Химические волокна
Евгений Варнавский
С 1931 года кроме бутадиенового каучука, синтетических полимеров еще не было, а для изготовления волокон использовались единственно известные тогда материалы на основе природного полимера - целлюлозы.
Революционные изменения наступили в начале 60-х годов, когда после объявления известной программы химизации народного хозяйства промышленность нашей страны начала осваивать производство волокон на основе поликапроамида, полиэфиров, полиэтилена, полиакрилонитрила, полипропилена и других полимеров.
В то время полимеры считали лишь дешевыми заменителями дефицитного природного сырья - хлопка, шелка, шерсти. Но вскоре пришло понимание того, что полимеры и волокна на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. Поэтому все свои усилия химики и технологи направили на создание новых полимеров, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, и методов их переработки. И достигли в этом деле результатов, порой превосходящих результаты аналогичной деятельности известных зарубежных фирм.
В начале 70-х за рубежом появились поражающие воображение своей прочностью волокна кевлар (США), несколько позже - тварон (Нидерланды), технора (Япония) и другие, изготовленные на основе поли-п-фенилентерефталамида и других аналогичных полимеров ароматического ряда, получивших собирательное название арамидов. На основе таких волокон были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для изготовления ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий.
Эти волокна широко рекламировались в мировой печати. Однако только узкому кругу специалистов известно, что в те же годы российские химики и технологи самостоятельно создали арамидное волокно терлон, не уступающее по своим свойствам зарубежным аналогам. А потом здесь же были разработаны методы получения волокон СВМ и армос, прочность которых превышает прочность кевлара в полтора раза, а удельная прочность (то есть прочность, отнесенная к единице веса) превосходит прочность высоколегированной стали в 10-13 раз! И если прочность стали на разрыв составляет 160-220 кг/мм2
, то сейчас активно ведутся работы по созданию полимерного волокна с прочностью до 600 кг/мм2.
Другой класс полимеров, пригодных для получения высокопрочных волокон - жидкокристаллические ароматические полиэфиры, то есть полимеры, обладающие свойствами кристаллов в жидком состоянии. Волокнам на их основе свойственны не только достоинства арамидных волокон, но еще и высокая радиационная стойкость, а также устойчивость к воздействию неорганических кислот и различных органических растворителей. Это идеальный материал для армирования резины и создания высоконаполненных композитов; на его основе созданы образцы световодов, качество которых соответствует высшему мировому уровню. А ближайшая задача - создание так называемых молекулярных композитов, то есть композиционных материалов, в которых армирующими компонентами служат сами молекулы жидкокристаллических полимеров.
Молекулы обычных полимеров содержат, помимо углерода, еще и атомы других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие волокна обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2
) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для изготовления композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.
Применение углепластика оказывается экономически весьма выгодным. На единицу веса изготовленного из него изделия нужно затратить в 3 раза меньше энергии, чем на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше. Уменьшается и трудоемкость изготовления деталей сложной конфигурации.
Многие свойства углекомпозитов можно изменять в широчайших пределах. Например, созданы материалы с коэффициентом трения, составляющим всего 0,06, - их можно использовать в подшипниках скольжения. Однако есть и материалы с коэффициентом трения до 0,7, а это значит, что из них можно делать тормозные колодки, не содержащие асбеста.
Еще одно замечательное свойство материалов на основе углеродных волокон - их способность хорошо проводить электричество и тепло. Это позволяет делать на их основе сухие безынерционные электронагреватели в виде либо жестких пластин, либо мягких тканей. Они совершенно безопасны в пожарном отношении, так как тепловой поток равномерно распределяется по большой поверхности, и их можно использовать для обогревания помещений или сидений автомобилей и тракторов. Питаются такие нагревательные элементы либо постоянным током с напряжением от 6 до 18 В, либо переменным током с напряжением от 24 до 220 В.
Электропроводность углеродных волокон позволяет бороться и с доставляющим немало хлопот статическим электричеством (кстати, далеко не безвредным для здоровья человека): достаточно ввести в материал (ткань, бумагу) всего 0,02 - 1% углеродного волокна, чтобы электрические заряды полностью “стекали” с этого материала, как после обработки антистатиком.
Углеродные материалы имеют и медицинские области применения: живой организм их не отторгает. Поэтому если скрепить сломанную кость штифтом на основе углепластика, а поврежденное сухожилие заменить легкой и прочной углеродной лентой, то организм не воспримет этот материал как чужеродный. А углеродные материалы, обладающие высокой адсорбционной активностью, с успехом применяют в виде повязок, тампонов и дренажей при лечении открытых ран и ожогов - в том числе и химических. Сорбционные свойства специально приготовленного углеродного волокна в 2,5 раза выше сорбционных свойств активированного угля!
Другие работы по теме:
Модифицирование ПАН волокна с целью снижения горючести
Одним из критериев, определяющих возможность применения полимеров во многих отраслях промышленности, является их горючесть. Проблема снижения их пожарной опасности является одной из важнейших научных и практических задач. Это подтверждается принятием в Российской Федерации закона «О пожарной безопасности».
Химия в быту
Характеристика видов, методов применения и значения химических веществ, применяемых в быту и облегчающих домашний труд. Химические препараты и полимерные материалы. Инсектициды и репелленты. Использование химии на кухне и ванной, в косметике и гигиене.
Ферментоподобные полимеры
Гидролиз сложных эфиров в присутствии имидазола. Полимерные катализаторы реакции гидролиза п-нитрофенилацетата. Общие направления имитации энзимов синтетическими полимерами. Каталитические свойства полимеров. Синтез полимеров. Экспериментальные данные.
Химические волокна
Волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров называются химическими волокнами. В зависимости от вида исходного сырья химические волокна подразделяются на
Применение алкенов и алкодиенов
Варнавский. 10 «б» Применение алкенов и алкодиенов. Алкены. Этилен и его гомологи легко окисляются, например пермарганатом калия: + O + H O а HO - CH При этом образовался этиленгликоль - вязкая, сходная с глицерином жидкость применяемая в производстве антифризов, синтетического волокна лавсана, взрывчатых веществ.
Теплоты сорбции акрилонитрила в капроновые
Измерение теплоты сорбции акрилонитрила (АН) капроновым волокном и зависимости ее от концентрации сорбированного АН, а также изучение особенностей сорбции АН в промышленное капроновое волокно и в капроновое волокно, модифицированное прививкой АН.
Факторы, влияющие на развитие силы
Почему у одного человека сила и масса мышц развивается быстрее чем у другого, когда оба выполняют одни и те же упражнения, по одной и той же программе тренировок.
Литий-полимерные Li-pol аккумуляторы
Высший государственный колледж связи Реферат на тему: Литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы Подготовил: студент гр. ТЭ612 Смольский Андрей Иванович
Электропроводящее волокно ЭПВН, свойства и применение
ЭПВН как металлизированное, электропроводящее волокно. Его технические характеристики и технология получения. Основное сырье для производства ЭПВН. Создание лёгких и гибких электронагревательных систем. Фирмы, производящие металлизированные волокна.
Строительные материалы
Характеристика предварительно напряженного железобетона и его преимущества по сравнению с обычным бетоном. Опеределение и строение древесины. Процесс изготовления минеральной ваты. Основные звукоизоляционные материалы. Назначение строительных растворов.
Контрацептивные губки
Контрацептивные губки препятствуют проникновению сперматозоидов в канал шейки матки, задерживая сперму, и одновременно выделяют спермицидное вещество. В наши дни губки изготавливаются из синтетического волокна с добавлением натурального коллагена.
Натуральные текстильные волокна
Из встречающихся в природе веществ к полимерам, например, относятся целлюлоза - основная часть растительных волокон, кератин и фиброин - основные белковые вещества, из которых состоят шерсть и шелк.
Химические волокна
Успехи современной химии позволили создать такое химическое волокно из природных полимеров, главным образом целлюлозы, получаемой из дерева, соломы. Такое волокно называется искусственным, а волокно из синтетических полимеров - синтетическим.
Изготовление пряжи
Для большинства химических волокон, которые сразу производят заданной длины и толщины, дальнейшая обработка не нужна. А вот для натуральных волокон, имеющих (за исключением шелка) незначительную длину, обработка необходима.
Шерсть 2
Шерсть является одним из основных натуральных текстильных волокон. По мнению ученых первыми волокнами, которые научились использовать люди, были шерстяные волокна. (См. "Шерсть. История ")
Белковые волокна. Щёлк и шерсть
Реферат по химии на тему Белковые волокна. Щёлк и шерсть” Подготовлен Учениками класса Преподователь Белковые волокна имеют животное происхождение.
Литий-полимерные источники тока
Введение Литий-ионные полимерные аккумуляторы, чаще называемые просто литий-полимерные аккумуляторы (сокращенно Li-poly или LiPo), представляют собой аккумуляторные батареи, которые возникли в результате усовершенствования технологии производства литий-ионных аккумуляторов. В этом типе аккумуляторных батарей электролиты солей лития размещаются не в органические растворители как в литий-ионных батареях, а в твердые полимерные смеси, такие как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил.
Ткани
Когда обнаружилось, что из шерсти и льна можно прясть нитки, люди научились ткать полотно. Древнейшие образцы льняной ткани имеют возраст 7000 лет. Первые искусственные волокна появились лишь в конце XIX века.
Вегетативна нервова система
Вегетативна нервова система План: Загальне поняття про вегетативну (автономну) нервову систему. Особливості будови вегетативної нервової системи.
Анатомия спинного мозга
Спинной мозг лежит в позвоночном канале и представляет собой тяж длиной 41 - 45 см (у взрослого), несколько сплющенный спереди назад.
Типы одномодовых волокон
Одномодовое волокно На сегодняшний день широко используются 4 различных типа одномодового волокна. Они описаны в таблице 2. Рекомендация ITU-T G.652, которая обычно считается стандартом для одномодового волокна, представляет большую часть всех существующих волокон. Рекомендация G.652 описывает как стандартное одномодовое волокно (IEC type B1.1), так и одномодовое волокно с низким пиком водяного поглощения (IEC type B1.3).
Волоконно-оптические кабели
Изучение назначения волоконно-оптических кабелей как направляющих систем проводной электросвязи, использующих в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического диапазона. Характеристика и классификация оптических кабелей.
Хлопок. Культура хлопчатника
Хлопчатник – кустарниковое однолетнее или многолетнее растение семейства мальвовых, которое культивируется как однолетнее.
Целлюлоза
Целлюлоза, клетчатка, главный строительный материал растительного мира, образующий клеточные стенки деревьев и других высших растений. Самая чистая природная форма целлюлозы – волоски семян хлопчатника.
Строение мозжечка
Контрольная работа по анатомии ЦНС Тема: «Строение мозжечка» Мозжечок (cerebellum), управляет точными согласованными движениями и сохранение равновесия. Его ширина равняется примерно 10 см, толщина – 3 см. Масса мозжечка составляет примерно 11% от массы всего головного мозга. Сверху мозжечок покрыт корой, под которой находится белое вещество.
Санитарно-эпидемиологическое заключение
Санитарно-эпидемиологическое заключение (называемое еще как гигиенический сертификат, гигиеническое заключение) - обязателен для легальной продажи товаров на российском рынке, данный сертификат повсеместно требуется таможенными органами.