|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Włókna syntetyczne. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Włókna syntetyczne, Włókna chemiczne – włókna tekstylne otrzymywane z naturalnych i syntetycznych polimerów organicznych oraz związków nieorganicznych.
Od tysięcy lat ludzkość wykorzystuje dla swoich potrzeb naturalne włókna pochodzenia roślinnego (len, bawełna, konopie) i zwierzęcego (wełna, jedwab). Ponadto zastosowano również materiały mineralne, takie jak azbest. Tkaniny wykonane z tych włókien służyły do wyrobu odzieży, potrzeb technicznych itp. Ze względu na wzrost światowej populacji włókna naturalne stały się rzadkością. Dlatego potrzebne były ich zamienniki. Pierwszą próbę uzyskania sztucznego jedwabiu podjął w 1855 roku Francuz Audemars na bazie nitrocelulozy. W 1884 r. Francuski inżynier G. Chardonnay opracował metodę otrzymywania sztucznego włókna - jedwabiu nitro, a od 1890 r. Organizowano szeroką produkcję sztucznego jedwabiu metodą azotanową z formowaniem nici za pomocą dysz przędzalniczych. Szczególnie efektywna była praca, która rozpoczęła się w latach 90. XIX wieku. produkcja jedwabiu z wiskozy. Następnie metoda ta była najczęściej stosowana, a obecnie jedwab wiskozowy stanowi około 85% światowej produkcji włókien sztucznych. W 1900 roku światowa produkcja jedwabiu wiskozowego wynosiła 985 ton, w 1930 roku - około 200 tysięcy ton, aw 1950 roku produkcja jedwabiu wiskozowego osiągnęła prawie 1600 tysięcy ton. W latach dwudziestych XX wieku opanowano produkcję jedwabiu acetatowego (z octanu celulozy). Z wyglądu jedwab octanowy jest prawie nie do odróżnienia od jedwabiu naturalnego. Jest lekko higroskopijny i w przeciwieństwie do jedwabiu wiskozowego nie gniecie się. Jedwab octanowy jest szeroko stosowany w elektrotechnice jako materiał izolacyjny. Później odkryto metodę otrzymywania włókien octanowych o wyjątkowo wysokiej wytrzymałości (sznurek o przekroju 1920 cm1 wytrzymuje obciążenie 2 ton). Na podstawie postępu chemii w XX wieku. w ZSRR, Anglii, Francji, Włoszech, USA, Japonii i innych krajach powstał potężny przemysł włókien sztucznych. W przededniu I wojny światowej na całym świecie wyprodukowano zaledwie 11 tysięcy ton sztucznego włókna, a 25 lat później produkcja sztucznego włókna wyprzedziła produkcję naturalnego jedwabiu. Jeśli w 1927 roku produkcja jedwabiu wiskozowego i octanowego wynosiła około 60 tysięcy ton, to w 1956 roku światowa produkcja włókien sztucznych - wiskozowych i octanowych - przekroczyła 2 miliony ton. Różnica między włóknami naturalnymi, sztucznymi i syntetycznymi jest następująca. Włókno naturalne (naturalne) jest w całości tworzone przez samą naturę, włókno sztuczne jest wytwarzane ludzkimi rękami, a włókno syntetyczne jest tworzone przez człowieka w zakładach chemicznych. W syntezie włókien syntetycznych z prostszych substancji uzyskuje się bardziej złożone związki wielkocząsteczkowe, podczas gdy sztuczne materiały powstają w wyniku zniszczenia znacznie bardziej złożonych cząsteczek (na przykład cząsteczki włókien w produkcji alkoholu metylowego przez suchą destylację drewna ). Nylon, pierwsze włókno syntetyczne, odkrył w 1935 roku amerykański chemik W. Carothers. Carothers najpierw pracował jako księgowy, ale później zainteresował się chemią i zapisał się na University of Illinois. Już na trzecim roku został skierowany na wykłady z chemii. W 1926 roku Uniwersytet Harvarda wybrał go na profesora chemii organicznej. W 1928 roku nastąpił gwałtowny zwrot w losach Carothers. Największy koncern chemiczny „Dupont de Nemours” zaprosił go do kierowania laboratorium chemii organicznej. Stworzono mu idealne warunki: liczna kadra, najnowocześniejszy sprzęt, swoboda w doborze tematów badawczych. Wynikało to z faktu, że rok wcześniej koncern przyjął strategię badań teoretycznych, wierząc, że w ostatecznym rozrachunku przyniosą one wymierne korzyści praktyczne, a co za tym idzie zysk. I tak się stało. Po trzech latach wytężonej pracy laboratorium Carothersa, badające polimeryzację monomerów, osiąga wybitny sukces - otrzymuje się polimer chloroprenu. Na jej podstawie w 1934 roku koncern DuPont rozpoczął przemysłową produkcję jednego z pierwszych rodzajów kauczuku syntetycznego - polichloroprenu (neoprenu), który swoimi właściwościami z powodzeniem może zastąpić deficytowy kauczuk naturalny. Jednak Carothers uważał, że głównym celem jego badań jest syntetyczna substancja, którą można przekształcić we włókno. Stosując metodę polikompensacji, którą studiował na Uniwersytecie Harvarda, Carothers w 1930 roku uzyskał w wyniku interakcji glikolu etylenowego i kwasu sebacynowego poliester, który, jak się później okazało, łatwo wciągał się we włókno. To już było wielkie osiągnięcie. Substancja ta nie mogła jednak mieć praktycznego zastosowania, ponieważ była łatwo zmiękczana gorącą wodą. Dalsze liczne próby uzyskania komercyjnego włókna syntetycznego zakończyły się niepowodzeniem i Carothers postanowił zaprzestać prac w tym kierunku. Zarząd koncernu zgodził się na zamknięcie programu. Jednak kierownik wydziału chemicznego sprzeciwił się temu wynikowi. Z wielkim trudem przekonał Carothersa do kontynuowania badań. Przemyślając wyniki swojej pracy w poszukiwaniu nowych sposobów jej kontynuacji, Carothers zwrócił uwagę na niedawno zsyntetyzowane polimery zawierające w cząsteczce grupy amidowe – poliamidy. Wybór ten okazał się niezwykle owocny. Eksperymenty wykazały, że niektóre żywice poliamidowe wyciśnięte przez dyszę przędzalniczą wykonaną z cienkiej strzykawki medycznej tworzą włókna, z których można wytworzyć włókno. Zastosowanie nowych żywic wydawało się bardzo obiecujące. Po nowych eksperymentach Carothers i jego asystenci 28 lutego 1935 roku otrzymali poliamid, z którego można było wyprodukować mocne, elastyczne, elastyczne, wodoodporne włókno. Żywicę tę, wyodrębnioną w reakcji heksametylenodiaminy z kwasem adypinowym, a następnie ogrzewając otrzymaną sól (AG) pod próżnią, nazwano „polimerem 66”, ponieważ początkowe produkty zawierały 6 atomów węgla. Ponieważ nad stworzeniem tego polimeru pracowali jednocześnie w Nowym Jorku i Londynie, powstające z niego włókno nazwano „nylonem” – od pierwszych liter tych miast. Specjaliści od tekstyliów uznali ją za odpowiednią do komercyjnej produkcji przędzy. W ciągu następnych dwóch lat naukowcy i inżynierowie firmy DuPont opracowali w laboratorium procesy produkcji półproduktów z przędzy polimerowej i nylonowej oraz zaprojektowali pilotażową fabrykę chemiczną. 16 lutego 1937 roku opatentowano nylon. Po wielu cyklach doświadczalnych w kwietniu 1937 r. uzyskano włókno na partię doświadczalną pończoch. W lipcu 1938 r. zakończono budowę przedsiębiorstwa doświadczalnego. 29 kwietnia 1937 roku, trzy dni po tym, jak Carothers skończył 41 lat, zmarł po zażyciu cyjanku potasu. Wybitnego badacza dręczyła obsesja, że nie odniósł sukcesu jako naukowiec. Opracowanie nylonu kosztowało 6 milionów dolarów, więcej niż jakikolwiek inny produkt użytku publicznego. (Dla porównania, Stany Zjednoczone wydały 2,5 miliona dolarów na rozwój telewizji). Zewnętrznie nylon przypomina naturalny jedwab i zbliża się do niego w strukturze chemicznej. Jednak pod względem wytrzymałości mechanicznej włókno nylonowe jest około trzykrotnie lepsze od jedwabiu wiskozowego, a naturalne - prawie dwa razy. Firma DuPont od dawna strzeże tajemnicy procesu produkcji nylonu. I nawet zrobiła do tego niezbędny sprzęt. Zarówno pracownicy, jak i hurtownicy towarów zobowiązali się do zachowania poufności informacji dotyczących „nylonowych tajemnic”. Pierwszym produktem komercyjnym, który trafił na rynek, były szczoteczki do zębów z nylonowym włosiem. Ich uwalnianie rozpoczęło się w 1938 roku. Pończochy nylonowe zademonstrowano w październiku 1939 r., a od początku 1940 r. w Wilmington produkowano włókno nylonowe, które kupowały zakłady dziewiarskie do wyrobu pończoch. Dzięki wzajemnemu porozumieniu firm handlowych pończochy konkurencyjnych producentów pojawiły się na rynku tego samego dnia: 15 maja 1940 roku. Masowa produkcja wyrobów nylonowych rozpoczęła się dopiero po II wojnie światowej, w 1946 roku. I chociaż od tego czasu pojawiło się wiele innych poliamidów (kapron, perlon itp.), Nylon jest nadal szeroko stosowany w przemyśle tekstylnym. Jeśli w 1939 roku światowa produkcja nylonu wynosiła zaledwie 180 ton, to w 1953 roku osiągnęła 110 tysięcy ton. Plastik nylonowy był używany w latach pięćdziesiątych XX wieku do produkcji śrub napędowych dla małych i średnich statków. W latach 40-50 XX wieku. pojawiły się również inne syntetyczne włókna poliamidowe. Tak więc w ZSRR kapron był najczęstszy. Surowcem do jego produkcji jest tani fenol, produkowany ze smoły węglowej. Z 1 tony fenolu można uzyskać około 0,5 tony żywicy, z której można zrobić nylon w ilości wystarczającej na wykonanie 20-25 tysięcy par pończoch. Kapron otrzymuje się również z produktów rafinacji ropy naftowej. W 1953 roku w ZSRR po raz pierwszy na świecie przeprowadzono reakcję polimeryzacji etylenu z tetrachlorkiem węgla na skalę pilotażową i otrzymano produkt wyjściowy do przemysłowej produkcji włókna enantowego. Schemat jego produkcji został opracowany przez zespół naukowców kierowany przez A. N. Nesmeyanova. Pod względem podstawowych właściwości fizycznych i mechanicznych enanth nie tylko nie ustępował innym znanym włóknom poliamidowym, ale także pod wieloma względami przewyższał nylon i nylon. W latach 50-60. ubiegłego stulecia rozpoczęto produkcję poliestrowych, syntetycznych włókien poliakrylonitrylowych. Włókna poliestrowe powstają ze stopu politereftalanu etylenu. Posiadają doskonałą odporność termiczną, zachowując 50% wytrzymałości w temperaturze 180°C, są trudnopalne i odporne na warunki atmosferyczne. Odporna na rozpuszczalniki i szkodniki: mole, pleśnie itp. Nić poliestrowa wykorzystywana jest do produkcji taśm przenośnikowych, pasów napędowych, lin, żagli, sieci rybackich, węży, jako baza do opon. Monofilament służy do produkcji siatek do maszyn papierniczych, naciągów rakiet. W przemyśle włókienniczym nić z włókien poliestrowych wykorzystywana jest do wyrobu dzianin, tkanin itp. Lavsan należy do włókien poliestrowych. Włókna poliakrylonitrylowe mają właściwości podobne do wełny. Są odporne na kwasy, zasady, rozpuszczalniki. Wykorzystywane są do produkcji odzieży wierzchniej, dywanów, tkanin na garnitury. W połączeniu z bawełną i włóknem wiskozowym włókna poliakrylonitrylowe wykorzystywane są do produkcji lnu, zasłon i plandek. W ZSRR włókna te były produkowane pod nazwą handlową Nitron. Wiele włókien syntetycznych wytwarza się przez wtłaczanie stopionego polimeru lub roztworu przez dysze przędzalnicze o średnicy od 50 do 500 mikrometrów do komory z zimnym powietrzem, w której włókna krzepną i stają się włóknami. Uformowana w sposób ciągły nić jest nawinięta na szpulkę. Włókna octanowe są utwardzane gorącym powietrzem w celu odparowania rozpuszczalnika, podczas gdy włókna wiskozowe są utwardzane w kąpielach strącających ze specjalnymi płynnymi odczynnikami. Rozciąganie włókien na szpulach podczas formowania jest wykorzystywane, aby łańcuchowe cząsteczki polimeru przybrały wyraźniejszy porządek. Na właściwości włókien wpływa się różnymi metodami: zmieniając prędkość wytłaczania, skład i stężenie substancji w kąpieli, zmieniając temperaturę roztworu przędzalniczego, kąpieli lub komory powietrznej, zmieniając wielkość otworu matrycy. Ważną cechą właściwości wytrzymałościowych włókna jest długość zrywania, przy której włókno pęka pod własnym ciężarem. W przypadku naturalnego włókna bawełnianego waha się od 5 do 10 km, w przypadku jedwabiu octanowego - od 12 do 14, w przypadku naturalnego - od 30 do 35, w przypadku włókna wiskozowego - do 50 km. Włókna wykonane z poliestrów i poliamidów mają większą wytrzymałość. Tak więc w przypadku nylonu długość zerwania sięga 80 km. Włókna syntetyczne w wielu dziedzinach zastąpiły włókna naturalne. Całkowita wielkość ich produkcji jest prawie równa. Autor: Pristinsky V.L.
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Pole magnetyczne Ziemi ma wyraźny cykl ▪ Niebezpieczny zapach deszczu ▪ Analogowy wzmacniacz operacyjny 2D ▪ Zarodek z komórek macierzystych
▪ sekcja witryny Medycyna. Wybór artykułu ▪ artykuł Od kogo malują portrety? Gdzie słychać te rozmowy? Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czy delfiny mówią? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Wzmacniacz na chipie TDA1013b. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony