Волокна химические

ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, получают на основе волокнообразующих полимеров. Различают искусственные волокна, которые формуют из природных полимеров и продуктов их переработки, главным образом целлюлозы и её эфиров (ацетатные волокна, вискозные волокна, медноаммиачные волокна), и синтетические - из синтетических полимеров (например, полиакрилонитрильные волокна, полиолефиновые волокна, полиэфирные волокна).

Впервые производство искусственных нитроцеллюлозных волокон по «мокрому» методу формования волокон из раствора создано в 1890-91 годах (Франция), медноаммиачных - в 1896-97 (Германия), вискозных - в 1905 (Великобритания). В 1921 году (Великобритания) методом «сухого» формования из раствора получены ацетатные волокна. В результате разработки методов получения синтетических волокнообразующих полимеров и формования волокон из расплава в 1932 году (Германия) выпущены первые синтетические поливинилхлоридные волокна. В 1940-1950-е годы создано производство полиамидных волокон, поливинилспиртовых волокон, полиуретановых волокон и других видов синтетических волокон. В 1970-80-е годы освоены различные методы модифицирования волокон, получены волокна химические с особыми свойствами: высокомодульные волокна, трудногорючие, термостойкие волокна, а также эластомерные волокна, для которых характерны высокие, обратимые деформации. В конце 20 - начале 21 века созданы технологии регулирования свойств волокон химических путём синтеза химически- и стереорегулярных блоксополимеров, формования с ориентационной кристаллизацией; получены искусственные гидратцеллюлозные волокна - лиоцелл (из растворов целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде) и полилактидные волокна (биотехнологической переработкой крахмалсодержащих отходов сельского хозяйства).

Основные преимущества волокон химических по сравнению с волокнами природными, широкая сырьевая база, высокая рентабельность производства и его независимость от климатических условий; возможность направленного изменения свойств волокна путём введения добавок, регулирования структуры волокнообразующего полимера, надмолекулярной структуры получаемого волокна (кристалличности, степени ориентации). Многие синтетические волокна превосходят природные по прочности и эластичности, отличаются от них меньшей сминаемостью, большей устойчивостью к механическим, физическим и химическим воздействиям. Главные характеристики волокон химических общего (для текстильной промышленности) назначения, волокон химических технического назначения (превосходящих большинство волокон химических общего назначения по прочности), а также некоторых видов волокон химических с особыми свойствами представлены в таблице.

Формование химических волокон проводят из расплавов полимеров (около 79% получаемых волокон химических), из растворов полимеров по «мокрому» методу (около 19%), из растворов полимеров по «сухому» методу (около 2%). Используют также процессы высокоскоростного формования из расплава (со скоростями до 7000 м/мин), совмещённые процессы формования и вытягивания, термической обработки и текстурирования, непрерывные методы формования нитей из растворов и др., позволяющие интенсифицировать технологические процессы, а также получать волокна химические с новыми свойствами.

Недостатки волокон химических (например, плохие гигиенические свойства, обусловленные низкой гигроскопичностью и высокой электризуемостью, горючесть, трудная прокрашиваемость) практически полностью могут быть устранены модифицированием: физическим - изменением надмолекулярной структуры, поперечных размеров и формы волокна, на заключительной стадии формования волокна композитным - добавлением различных компонентов (антистатиков, антипиренов, красителей и пигментов, антимикробных препаратов и др.) или химическим - введением новых функциональных групп.

Волокна химические выпускают в виде мононитей, штапельных (резаных) волокон, жгутов и жгутиков, филаментных - текстильных и технических - нитей, фибриллированных нитей. К многотоннажным видам продукции относят волокна химические и нити общего назначения, высокопрочные нити, а также нетканые материалы, получаемые методом прямого формования.

Волокна химические являются сырьевой базой текстильной промышленности, используются в производстве тканей бытового и технического назначения, трикотажа и пр. Волокна химические часто применяют в смесях с природными волокнами, например, полиэфирные волокна в смеси с хлопком; добавление волокон химических существенно снижает сминаемость, повышает эксплуатационные надёжность и износостойкость изделий. Различные виды технических нитей на основе синтетических полимеров применяют в ряде областей техники, например, в производстве резинотехнических изделий, шин, а также средств профессиональной защиты и спасения. Важное значение имеют волокна и нити со специальными свойствами - электропроводные, сорбирующие, ионообменные, биоразлагаемые, химически стойкие и др., на основе ароматических, углеродных (углеродные волокна), фторсодержащих (фторволокно) и других видов полимеров. Волокна химические используют также без текстильной переработки, например, в производстве нетканых материалов, сигаретного жгутика, волокнитов и специальных видов бумаги.

Мировое производство (2003) искусственных (гидратцеллюлозных и ацетатных) волокон химических составляет около 2,8 миллионов т/год, синтетических 34 миллиона т/год. Ежегодный прирост мирового выпуска волокон химических 5-7%; наибольшими темпами развивается производство полиэфирных и полипропиленовых волокон.

Лит.: Перепелкин К. Е. Структура и свойства волокон. М., 1985; он же. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности // Российский химический журнал. 2002. Т. 46. №1; Fourne F. Synthetic fibers. Munich, 1999.