Полиамидные волокна капрон реферат
Обновлено: 06.07.2024
Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений.
Почти полтора века, которые прошли со дня получения Харбордтом в 1862 г, первого синтетического полиамида, представляют историю непрерывного научного развития этой области, результаты которого находят все более широкое применение на практике.
Содержание
Введение. 3
1. Состав. 7
2. Свойства. 8
3. Применение.
Прикрепленные файлы: 1 файл
полиамид.docx
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Казахский Агротехнический Университет имени
С.Сейфуллина
Кафедра: Технологические машины и оборудование.
РЕФЕРАТ
На тему: Полиамид. Состав, свойства, применение.
Выполнил: Житбаев С.К.
Проверил: Гришин А.Н.
Астана 2014г.
Содержание
Введение. . . . 3
1. Состав. . . . 7
2. Свойства. . . . 8
3. Применение. . . . 11
ВВЕДЕНИЕ
Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений.
Почти полтора века, которые прошли со дня получения Харбордтом в 1862 г, первого синтетического полиамида, представляют историю непрерывного научного развития этой области, результаты которого находят все более широкое применение на практике.
Выдающееся значение, которое приобрели полиамиды в современной промышленности, видно из того, что производство их в мире исчисляется сотнями тысяч тонн и непрерывно увеличивается.
Среди синтетических высокополимеров по масштабу производства полиамиды занимают одно из первых мест.
Ассортимент материалов, изготавливаемых из различных видов полиамидов, весьма велик. В него входят как синтетические волокна, широко используемые для производства текстильных изделий бытового и технического назначения, так и разнообразное литье и пленки.
На примере полиамидов впервые было установлено, что линейные полимеры определенного молекулярного веса способны образовывать волокна, Первые синтетические волокна практического значения были получены из полиамидов. Полиамидные волокна отличаются чрезвычайно высокой прочностью и занимают первое место по масштабу производства среди всех других синтетических волокон.
В настоящее время химия и физика полиамидов составляют большой раздел во всей науке о высокомолекулярных соединениях. Если на первом этапе развития химии высокомолекулярных соединений их особенности изучались в основном на целлюлозе, то в настоящее время эти исследования проводятся с широким использованием полиамидов.
Основные закономерности поликонденсации, а также полимеризации циклических соединений установлены главным образом при получении полиамидов. Ориентация и кристаллизация полимеров широко изучены на примере многих полиамидов.
Полиамиды широко представлены в природе. Это – разнообразные белки и многочисленные другие биологически важные вещества, входящие в состав организмов животных и растений.
Первый синтетический полиамид был получен в 1862 г, Харбордтом, который, подвергая м-аминобензойную кислоту действию хлористого водорода при 200°, выделил порошок серого цвета, не растворимый в щелочах и кислотах за исключением концентрированной серной кислоты, В последней этот продукт хорошо растворялся и высаживался при добавлении воды, Таким образом был получен поли-м-бензамид – первый представитель синтетических полиамидов.
В 1881 г, Михлер и Циммерман при насыщении фосгеном раствора м-фенилендиамина в хлороформе получили полифениленмочевину. В настоящее время указанная реакция широко применяется в межфазной поликонденсации, Курциус и Гебель в 1888 г, впервые выделили полиамиды при поликонденсации эфиров a-аминокислот.
В 1889 г, синтезировали полиамиды, известные под названием карбамидных или мочевино-формальдегидных смол, путем поликонденсации мочевины с формальдегидом. Эти продукты вскоре приобрели большое практическое 4 значение и уже в 20-х годах нашего века было начато промышленное производство карбамидных смол. Таким образом, карбамидные смолы – первые представители полиамидов, производство которых и до настоящего времени играет большую роль в промышленности пластических масс.
Поли-e-капроамид (поликапролактам) впервые был получен в 1899 г, Габриэлем и Маасом при поликонденсации e-аминокапроновой кислоты. При этом было сделано очень важное наблюдение, что нагревание e-аминокапроновой кислоты приводит к образованию наряду с полимером также и низкомолекулярного циклического продукта – e-капролактама.
Поли-e-капроамид впоследствии сыграл большую роль в развитии промышленности синтетических волокон: его широко применяют в качестве исходного материала для производства волокна. Это произошло после того, как Шлак в 1938 г открыл, что e-капролактам при нагревании с водой способен полимеризоваться, образуя при этом высокомолекулярный полимер. На основе этого полиамида было создано синтетическое волокно, получившее название перлон или капрон.
В 1906 г, Лёйхс синтезировал соединения нового класса – N-карбангидриды a-аминокислот, из которых стало возможным получать синтетические полипептиды с большим молекулярным весом.
В 1935 г, Карозерс синтезировал полигексаметиленадипинамид путем поликонденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой, Из этого полиамида было получено первое синтетическое волокно.
Особенно бурное развитие исследований по синтезу и применению полиамидов началось после работы Карозерса по синтезу полиамидов из различных диаминов и дикарбоновых кислот. Карозерс показал, что из синтезированных им полиамидов путем вытяжки из расплавленной смолы
могут быть получены прочные волокна. В 1938 г в США приступили к производству синтетического волокна из полигексаметиленадипинамида, которое приобрело мировую известность под названием нейлон. В настоящее время нейлон-66 занимает ведущее место среди всех синтетических волокон и масштаб производства этого волокна исчисляется сотнями тысяч тонн.
В конце 1939 г. в Германии приступили к производству перлонового волокна. Затем производство полиамидных волокон было начато в других странах.
Полиамиды представляют собой высокомолекулярные соединения линейной структуры с молекулярным весом до 30 тысяч. Макромолекулы состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп.
Наличие амидных групп, способных образовывать водородные связи, определяет физико-химические свойства, общие для всех полиамидов.
В настоящее время практическое значение имеют лишь некоторые из большого числа синтезированных полиамидов.
6
1.Состав полиамидов
Полиамиды сохраняют эластичность при низких температурах, так что температурный интервал их использования очень широк. Однако полиамиды отличает довольно высокое водопоглощение. Однако после высушивания первоначальный уровень свойств восстанавливается. В этом отношении лучше ПА - 12, у которого водопоглощение меньше, чем у ПА - 6 и ПА - 66 .
Полиамиды обладает высокой прочностью при ударе и продавливании, легко свариваются высокочастотным методом. Полиамиды обладают очень высокой паропроницаемостью и низкой проницаемостью по отношению к газам, поэтому их применяют в вакуумной упаковке. На полиамиды легко наносится печать. Прозрачность ПА-пленок высока, особенно двуосно-ориентированных. Блеск также улучшается при ориентации.
Электрические и механические свойства материала зависят от влажности окружающей среды. Новейшей разработкой является получение аморфного полиамида. Он имеет меньшую паропроницаемость по сравнению с кристаллическими полиамидами.
Полиамид известен в химической (и не только химической) промышленности как полиамид-6 (в соответствии с количеством атомов углерода в мономерах -NH-(CH2)5-CO). 7
2. Свойства полиамидов
Полиамидные волокна
Полиамидные волокна, во многих отношениях превосходящие по качеству все
природные и искусственные волокна, завоевывают все большее и большее
признание. К наиболее распространенным полиамидным волокнам, выпускаемым
промышленностью, относятся капрон и нейлон. Сравнительно недавно получено
полиамидное волокно энант. Формование из расплава с последующим вытягива-нием итермообработкой. Достоинства: – высокая прочность, практически не теряет прочность во влажном состоянии; – высокая растяжимость и эластичность; – устойчиво к многократному изгибу; – самая высокая стойкость к истиранию (вы-ше чем у хлопка в 10 раз, шерсти – в 20 раз, вискозы 50 раз). Недостатки: – низкая гигроскопичность; – малая теплостойкость; – низкая светостойкость; – чрезмерная гладкость (поэтому плохосмешива-ются с другими волокнами, трикотаж легко распус-кается, ткани легко осыпаются и раздвигаются). Для уменьшения гладкости выпускают про-филированные волокна.
Капрон
Капрон выгодно отличается от других волокон. Прежде всего, изделия из него после стирки можно не гладить, так как они не теряют приданную им на фабрике форму.
Капроновое волокно может вырабатываться в видекрученых нитей — теоретически бесконечной длины; причем такая нить протяженностью в несколько тысяч километров будет весить всего лишь один килограмм. Капроновое волокно на 25 процентов легче вискозного, а крепость его в 3-3,5 раза больше. Это позволяет вырабатывать из него ткани, которые в 5 раз прочнее вискозных, в 10 раз износоустойчивее хлопчатобумажных и в 25 раз крепче тканей из натурального шелка.Капрон используется и для изготовления верха обуви.
Из капронового шелка вырабатывают легчайшие ткани и трикотаж, изящные кружева и ковры, тончайшие чулки и даже искусственный каракуль.
Толстые капроновые нити сейчас используют в качестве материала для струн теннисных ракеток, для рыболовных лесок. Прочные крученые капроновые нитки нашли применение в хирургии. Они безвредны, и их неснимают с операционного шва.
Обычно капроновое волокно состоит из 20-60 тонких элементарных волоконцев, скрученных вместе. Но его можно изготовить и из одинарного волоконца. Капрон – полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида, образующегося при
полимеризации капролактама (лактама аминокапроновой кислоты):
[pic]
Исходный капролактам практически получается двумя путями:
1. Из фенола:
Далее оксим циклогексана в кислой среде (олеум) претерпевает перегруппировку
Бекмана, характерную для оксимов многихкетонов. В результате такой
перегруппировки происходит разрыв углерод-углеродной связи и расширение
цикла; при этом атом азота входит в цикл:
[pic]
[pic]2. Из бензола:
Окисление циклогексана проводят кислородом воздуха в жидкой фазе при 130-140
oС и 15-20 кгс / см2 в присутствии катализатора –стеарата
марганца. При этом образуются циклогексанон и циклогексанол в соотношении 1:1.
Циклогексанол дегенерирует до циклогексанона, а последний превращается в
капротам описанным выше способом.
При строительстве новых и расширении существующих производств капролактама будет
использоваться преимущественно вторая схема его получения. При этом окисление
циклогексанона воздухом будетинтенсифицировано за счет повышения температуры
реакции до 190-2000С, что существенно сократит продолжительность
реакции.
Полимеризацию капролактама ведут на тех заводах, которые производят
синтетическое волокно. Капролактам перед полимеризацией расплавляют. Для
предотвращения окисления лактама процесс полимеризации протекает при 15-16
кгс/см2 при температуре около.
Капрон (поли-ε-капроамид, найлон-6, полиамид 6) – представитель полиамидов.
Общая формула капрона:
В промышленности его получают путем полимеризации производного e-аминокапроновой кислоты – капролактама.
Ɛ-Капролактам (полупродукт для получения капрона) образуется в результате внутримолекулярного взаимодействия функциональных групп Ɛ-аминокапроновой кислоты.
Поликонденсация Ɛ-аминокапроновой кислоты:
Процесс ведется в присутствии воды, играющей роль активатора, при температуре 240-270° С и давлении 15-20 кгс/см 2 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. Устойчив к истиранию и деформации.
3. Не впитывает влагу, поэтому не теряет прочности во влажном состоянии.
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.
Рубрики: Волокна
Капрон – это синтетическое полиамидное волокно, которое получают из нефти, в результате реакции полимеризациикапролактама.
Формула капрона: [—HN(CH2)5CO—]n
Технология получения капрона
Процесс получения капрона не простой. Вначале путем гидрирования при пониженном давлении и температуре фенол переводят в циклогексанон. Затем, полученное соединение под действием гидроксиламина переходит в циклогексаноноксим (схема 1→2). И уже из него, под действием серной кислоты в ходе протекания бекмановской перегруппировки образуется капролактам(схема 2→3)
Разновидности капрона
Капрон – это белое, прозрачное, прочное вещество. Выпускаемое в виде смол, волокон, нитей, тканей. Перечисленные материалы отличаются высокой прочностью и эластичностью.
Капрон можно разделить на материал промышленного и бытового назначения. Из капрона изготавливают кордную ткань, применяемую в производстве автомобильных шин, термопластичную капроновую смолу используют для изготовления деталей машин, механизмов.
Капрон применяется для изготовления парашютов. В бытовой области капрон идет на изготовление рыболовных сетей, гитарных струн, тканей, колготок и чулок.
Капроновая нить
Изучив синтез капрона, нужно уточнить один момент. Получается в результате реакции капроновая смола. Из смолы делают волокна, из волокон нити, из нитей ткани, но обо всем по порядку.
Полученная в результате синтеза смола, нагревается почти до 3000С и выдавливается через специальные формы-сита с определенными отверстиями. На выходе струи охлаждаются воздухом, вытягиваются. Волокна готовы. В дальнейшем если необходимо их скручивают в нити.
Нити получаются очень прочные. К примеру, ниточка толщиной 0,1 мм способна выдержать груз весом более полу килограмма. Нити капрона отличаются повышенной стойкостью к истиранию, они не рвутся, а лишь растягиваются, после снятия нагрузки возвращаются в исходное положение, нити устойчивы к бактериальным атакам.
Из минусов капроновых нитей, можно отметить, что капрон накапливает статическое электричество, химически не стоек – разрушается под действием кислот и длительного воздействия ультрафиолета.
Существует несколько типов капроновых нитей:
- Эластичные (эластик) – устойчивые к растяжению, получаемые закручиванием волокна. Используются для производства колготок, носочков, чулок.
- Нити Мэрон – более объёмные нити. Они получаются путем температурной обработки эластика. Обладают более высоким влагоёмким показателями, поэтому используются для производства трикотажа, белья.
- Нити гофрон–механически искривлённые нити Мэрон. Применяются так же для изготовления белья и трикотажа.
Капроновые нити широко распространены. Признание получили благодаря прочности и низкой стоимости.
Капроновая ткань: преимущества и недостатки
Легкая и невесомая – так парой слов можно охарактеризовать капроновую ткань. Понятно, что ее производят из капроновых нитей и она имеет те же свойства.
По способу переплетения нитей выделяют саржевый и полотняные капроновые ткани.
Также существует деление по степени прозрачности. Капрон может быть и цветным, и однотонным с узором. Палитра окрасок капроновых однотонных тканей очень широка. Начиная от нежных пастельных цветов, заканчивая яркими, неоновыми оттенками. Узорчатые ткани называются флокированными. Когда говорится об узорчатой ткани, то представляются цветы, горы, холмы и т.п. Напечатанные или сплетённые из разных нитей узоры. В случае с флокированными тканями все немного по-другому. Для получения узора на поверхность капроновой ткани наносят рисунок специальным клеевым составом, далее распыляют флоковые волокна. После высыхания клея, лишние ворсинки удаляют и получается красивый рисунок. Созданная подобным образом ткань, значительно дороже однотонного собрата.
Плюсы капроновый ткани:
- Прочность.
- Легкость.
- Упругость – не рвется, не мнется.
- Износостойкость.
- Биологическая стойкость.
- Легкость ухода.
- Минусы капроновой ткани:
- Накапливает статическое электричество.
- Не впитывает влагу.
- Низкая светостойкость.
- Низкая теплостойкость.
Сферы применения капрона
Капроновое полотно применяют для изготовления штор, тюлей, свадебных нарядов, одежды, а как отмечалось ранее, для технических целей активно используются в автомобилестроении.
Шторы/тюли из капрона - лёгкое и изящное украшение домашнего интерьера. Тюли хорошо пропускают солнечный свет, красиво укладываются в изящные волны. Можно подобрать модели для любого помещения – строгого офисного, элегантного гостиного, уютного кухонного или нежного спального.
Уход за капроновой тканью
Стирать капроновые ткани лучше в жидки средствах для стирки, так как если частички порошка осядут на ткани и не выполоскаются, то при попадании солнечных лучей на те же шторы, появятся желтые пятна. Хлорные средства для отбеливания применять также не следует, это приведет к порче ткани. Что касается глажки изделий из капрона, то ее сдует проводить только на минимальных температурах, т.к. капрон не отличается термостойкостью.
Читайте также: