Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Синтетическое волокно или синтетическое волокно (на британском английском языке ; см. Различия в написании ) - это волокна, полученные человеком путем химического синтеза , в отличие от натуральных волокон , полученных непосредственно из живых организмов. Они являются результатом обширных исследований ученых, направленных на улучшение естественных волокон животного и растительного происхождения . Как правило, синтетические волокна получают путем экструзии волокнообразующих материалов через фильеры., образуя «другое» волокно. Их называют синтетическими или искусственными волокнами. Синтетические волокна создаются с помощью процесса, известного как полимеризация, который включает в себя объединение мономеров для получения длинной цепи или полимера. Слово полимер происходит от греческого префикса «поли», что означает «множество», и суффикса «мер», что означает «единичные единицы». (Примечание: каждая единица полимера называется мономером). Есть два типа полимеризации: линейная полимеризация и сшитая полимеризация.

Ранние эксперименты [ править ]

Джозеф Свон создал первое синтетическое волокно.

Первым полностью синтетическим волокном было стекло. [1] Джозеф Свон изобрел одно из первых искусственных волокон в начале 1880-х годов; [2] сегодня это было бы названо полусинтетическим в точном использовании. Его волокно было получено из жидкой целлюлозы , образованной путем химической модификации волокна, содержащегося в коре дерева . Синтетическое волокно, полученное с помощью этого процесса, было химически похоже на углеродную нить накаливания, которую Лебедь разработал для своей лампы накаливания , но вскоре он осознал потенциал этого волокна для революции в текстильном производстве.. В 1885 году он представил (раскрыл) ткани, которые он изготовил из своего синтетического материала на Международной выставке изобретений в Лондоне . [3]

Следующий шаг был сделан французским инженером и промышленником Илером де Шардоне , который изобрел первый искусственный шелк , который назвал «шелк Шардоне». В конце 1870-х годов Шардоне работал с Луи Пастером над лекарством от эпидемии, уничтожавшей французских тутовых шелкопрядов . Неспособность убрать разлив в темной комнате привела к тому, что Шардонне открыл нитроцеллюлозу как потенциальную замену настоящему шелку. Понимая ценность такого открытия, Шардонне начал разрабатывать свой новый продукт [4], который он продемонстрировал на Парижской выставке 1889 года [5]. Материал Шардоне был чрезвычайно легковоспламеняющимся, и его впоследствии (послесловие) заменили другими, более стабильными материалами.

Коммерческие продукты [ править ]

Впервые нейлон был синтезирован Уоллесом Карозерсом в DuPont .

Первый успешный процесс был разработан в 1894 году английским химиком Чарльзом Фредериком Кроссом и его сотрудниками Эдвардом Джоном Беваном и Клейтоном Бидлом. Они назвали волокно « вискозой », потому что продукт реакции сероуглерода и целлюлозы в основных условиях давал высоковязкий раствор ксантогената . [6] Первый коммерческий вискозы район был произведен компанией Великобритании Courtaulds в 1905 году название «искусственный шелк» был принято в 1924 году, с «вискозой» используются для вязкой органической жидкости используется , чтобы сделать как искусственный шелк и целлофан . Аналогичный продукт, известный какАцетат целлюлозы был открыт в 1865 году. Вискоза и ацетат являются искусственными волокнами, но не синтетическими, поскольку производятся из дерева . [7]

Нейлон , первое синтетическое волокно в «полностью синтетической» смысле этого термина, [ править ] был разработан Карозерс , американский исследователь в химической компании DuPont в 1930 - х годах. Вскоре он дебютировал в Соединенных Штатах как заменитель шелка , как раз к введению нормирования во время Второй мировой войны . Его новое использование в качестве материала для женских чулок затмило более практические применения, такие как замена шелка в парашютах и других военных целях, таких как веревки .

Первое полиэфирное волокно было запатентовано в Великобритании в 1928 году международной компанией General Electric. [8] Он был также произведен британскими химиками, работающими в Calico Printers 'Association , Джоном Рексом Уинфилдом и Джеймсом Теннантом Диксоном [9] [10] в 1941 году. Они произвели и запатентовали одно из первых полиэфирных волокон, которое они назвали Терилен , также известный как дакрон , равный или превосходящий нейлон по прочности и устойчивости. [11] ICI и DuPont продолжили производство своих собственных версий волокна.

Мировое производство синтетических волокон в 2014 году составило 55,2 миллиона тонн [12].

Описание [ править ]

Синтетические волокна производятся из синтезированных полимеров малых молекул. Соединения, которые используются для изготовления этих волокон, получают из таких сырьевых материалов, как химические вещества на основе нефти или нефтехимия. Эти материалы полимеризуются в химическое соединение, которое связывает два соседних атома углерода. Различные химические соединения используются для производства различных типов синтетических волокон. [ необходима цитата ]

На синтетические волокна приходится около половины всего использования волокна, которое применяется во всех областях волоконных и текстильных технологий. Хотя многие классы волокон на основе синтетических полимеров были оценены как потенциально ценные коммерческие продукты, четыре из них - нейлон , полиэстер , акрил и полиолефин - доминируют на рынке. На эти четыре производства приходится около 98% объема производства синтетического волокна, из которых только полиэстер составляет около 60%. [13]

Плюсы [ править ]

Синтетические волокна более прочные, чем большинство натуральных волокон, и легко впитывают различные красители. Кроме того, многие синтетические волокна обладают такими удобными для потребителя функциями, как растяжение, водонепроницаемость и устойчивость к пятнам. Солнечный свет, влага и масла с кожи человека вызывают разрушение и износ всех волокон. Натуральные волокна, как правило, намного более чувствительны, чем синтетические смеси. Это главным образом потому, что натуральные продукты поддаются биологическому разложению. Натуральные волокна подвержены заражению личинками насекомыми; синтетические волокна не являются хорошим источником пищи для насекомых, повреждающих ткани. [ необходима цитата ]

По сравнению с натуральными волокнами многие синтетические волокна более водостойкие и устойчивы к пятнам. Некоторые даже специально улучшены, чтобы противостоять повреждениям от воды или пятен.

Минусы [ править ]

Устройство для прядения вискозы из искусственного шелка 1901 года.

Большинство недостатков синтетических волокон связано с их низкой температурой плавления : [14]

  • Моноволокна не задерживают воздушные карманы, как хлопок, и обеспечивают плохую изоляцию.
  • Синтетические волокна горят быстрее, чем натуральные.
  • Склонен к тепловым повреждениям.
  • Относительно легко плавится.
  • Склонен к повреждению при горячей стирке.
  • При трении возникает больший электростатический заряд, чем при трении натуральных волокон.
  • Не приятен для кожи, поэтому неудобен при длительном ношении. [ необходима цитата ]
  • Не биоразлагаемый по сравнению с натуральными волокнами. [ необходима цитата ]
  • Большинство синтетических волокон впитывают очень мало влаги и становятся липкими, когда тело потеет.
  • Синтетические волокна являются источником микропластических загрязнений от стиральных машин. [15]

Обычные синтетические волокна [ править ]

Обычные синтетические волокна включают:

  • Нейлон (1931)
  • Модакрил (1949)
  • Олефин (1949)
  • Акрил (1950)
  • Полиэстер (1953)

К специальным синтетическим волокнам относятся:

  • Искусственный шелк Rayon (1894 г.)
  • Виньон (1939)
  • Саран (1941)
  • Спандекс (1959)
  • Виналон (1939)
  • Арамиды (1961) - известные как Номекс , Кевлар и Тварон
  • Модальный (1960-е)
  • Дайнема / Спектры (1979)
  • PBI (полибензимидазольное волокно) (1983)
  • Сульфар (1983)
  • Лиоцелл (1992) (искусственный, а не синтетический)
  • PLA (2002)
  • М-5 (волокно PIPD)
  • Орлон
  • Зилон (волокно PBO)
  • Vectran (волокно TLCP) из полимера Vectra LCP
  • Дерклон используется в производстве ковров

[ необходима цитата ]

Другие синтетические материалы, используемые в волокнах, включают:

  • Акрилонитриловый каучук (1930)

Современные волокна, изготовленные из более старых искусственных материалов, включают:

  • Стекловолокно (1938 г.) используется для:
    • промышленная, автомобильная и бытовая изоляция ( стекловата )
    • армирование композитных материалов ( стеклопластик , стеклофибробетон )
    • специальная бумага для сепараторов аккумуляторов и фильтрации
  • Металлическое волокно (1946 г.) используется для:
    • добавление металлических свойств одежде в целях моды (обычно делается из композитного пластика и металлической фольги )
    • устранение и предотвращение накопления статического заряда
    • проводящий электричество для передачи информации
    • проведение тепла [ править ]

См. Также [ править ]

  • Искусственный газон
  • Эластерелл
  • Веревка
  • Delustrant

Ссылки [ править ]

  1. ^ Loasby, G. (1951). «Развитие синтетических волокон». Журнал Труды Текстильного института . 42 (8): P411 – P441. DOI : 10.1080 / 19447015108663852 .
  2. ^ "Сэр Джозеф Уилсон Свон" . Британская энциклопедия . Архивировано 7 мая 2015 года . Проверено 27 апреля 2015 года .
  3. ^ Как это работает: наука и технологии . Корпорация Маршалла Кавендиша. 2003. с. 851. ISBN. 9780761473145.
  4. ^ Гарретт, Альфред (1963). Вспышка гения . Принстон, Нью-Джерси: D. Van Nostrand Company, Inc., стр.  48–49 .
  5. ↑ Редакторы, Time-Life (1991). Изобретательный гений . Нью-Йорк: Книги времени жизни. п. 52 . ISBN 978-0-8094-7699-2.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Дэй, Лэнс; Иэн Макнил (1998). Биографический словарь истории техники . Тейлор и Фрэнсис. п. 113. ISBN 978-0415193993.
  7. ^ Вудингс, Кальвин Р. "Краткая история регенерированных целлюлозных волокон" . ВУДИНГС КОНСАЛТИНГ ЛТД. Архивировано 22 апреля 2012 года . Проверено 26 мая 2012 года .
  8. ^ Loasby, G. (1951). «Развитие синтетических волокон». Журнал Труды Текстильного института . 42 (8): P411 – P441. DOI : 10.1080 / 19447015108663852 .
  9. ^ «Мир химии» . Томсон Гейл. 2005. Архивировано 28 октября 2009 года . Проверено 1 ноября 2009 года .
  10. Перейти ↑ Allen, P (1967). "Некролог". Химия в Британии .
  11. ↑ Фрэнк Гринуэй, «Уинфилд, Джон Рекс (1901–1966)», ред. Оксфордский национальный биографический словарь, Oxford University Press, 2004 г., по состоянию на 20 июня 2011 г.
  12. ↑ Искусственные волокна продолжают расти. Архивировано 28 апреля 2016 года в Wayback Machine , Textile World.
  13. ^ Дж. Э. Макинтайр, почетный профессор текстильной промышленности, Университет Лидса, Великобритания (ред.). Синтетические волокна: нейлон, полиэстер, акрил, полиолефин . Woodhead Publishing - Серия текстильных изделий. 36 . Кембридж. Архивировано из оригинала 17 июля 2011 года . Проверено 21 апреля 2010 года .
  14. ^ https://byjus.com/chemistry/synthetic-fibre/#:~:text=Synthetic%20fibres%20are%20man%2Dmade,repeating%20units%20known%20as%20monomers .
  15. ↑ Кацнельсон, Алла (2015). «Новость: микропластики представляют собой загадку загрязнения» . Труды Национальной академии наук . 112 (18): 5547–5549. DOI : 10.1073 / pnas.1504135112 . PMC 4426466 . PMID 25944930 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Первоисточником этой статьи и большей части статей о синтетических волокнах (скопированных с разрешения) является журнал Whole Earth, № 90, лето 1997 г. www.wholeearth.com