Гетероцепные волокна — основной класс синтетических волокон, получивший наибольшее распространение. В промышленных масштабах вырабатываются в основном два вида гетероцепных волокон — полиамидные и полиэфирные.
Наибольшее распространение полиамидных волокон объясняется присущими им ценными свойствами, широкой сырьевой базой для их производства. Так же в значительной мере тем, что методы получение исходных материалов, а так же процессы формования и последующей обработки разработаны для полиамидных волокон раньше и более детально, чем для других гетероцепных волокон.
Капрон (поли-е-капроамид, найлон-6, полиамид-6)- синтетическое гетероцепное полиамидноеволокно, построенное из остатков е-аминокапроновой кислоты.
капроновый волокно полиамидный
Капрон — бело-прозрачное твердое, очень прочное вещество, молекулярная масса зависит от условий получения данного полимера и лежит в пределах 10 4 -3,5*104 . Используется для формования капронового волокна.
Эластичность капронового волокна намного выше шелка. Прочность зависит от технологии и тщательности производства. Капроновая нить диаметром 0,1 миллиметра выдерживает 0,55 килограммов.
Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются высокой химической и износостойкостью, устойчивы к действию многократной деформации (изгибов), к действию большинства растворителей, хорошо окрашиваются.
Безвредны и индифферентны по отношению к животным тканям, ферментам и бактериям, вследствие чего не рассасываются в организме.
Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот — макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. При нагревании его прочность снижается, при 215 °С происходит плавление.
1. Стадии производства капрона
Как правило, капрон производится непосредственно на заводах синтетического волокна. Поэтому, подобное производство представляет единый технологический цикл, включающий следующие стадии:
- подготовка сырья (плавление мономера, приготовление водного раствора катализатора);
- полимеризация капролактама;
- обработка полимера (охлаждение и получение полимерной ленты, ее дробление и сушка);
- получение расплава поли- е-капроамида и формование волокна.
Сырьем для производства капрона являются фенол, бензол, толуол или циклогексан, получаемые из каменного угля или нефти. В настоящее время наиболее разработанным является способ промышленного производства капрона из фенола.Фенол рядом химических реакций превращается в капролактам (мономер), который затем путем полимеризации превращается в капрон.
Общие правила производства следственных действий
... -психиатра, травмы головы; характер совершенного преступления; наличие в действиях лица признаков аффекта; неадекватность поведения лица при производстве следственных действий; заявленное мотивированное ходатайство защитника. Следует расширить систему мер, ... без перерыва более 2 часов, а в общей сложности – более 4 часов в день». бы , что действия выполняют свою и каждый свое значение, свои ...
Капролактамможет быть получен, например, в ходе Бекмановской перегруппировки:
Капролактам поступает на заводы синтетического волокна в полиэтиленовых мешках или в бумажных мешках, помещенных в мешки из прорезиненной ткани. Он транспортируется также в расплавленном состоянии в специальных цистернах, покрытых термоизоляцией и снабженных змеевиком для парового обогрева. При транспортировании расплава капролактама достигается значительный экономический эффект, так как отпадает операция плавления капролактама на заводе — потребителе и исключается загрязнение продукта. Расплавленный капролактам может храниться в обогреваемых и изолированных емкостях.
Процесс полимеризации капролактама — превращение циклов в линейные полимеры — называется полиамидированием. Он протекает только при сравнительно высокой температуре и повышенном, нормальном или пониженном давлении в присутствии активатора.
Активаторами могут служить органические или минеральные кислоты, а также вода, соль АГ (продукт взаимодействия эквимолекулярных количеств адипиновой кислоты и гексаметилендиамина [HOOC(CH 2 )4 COOH-NH2 (CH2 )6 NH2 ]), аминокапроновая кислота или другие соединения, которые в условиях процесса полиамидирования капролактама способны претерпевать химические превращения с выделением воды.
Кроме перечисленных соединений очень эффективными активаторами являются щелочи и металлический натрий, которые в десятки и сотни, раз сокращают продолжительность реакции полиамидирования. В производственных условиях в качестве активатора процесса полиамидирования капролактама чаще всего применяется вода.
Механизм реакции образования поли-е-капроамида зависит от характера применяемого активатора. В присутствии воды реакция полиамидирования капролактама протекает ступенчато по следующей схеме:
На начальной стадии процесса при взаимодействии капролактама с водой образуется аминокапроновая кислота:
Аминокапроновая кислота соединяется с молекулой капролактама и образуется димер:
Димер взаимодействует еще с одной молекулой капролактама и образуется тример:
Присоединение молекул капролактама происходит до образования поли-е-капроамида:
Реакция полиамидирования капролактама является равновесной и обратимой:
В связи с этим капролактам не полностью превращается в поли-е-капроамид и в полимере всегда содержится некоторое количество (около 10%) мономера и низкомолекулярных водорастворимых соединений (димера, тримера и капролактама), которые могут быть удалены промывкой горячей водой или отгонкой под вакуумом из расплавленного полимера.
К поли-е-капроамиду, предназначенному для переработки в волокно капрон, предъявляются определенные требования. В частности, он должен иметь достаточно большую молекулярную массу (не ниже 10 4 ) и быть монолитным, т.е. не содержать большого числа пустот и раковин. Кроме того, в полимере не должно быть продуктов окисления (поли-е-капроамид белого цвета).
Классификация текстильных волокон и нитей
... волокна). Текстильная нить - гибкое и прочное тело с малыми поперечными размерами значительной длины. текстильный волокно пряжа плотность Различают исходные, первичные и вторичные нити. Исходные нити ... большого числа продольно сложенных элементарных химических нитей, предназначенных для изготовления пряжи. 3. СТРУКТУРА ВОЛОКОН Текстильные волокна состоят из макромолекул, обладающих большой ...
Чтобы избежать окисления расплавленного поли-е-капроамида процесс ведется в атмосфере азота, подаваемого в аппаратуру на стадии расплавления и полимеризации мономера.
2. Технология производства капрона
Существует три способа производства капроновых нитей и волокон:
1) Периодический способ — периодический или непрерывный синтез полимера, периодические процессы экстракции и сушки крошки (гранул), формование комплексных нитей (в автоклавах под давлением).
2) Непрерывный способ с получением крошки — непрерывный синтез полимера, экстракция и сушка крошки, формование комплексных нитей.
3)Непрерывный способ с формованием комплексных нитей непосредственно из расплава (непрерывный синтез полимера и формование комплексных нитей непосредственно из расплава).
Первые два способа производства капроновых нитей состоят из одинаковых технологических стадий, но второй способ выгодно отличается от первого применением непрерывных процессов синтеза полимера, экстракции и сушки крошки, что значительно улучшает технологию производства и повышает качество полимера и нитей.
Третий способ предусматривает совмещение в едином технологическом процессе непрерывного способа получения полимера с формованием нитей из расплава без повторного плавления полимера, при этом коренным образом изменяется технология получения нитей.
Непрерывный процесс осуществлен в полном объеме при получении волокон и находит все большее применение в производстве текстильных нитей.
На рис.1 представлена технологическая схема производства капронового волокна непрерывным способом.
Твердый капролактам из бункера 1 поступает в плавитель 2, обогреваемый паром. Расплавленный мономер проходит фильтр 3 и подается в верхнюю часть реактора полимеризации колонного типа 4, в котором одновременно из аппарата 5 дозируется 50%-ный водный раствор соли АГ.
Смесь паров воды и не вступившего в реакцию капролактама из реактора поступает в холодильник-конденсатор 6, в котором капролактам конденсируется и стекает обратно в реактор, а вода собирается в сборнике 7. Для предотвращения окисления продуктов в плавитель 2 и реактор полимеризации 4 вводится азот. Расплавленный поли-е-капроамид выдавливается из реактора через щелевидную фильеру и поступает на охлаждаемый водой барабан 8. Образовавшаяся лента полимера подается в резательный станок 9, измельчается в крошку. Из станка крошка поступает в экстрактор 10, в котором из полимера вымываются водорастворимые мономер и другие соединения. Промытый поли-е-капроамид высушивается в сушилке 11 теплым воздухом и подается непосредственно на формование волокна в прядильную машину 12, или поступает на склад. Поступившая в прядильную машину крошка плавится в плавильной камере а, обогреваемой через змеевик, образовавший расплав прядильным насосом-дозатором б при температуре 250-290 єС под давлением 2-6 МПа подается через фильтр в через фильеру г. Выходящие из фильеры струйки охлаждаются в шахте машины д холодным воздухом и образуются волокна, которые через направляющие ролики подаются на намоточную машину и затем на дальнейшую обработку. Скорость формования капронового волокна зависит от его толщины и составляет 500-1200 м/мин.
Производство химических волокон
... формирования химических нитей. Современные способы формирования нитей также заключаются в продавливании исходных растворов или расплавов полимеров через тончайшие отверстия фильер.[1] Производство химических волокон состоит ... чего растворитель испаряется, а полимер затвердевает. В случае формирования из раствора мокрым способом струйка нити из фильер поступают в раствор осадительной ванны, ...
Заключение
Поли-е-капроамид используется преимущественно для производства капронового волокна, применяемого в текстильной промышленности, и для изготовления технических тканей.
Из капрона изготовляют канаты, рыболовные сети, леску, гитарные струны, фильтровальные материалы, кордную ткань, а также штапельныеткани,чулкии другие бытовые товары. Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, широко используются в быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек.
Будучи термопластичной, капроновая смола используется и в качестве пластмассы для изготовления деталей машин и механизмов— зубчатых колес, втулок, подшипников, крепежных деталей, отличающихся большой прочностью и износостойкостью. Также капрон используется в производстве электроизоляции.
В медицине применяется для изготовления протезов органов.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kontrolnaya/proizvodstvo-kaprona/
1. Соколов Р.С., ? Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. — Т. 2: Металлургические процессы. Переработка химического топлива. Производство органических веществ и полимерных материалов. — 448 с.
2. Ермилов А.С. Теоретические основы процессов получения и переработки полимерных материалов: курс лекций/ А.С. Ермилов. — Пермь: Изд-во Перм. гос. Техн. ун-та, 2009. — 159с.
3. Тадмор З., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. Пер. с англ. — М.: «Химия», 1984. — 632 с., ил. — Нью-Йорк. 1979.
4. Торнер Р.В. Основные процессы переработки полимеров. — М.: «Химия», 1972. — 452 с., ил.
5. Роговин З.А. Основы химии и технологии химических волокон. Т II. Изд.4-е, перераб. и доп. М.: Химия, 1974. — 344 с., ил.
6. Технология производства химических волокон: Учебник для техникумов. — 3-е изд., пераб. и доп. / А.Н. Ряузов., В.А. Груздев и др. — М.: Химия, 1980. — 448 с.
