочность, износостойкость
2. Свето и термостойкость
3. Хороший диэлектрик
4. Устойчив к действию растворов кислот и щелочей средней концентрации
5. Высокая термостойкость (-70˚ до + 170˚)

Недостатки:

1. Негигроскопичен (для производства одежды используют в смеси с другими волокнами)

Применяется лавсан в производстве:

1.  волокон и нитей для изготовления трикотажа и тканей различных типов (тафта, жоржет, креп, пике, твид, атлас, кружево, тюль, плащевые и зонтичные полотна и т.п.);
2. пленок, бутылей, упаковочного материала, контейнеров и др.;
3. транспортёрных лент, приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтровальных материалов, щёток, застёжек "молния", струн ракеток и т.п.;
4. хирургических нитей и материалов для имплантации в сердечно-сосудистой системе (эндопротезы клапанов сердца и кровеносных сосудов), эндопротезирования связок и сухожилий.

III. Капрон 

Капрон [-NH-(CH₂)₅-CO-]_n – представитель полиамидов.

В промышленности его получают путем полимеризации производного ε-аминокапроновой кислоты – капролактама.

H₂N-(CH₂)₅-CO-OH + H₂N-(CH₂)₅-CO-OH + H₂N-(CH₂)₅-CO-OH →

ε-аминокапроновая кислота

→ H₂N-(CH₂)₅-CO-OH + H₂N-(CH₂)₅-CO- … + nH₂O

Процесс ведется в присутствии воды, играющей роль активатора, при температуре 240-270° С и давлении 15-20 кгс/см² в атмосфере азота.

Достоинства:

1. Благодаря сильному межмолекулярному взаимодействию, обусловленному водородными связями между группами –CO-NH-, полиамиды представляют собой труднорастворимые высокоплавкие полимеры с температурой плавления 180-250°С.
2. Устойчивость к истиранию и деформации
3. Не впитывает влагу, поэтому не теряет прочности во влажном состоянии
4. Термоплатичен

Недостатки:

1. Малоустойчив к действию кислот
2. Малая теплостойкость тканей (нельзя гладить горячим утюгом)

Применение:

1. Полиамиды применяются прежде всего для получения синтетического волокна. Вследствие нерастворимости в обычных растворителях прядение ведется сухим методом из расплава с последующей вытяжкой. Хотя полиамидные волокна прочнее натурального шелка, трикотаж и ткани, изготовленные из них, значительно уступают по гигиеническим свойствам из-за недостаточной гигроскопичности полимера.
2. Изготовление одежды, искусственного меха, ковровых изделий, обивок.
3. Полиамиды используются для производства технических тканей, канатов, рыболовных сетей.
4. Шины с каркасом из полиамидного корда более долговечны.
5. Полиамиды перерабатываются в очень прочные конструкционные изделия методами литья под давлением, прессования, штамповки и выдувания.

ЦОРы

Анимация: "Получение ацетатного волокна"

Учебный фильм: “Нитрон”

Учебный фильм:“Лавсан”

Учебный фильм:“Капрон”