Пригадайте: які реакції називають поліконденсацією.

Класифікація волокон

Із давніх-давен людина широко використовує природні волокнисті матеріали для виготовлення одягу і різних виробів домашнього вжитку. Деякі із цих матеріалів мають рослинне походження і складаються із целюлози (льон, бавовна), інші мають тваринне походження і складаються з білків (вовна, шовк).

Зі збільшенням потреби населення в тканинах і розвитком промисловості постала проблема нестачі волокнистих матеріалів. Виникла необхідність отримання волокон хімічним способом.

Це можливо здійснити двома шляхами: з природних або синтетичних полімерів.

Оскільки волокна характеризуються впорядкованим, орієнтованим уздовж осі волокна розташуванням лінійних макромолекул, то можна взяти природний полімер невпорядкованої структури і шляхом певної обробки перебудувати в ньому розташування макромолекул, а саме укласти їх в одному напрямку. Волокна, отримані в такий спосіб, називають штучними.

Інший шлях — отримати полімер синтетичним способом, а потім здійснити в ньому потрібну укладку молекул. Такі волокна називають синтетичними.

Класифікація волокон

Багато хімічних волокон виявляють властивості кращі за природні, зокрема хімічні волокна міцніші (мал. 35.1, с. 210), еластичніші, стійкіші до умов середовища тощо.

Мал. 35.1. Порівняння максимального навантаження (кг), що витримують різні волокна

з площею перерізу 1 мм²

Синтетичні волокна

Синтетичні волокна виготовляють із синтетичних полімерів, які добувають у ході реакцій поліконденсації.

1. Найлон (нейлон, анід). Полімер синтезують з адипінової кислоти HOOC-(CH₂)₄-COOH та гексаметилендіаміну H₂N-(CH₂)₆-NH₂.

Особливості волокна: низький коефіцієнт тертя, не руйнується розбавленими розчинами кислот та лугів, але швидко руйнується на повітрі за температури вище 100 °С та під час ультрафіолетового опромінювання.

Найлон застосовують для створення плівок або тонкого покриття для поверхонь, що труться, для зменшення тертя, зокрема підшипників, зубних протезів; виготовляють струни для музичних інструментів, нитки, сумки, рукавички тощо (мал. 35.2).

2. Капрон. Мономер — 6-аміногексанова кислота.

Особливості волокна: міцність, еластичність (краща за шовк),

стійкість до тертя та багаторазової деформації (згинання), не погли-

нає вологу, не злежується, не гниє. Але капрон малостійкий до дії кислот, має порівняно невелику теплостійкість (плавиться за 215 °C).

Із капрону виготовляють канати, риболовні сітки та ліску, кордну тканину для армування авто- та авіашин, одяг, зубчасті колеса для механізмів, парашути (мал. 35.3).

3. Хлорин. Мономер — хлороетен. За рахунок додаткового хлорування формула полімеру (-CHCl-CHCl-)_n.

Особливості волокна: висока стійкість до дії кислот та лугів, не окиснюється (навіть царською водою), не горить, зносостійке, покриття з нього має водовідштовхувальні властивості. Але в хлорину низька еластичність, та одяг з нього недостатньо гігієнічний.

Хлорин застосовують переважно для технічних цілей: виготовляють фільтрувальні тканини для промислових хімічних реакторів, прокладні матеріали.

4. Нітрон (поліакрилонітрил). Мономер — акрилонітрил CH₂=CH-CN.

Особливості волокна: за зовнішнім виглядом подібне до вовни,

добре зберігає теплоту, міцне, світлостійке.

Нітрон застосовують для виготовлення костюмів, светрів, спортивного одягу, штучного хутра, ковдр, оббивних матеріалів, брезенту, портьєрних тканин (мал. 35.4, с. 211).

5. Лавсан. Мономери: терефталева кислота HOOC-C₆H₄-COOH та етиленгліколь.

Особливості волокна: міцність, стійкість до дії високих температур, світла та хімічних реагентів, тканини з нього не мнуться.

З лавсану виготовляють переважно легкий одяг — плаття та сорочки, а в суміші з вовною виготовляють тканини для пальт та костюмів.

6. Лайкра (еластан, спандекс). Поліуретанове волокно.

Особливості волокна: тканини з лайкри дуже еластичні та обтягують тіло, вони легкі й тонкі, майже не мнуться та не деформуються. Але лайкра руйнується під впливом хлорованої води та під дією ультрафіолетового опромінення. Купальний костюм з лайкри після басейну з хлорованою водою стає в деяких місцях прозорим та витягується.

Використовують для пошиття трикотажних виробів, що обтягують тіло,— легінсів, спортивного одягу тощо. Лайкру додають до інших тканин для збільшення їх еластичності (мал. 35.5). Одяг з лайкри дуже ефектний, тому його часто обирають співаки для своїх шоу.

7. Кевлар. Мономери: бензендіамін NH₂-C₆H₄-NH₂ та терефталева кислота HOOC-C₆H₄-COOH.

Особливості волокна: висока міцність, стійкість до зношування, стійкість до точкових ударів.

Застосовують для виготовлення армувальних тканин для автомобільних шин та деяких деталей автомобілів, мідних та волокон-

но-оптичних кабелів, захисних вставок для спортивних рукавичок (мотоспорт, сноубордінг), засобів індивідуального захисту (бронешо-ломи, бронежилети) (мал. 35.6).

• Натуральний шовк тчуть із шовкових ниток, які розмотують з коконів шовковичних гусениць. Оскільки шовкові нитки мають тваринне походження, то вони містять білок. Штучний шовк одержують із деревини, як папір. Тому в разі спалювання штучний шовк пахне горілим папером, а справжній шовк — як палений білок.

• 3 капрону можна виготовити настільки тонку нитку, що вона завдовжки 9 км матиме масу лише 1 г.

Ключова ідея

Хімічні волокна за багатьма параметрами перевершують природні аналоги

і дозволяють розв'язувати різноманітні проблеми.

Контрольні запитання

531. Схарактеризуйте класифікацію волокон. На яких ознаках вона ґрунтується?

532. Поясніть, чим відрізняються штучні та синтетичні волокна. Наведіть приклади штучних та синтетичних волокон.

533. Перелічіть синтетичні волокна та галузі їх застосування.

Завдання для засвоєння матеріалу

534. До якої групи полімерів відносять капронове волокно за різними класифікаційними ознаками?

535. У чому переваги хімічних волокон перед натуральними?

536. Чи можливо замінити натуральні волокна хімічними в усіх галузях застосування волокон?

537. Що є спільного та відмінного між найлоном та поліетиленом?

Міні-проекти

538. Дослідження волокон різного походження.

Дослід 1. Вовну одержують із волосяного покриву овець, кіз та інших тварин. Отже, вона містить білок. Якщо шерстяну нитку підпалити, то пошириться запах паленого білка. Бавовну одержують із рослин, і якщо її підпалити, то відчуєте зовсім інший запах — запах паленого паперу. Випробуйте яку-небудь тканину. Зробити це дуже просто — потрібно висмикнути з неї кілька ниток і спалити. За запахом легко визначити, з якою тканиною ми маємо справу — вовняною чи бавовняною.

Дослід 2. У кабінеті хімії разом з учителем виконайте експериментальний проект. Під час роботи дотримуйтеся правил безпеки. Розрізнити вовняне та бавовняне волокна можна й іншим способом. Помістіть у пробірку з розчином натрій гідроксиду шматок вовняної тканини й обережно нагрійте розчин. Через деякий час тканина розчиниться. В аналогічному досліді з бавовняною тканиною такого не відбудеться, оскільки білки, на відміну від полісахаридів, піддаються гідролізу під дією лугів.

 

 

Це матеріал з підручника Хімія 10 клас Григорович