Понятие об искусственных волокнах на примере ацетатного волокна кратко

Обновлено: 08.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Тема урока. Понятие об искусственных волокнах на примере ацетатного волокна. Биологическое значение углеводов

Цели урока: дать ученикам представление о классификации волокон; формировать знания о искусственные волокна на примере ацетатного волокна; развивать умение учащихся применять полученные знания для составления уравнений химических реакций, решения задач; показать значение для человека развития органического синтеза на примере химических волокон различного назначения; доказать важное биологическое значение углеводов и их роль в жизни и деятельности человека.

Тип урока: комбинированный урок усвоения знаний, умений и навыков и творческого применения их на практике.

Формы работы: семинар.

Оборудование: образцы искусственных волокон и изделий из них.

I. Организация класса

II. Проверка домашнего задания. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности

Вы уже знакомы с материалами, изготовленными из натуральных волокон, — это хлопок, лен, шерсть, шелк.

Вспомним происхождение натуральных волокон.

Для производства ткани люди с давних времен использовали те волокна, которые давала им природа, — волокна растений и шерсть животных. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник и лен, которые дают хорошее и прочное волокно. Но натуральные волокна недостаточно прочны и требуют сложной технологической обработки. И люди начали искать более дешевое сырье для изготовления тканей.

Уже в XVII в. англичанин Роберт Гук высказал мнение о возможности получения искусственного волокна. Однако промышленным путем искусственное волокно для изготовления тканей получили лишь в конце XIX века. В России первый завод по производству искусственного шелка вступил в строй в 1913 г. в подмосковном городе Мытищи.

Сейчас все больше тканей производят из химического волокна. Редко когда в гардеробе современного человека можно натолкнуться на вещь, изготовленную исключительно из натурального волокна. Сегодня почти все натуральные ткани содержат добавки, улучшающие их свойства.

III. Изучение нового материала

ПОЛИСАХАРИДЫ: КРАХМАЛ, ЦЕЛЛЮЛОЗА

1. Рассказ учителя

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений.

Сырьем для таких волокон являются полимеры, встречающиеся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Искусственное волокно представляет собой тонкую непрерывную нить. Ткань из такой пряжи имеет ровную гладкую поверхность с четким рисунком переплетения. Из искусственных волокон производят материалы: ацетат, вискозу, штапель, модаль. Эти ткани приятны на ощупь, длительное время остаются сухими и имеют отличные воздухопроницаемые свойства. Сегодня, благодаря новейшим технологиям, ткани из искусственных волокон не только не уступают по своим физико-химическим и эксплуатационным характеристикам натуральным тканям, но и являются их достойной заменой.

Химические текстильные волокна получают путем переработки различного по происхождению сырья.

По этому признаку они подразделяются на две группы:

✵ искусственные (вискозные, ацетатные, медно-амоніакові);

✵ синтетические (полиэстеровые, полиамидные, полиакрилонитрильные, эластановые).

Производство химических волокон делится на три этапа.

Этап. Получение прядильного раствора Для искусственного волокна: растворение целлюлозной массы в луге. Для синтетического волокна: сочетание химических реакций различных веществ.

Этап II. Формирование волокна Пропуск раствора через фильеры.

Количество отверстий в фильере — 24-36 тыс. раствор затвердевает, образуя твердые тонкие нити.

Этап III. Обработка волокна

Нити промывают, сушат, крутят, обрабатывают высокой температурой. Затем подбеливают, красят, обрабатывают раствором мыла.

Принята следующая классификация химических волокон в зависимости от вида исходного сырья:

✵ искусственное волокно (из природных полимеров): гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные, белковые;

✵ синтетическое волокно (из синтетических полимеров): карболанцюгові, гетероланцюгові.

Иногда к химическим волокнам относят минеральные волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые).

1. Вискозные, ліоцел.

Ткани из искусственных волокон

Остановимся на некоторых из них более подробно.

Сырьем для производства вискозного волокна является древесная целлюлоза, получаемая из еловых щепок и опилок плюс химические вещества. Вискозное волокно очень похоже на волокно натурального шелка.

Изменяя толщину, блеск, извитость волокон, вискозной ткани можно придать вид шелка, хлопка, шерсти. Вискозные волокна мягкие, гладкие, но менее прочные, чем натуральный шелк. Вискоза лучше, чем хлопок, впитывает влагу, но имеет слабую упругость, поэтому ткани из этих волокон сильно мнутся.

Горят волокна быстро, ровно, пламя яркое, остается запах жженой бумаги. После сгорания оставляют пепел светло-серого цвета.

Сырьем для ацетатного волокна служат отходы хлопка плюс химические вещества. Ацетатные волокна плохо впитывают влагу, имеют большую упругость, чем вискоза, поэтому почти не мнутся и хорошо сохраняют форму. Горит ацетатное волокно очень медленно, желтым пламенем, оставляя оплавленные шарики и кисловатый запах.

Синтетические волокна — это волокна, которые получают путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.) в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти, каменного угля и природных газов. Эти волокна имеют химический состав, аналогичного которому не существует среди природных материалов. Полиамидное, полиэфирное, полиакрилонитрильное-все это синтетические волокна.

Сейчас благодаря применению передовых технологий синтетическим волокнам придают все новые качества, например, используя методы химической или механической обработки. Наиболее популярными являются такие волокна, как нейлон, акрил, полиамид, полиэстер, спандекс, эластан. Развитие промышленности обусловило превосходные потребительские качества синтетических волокон, даже превосходящих натуральные.

Все современные синтетические материалы имеют такие ценные свойства, как способность быстро впитывать и отводить конденсат, влагу от поверхности тела. Достигается этот эффект за счет либо структуры использованных волокон, либо специального плетения нитей. К тому же, современные синтетические материалы быстро сохнут, очень прочные и долговечные, легкие, практически не мнутся. Практика доказала, что ношение одежды на основе синтетических тканей позволяет повысить работоспособность человека в экстремальных условиях.

(в скобках приведены торговые названия)

✵ Карболанцюгові (содержат в цепи макромолекулы исключительно атомы Карбона)

1. Полиакрилонитрильные (Нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла).

2. поливинилхлоридные (хлорин, саран, Виньон, ровиль, тевирон).

3. Поливинилспиртовые (винол, мтилан, винилон, куралон, виналон).

4. Полиэтиленовые (спектра, дайнема, текмілон).

5. Полипропиленовые (геркулон, ульстрен, найден, мераклон).

✵ Гетероланцюгові (кроме атомов Карбона содержат в цепи макромолекулы атомы других элементов)

1. Полиэфирные (лавсан, терилен, дакрон, тетерон, элана, тергаль, тесіл).

2. Полиамидные (капрон, найлон-6, перлон, дедерон, амілан, анид, найлон-6,6, родиа-найлон, ніплон, номекс).

3. Полиуретановые (спандекс, лайкра, вайрін, эспа, неолан, спанцель, ворін).

Ткани из синтетических волокон

Сырьем для производства синтетических волокон являются газы-продукты переработки каменного угля и нефти. В результате сложных химических реакций получают синтетические волокна, отличающиеся друг от друга химическим составом, свойствами, характером горения.

Остановимся на самых распространенных из них.

1. Полиэфирные волокна (лавсан, кримплен и др.).

2. Полиамидные волокна (капрон, найлон).

3. Полиакрилонитрильные волокна (Нитрон, акрил).

4. Эластановое волокно (лайкра, дорластан).

2. Краткая характеристика методов получения

В промышленности химические волокна производят в виде:

✵ штапельных (резаных) волокон длиной 35-120 мм;

✵ жгутов и жгутиков (линейная плотность соответственно равна 30-80 и 2-10 г/м);

✵ комплексных нитей (состоят из многих тонких элементарных нитей);

✵ мононитей (диаметром 0,03-1,5 мм).

Первая стадия процесса производства любого химического волокна заключается в приготовлении прядильной массы (формовочного раствора или расплава), которую в зависимости от физико-химических свойств исходного полимера получают путем растворения в соответствующем растворителе или перевода его в расплавленное состояние.

Вторая стадия заключается в формировании волокна. Для этого раствор или расплав полимера с помощью специального дозирующего устройства подается в так называемый фильер. Фильер представляет собой небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала с плоским дном, которая имеет большое число (до 25 тыс.) мелких отверстий, диаметр которых может колебаться от 0,04 до 1,0 мм.

В процессе формирования волокна из расплава тонкие его струнки попадают сквозь отверстия фильера в специальную шахту, где они охлаждаются потоком воздуха и затвердевают. если формирование волокна осуществляется из раствора полимера, то могут быть применены два метода: сухое формирование, когда тонкие ручьи поступают в нагретую шахту, где под действием циркуляции теплого воздуха растворитель отчитывается, а ручьи затвердевают в волокна; мокрое формирование, когда струйки раствора полимера из фильера попадают в так называемую осадочную ванну, в которой под действием различных химических веществ, содержащихся в ней, струйки полимера затвердевают в волокна.

Ацетатные волокна — один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна (из частично омыленной, т. н. вторичной, ацетилцеллюлозы) .

Ацетатные волокна вдвое превосходят вискозные и медноаммиачные волокна по эластичности; поэтому ткани из них отличаются пониженной сминаемостью. Кроме того, ацетатные волокна приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон. Это даёт возможность получать разнообразные колористические эффекты на изделиях из смеси ацетатных волокон и волокон других типов. Триацетатное волокно характеризуется более низкой гигроскопичностью, но большей эластичностью и меньшей сминаемостью, чем изделия из ацетатного волокна При 65%-ной относительной влажности триацетатное волокно сорбирует 2,5—3 % влаги, а ацетатное 6—7 % .

Искусственные ацетатные волокна — это одна из разновидностей ненатуральных нитей, которые получают из ацетилцеллюлозы. Это успешный симбиоз природного материала и химических реагентов, в отличие от синтетики из химических компоновок на основе натуральной древесины. В эту ткань были влюблены все модницы середины 20 и в настоящее время создаются модифицированные востребованные виды.

История получения ацетатного волокна

Что же такое ацетат? Во втором десятилетии 20 века из ацетилцеллюлозы было освоено изготовление ацетатного шелка. Позднее обнаружили метод получения материала большей прочности из очищенной древесной целлюлозы и хлопкового пуха.

Для справки: ацетаты — эфиры и соли уксусной кислоты, встречаются в природе и являются обычными компонентами клеток организма. Самое широкое распространение получили: в медицине для изготовления синтетического ретинола (витамина А) и токоферола (витамина Е); в пищевой промышленности (консервант); в текстильном производстве, ацетат это ткань или нити из ацетилцеллюлозы.

Впервые, изящные сияющие волокна, стали выпускать на фабрике братьев Дрейфусов, Англия. Отделка производилась солями уксусной кислоты, и предназначались они для покрытий фюзеляжей и крыльев самолетов. Благодаря высокой гидрофобности применялись как изоляционные материалы. В 1918 г. в этой компании усовершенствовали технику и начали получать нити в виде блистающего синтетического шелка.

Интересно знать! Не натуральный шелк не относится к синтетике. К примеру, акрил и ацетат — совершенно разные материалы. Полиакрилнитрил — чистая синтетика, производится из химической смеси ацетилена и синильной кислоты. Ацетат вырабатывается из натурального сырья, хотя и искусственным путем.

На основе данной находки мгновенно начались разнообразные исследования. Вопрос: что это такое — ацетат? заинтересовал многие предприятия. Нити стали использовать в различных сферах: для создания изолирующих материалов; водонепроницаемых напылений; дополнять к натуральному шелку для увеличения износостойкости и в последствии стали создавать полноценные ацетатные ткани, максимально идентичные натуральному шелку.

Процесс изготовления

Что это такое — ацетатный шелк? Для получения ацетилцеллюлозы (первичного ацетата) применяется 98% клетчатки. Ее производят при температуре 15 С методом замещения атомов водорода. Для этого используется уксусная и серная кислоты. Химическая формула — [C6H7O2(OH)3-x(OCH3)x]n. Первоначальный состав предназначается для извлечения волокон.

По этому способу получают ацетатный шелк:

ацетилцеллюлозу подвергают частичному омылению, с прибавлением воды, при котором фрагменты ацетильных групп отщепляются;
серную кислоту применяют в качестве ускорителя реакций;
полученную диацетилцеллюлозу называют — вторичный ацетат (включает 52–56% связанной этановой кислоты). Он имеет волокнистую структуру и выпадает из состава в форме порошка или хлопьев белого цвета;
вторичный ацетат проходит отжимку, промывку в воде, стабилизирование (кипячение с серной кислотой) и сушку.

Дополнительная информация! Триацетат — это один из видов ацетатного волокна, который производится в растворе спирта и метиленхлорида. Имеет высокие термостойкие свойства и может выдерживать температуру до 180 °С.

Ацетилцеллюлоза растворяется в ацетоне и спирте (85: 15). На выходе — это густой состав из которого, после удаления пузырьков воздуха и трехкратной промывки формуются волокна. Они застывают при испарении растворителя и применяются для формирования материи. Модифицирующие присадки, увеличивающие качество нити.

Как происходит формовка

Сухим методом, в шахте происходит прядение:

В прядильную машину с горячим воздухом (600 — 700 С) продавливают ацетилцеллюлозу, формовка происходит со скоростью — 300–350 м/мин.
Чтобы придать извитость нитям их пропускают через гофрировочный электростанок.
На выходе из шахты волокна замасливают особым составом для предотвращения электризуемости и наматывают в бобину.

Полученные нити не требуют ни сушки, ни дополнительной отделки. Сразу после крутки и перемотки они напрямую поступают в текстильную переработку. Волокно применяют, как самостоятельный материал, так и в комбинации с другими текстильными нитями (шерстью, шелком). Схема получения ацетатного жгута для табака близка к производству нитей особенностью процесса является то, что получают жгут по толщине одной сигареты.

Микроскопическое строение волокна

Волокна имеют высокомолекулярное строение, на поверхности нитей есть мелкие продольные канавки. Для лучшего сцепления производятся квадратные или H-образные поперечные надрезы. Они обеспечивают прочные, растяжимые швы с хорошим застилом. Помимо высокой прочности, полотно характеризуется блестящим сиянием.

Основные свойства волокон

Что за материал — ацетат? Эти волокна устойчивы к воздействию хлора, уайт-спирита и высших спиртов. В низших спиртах они немного набухают и рушатся в минеральных щелочах.

Качество и физические показатели нити:

плотность — 8,3-11,1 tex;
прочность — 10-14 сН/ tex;
удлинение — 20-40%;
эластичность — 3-4 Гпа.

Важно! Ацетатное волокно полностью разрушается — при t 1400 С.

Искусственные шелковые нити не подвержены воздействию бактерий и насекомых, мало гигроскопичны и не мнутся, быстро изнашиваются и электризуются. Превосходят по эластичности медно—аммиачные и другие виды. Шнур сечением в 1 см² выдерживает нагрузку в 10 тонн. При термических обработках, изделия из ацетатного волокна могут образовывать ласы и заломы.

Некоторые сведения о цвете

Окрашивание ацетатных материй производится специальными дисперсными красителями, которые непригодны для многих других тканей:

Основные — с уксусной кислотой (1–2%). В процессе повышая постепенно температуру до 70. Общим минусом основных красителей считается плохая светоустойчивость.
Дисперсные — с добавлением холодных растворов сульфата меди дают глубокие тона с оптимальной стабильностью к свету.
Полиметиновые (катионные) — соли сильных оснований. Определенные полиметиновые красители являются промежуточными соединениями, нерастворимыми в воде, и могут применяться как пигменты для дисперсных. Дают яркие и чистые светостойкие окраски.

Комбинирование этих методов дает возможность получать на изделиях различные колористические эффекты.

Область применения ацетатных тканей

Шелковая ткань из ацетатных волокон пользуется огромным спросом у покупателей и имеет широкую область применения:

для производства легкой одежды — блузки, платья, нижнее белье, майки;
для драпировки мебели, изготовления комплектов постельного белья, занавесок;
для производства сигаретных фильтров;
как изолирующий материал в электротехнике (свойства схожи с дивиниловым каучуком).

Обратите внимание! Сияющие и прочные ацетатные нити присутствуют в составе множества материалов (шерсти, габардина, бархата) заметно улучшая свойства изделий.

Особенности ухода

Сырье, произведенное из ацетатного волокна, обладает скользкой поверхностью. Такие ткани не мнутся, не собирают пыль и мало загрязняются. При соблюдении правил на этикетке, вещи прослужат длительное время.

Стирка ацетатного шелка

Постирать ацетат возможно ручным способом либо на небольших оборотах в стиральной машинке:

Ткани отжимаются вручную, нельзя выкручивать в центрифуге.
Легкий раствор перекиси водорода придаст материи свежий вид.
Моющие средства — мягкие, а краткий температурный режим стирки — не более 30° С.
Разноцветные ткани не замачиваются.
Возможна и химическая чистка.

Сушка

Этот материал сохнет быстро на свежем воздухе и механическая сушка для одежды к нему не применима. Для того чтобы на ткани не возникли заломы следует хорошо расправлять.

Глажка

Разглаживание заломов выполняется при невысокой t° — до 160° C, с изнаночной стороны изделия, через марлю либо тканевую прокладку. Не рекомендуется тянуть волокна, они могут разорваться. При правильном уходе материал не нуждается в глажении.

Обратите внимание! При t° — выше 170° C, изменяется форма нити, при t° — 210° C наступает тепловой распад соединений.

Положительные качества

Ацетат один из немногих, содержит вискозу искусственных материалов природного происхождения.

Его характерными чертами являются:

поверхность сверкающая, ровная, нежная, приятная на ощупь;
водоотталкивающая структура и невысокая теплопроводность;
стабильность к влиянию бактерий, плесени и солнечному излучению;
устойчивость — изделия не дают усадку, эластичны и удерживают конфигурацию;
не утрачивает прочность в мокром состоянии;
хорошо поддается чистке и моментально сохнет.

Обратите внимание! Легкий и тончайший материал имеет множество положительных характеристик: просто окрашивается, изящно драпируется, что представляет большое поле для деятельности художников, дизайнеров и модельеров.

Как отличить ацетат от других тканей

Чтобы не путать искусственные ацетатные волокна и синтетические нити (капрон) можно воспользоваться нехитрыми методами. По внешнему виду ацетат практически неотличим от природного.

Установить происхождение материи возможно такими способами:

Поджечь — ненатуральные модификации будут создавать неприятный кисловатый запах и скатываться в шарик. Природные материалы при горении имеют запах горелых волос и быстро превращаются в пепел.
Приложить к коже — ацетатные ткани будут отдавать холодком, а натуральные быстро нагреются.
Пощупать — искусственный шелк шершавей и не такой упругий и легкий как натуральный, а капрон имеет еще более жесткое сцепление нитей.

Помять, сжать — настоящий шелк выровняется без следов, ацетатный немного помнется, капрон издает характерный треск.
Капельные пробы — синтезируемые полимеры (капрон), растворяются кислотой, искусственный шелк — ацетоном.

Прогрессивный мир текстиля не может обойтись без химии. Шелковые изделия из ацетатного волокна выгодно отличаются от других низкой ценой, разнообразием и красотой. Они имеют превосходные эксплуатационные свойства и интересно подчеркивают любой дизайн и стройность фигуры.

Содержание

Получение

Ацетатные волокна формируют из растворов ацетилцеллюлозы в органических растворителях (триацетилцеллюлозу — в смеси метиленхлорида и спирта, вторичную ацетилцеллюлозу — в ацетоне), обычно по т. н. сухому методу. По этому методу получают филаментные нити, т. н. ацетатный шёлк. При получении ацетатного штапельного волокна формование ведут по сухому или мокрому методу.

Свойства

Недостатки ацетатных волокон

Прочность при разрыве ацетатных волокон невысока (разрывная длина 11—13 км). Потеря прочности при испытании в мокром состоянии для ацетатного волокна составляет 40—45 %, а для триацетатного 15—20 %. Ацетатные волокна характеризуются недостаточно высокой термостабильностью: выше 160—170 °C изменяется форма изделий из этого волокна, при 210 °C начинается его термический распад. Поэтому изделия из ацетатных волокон можно гладить только через влажную ткань. Ацетатные волокна малоустойчивы к действию даже разбавленных растворов щелочей. К недостаткам изделий из ацетатных волокон относятся также низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость. Для устранения этих недостатков используют методы химической модификации ацетилцеллюлозы.

Применение

Основные области применения ацетатных волокон — изготовление изделий широкого потребления (верхней одежды, дамского нижнего белья, подкладочных и плательных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерсти при изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон позволяет снижать сминаемость изделий. Триацетатные гидрофобные нити применяют как электроизоляционный материал. Также ацетатное волокно используется для изготовления сигаретных фильтров.

Производство

Производство ацетатных волокон до 1957 бурно развивалось благодаря безвредности и простоте производства, ценным свойствам этих волокон, а также дешевизне исходного сырья. В дальнейшем развитие производства ацетатных волокон замедлилось в связи с появлением новых ценных типов синтетических волокон.

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Читайте также: