Искусственные волокна — это синтетические материалы, которые производятся в основном из природных полимеров, таких как целлюлоза, а также из нефтехимических продуктов. Для их производства используются различные источники сырья, и весь процесс включает несколько этапов, начиная от получения сырья и заканчивая формированием готовых волокон. Рассмотрим, что служит сырьем для производства искусственных волокон, а также более подробно изучим процессы их создания.
1. Целлюлоза (для производства вискозных и некоторых других волокон)
Целлюлоза — это природный полимер, основным источником которого является древесина, а также растительные волокна, такие как хлопок, лен, конопля. Она является основой для производства вискозных волокон и некоторых других видов искусственных волокон.
Процесс получения волокон из целлюлозы:
Исходное сырье: древесина или растительные волокна (чаще всего используется древесина хвойных или лиственных деревьев).
Обработка сырья: Из древесины получают целлюлозу путём химической обработки. Один из распространенных методов — это применение щелочи (например, гидроксида натрия), чтобы разрушить лигнин и другие вещества, содержащиеся в древесине.
Растворение целлюлозы: Далее целлюлоза растворяется в химических растворах, например, в растворителе, содержащем сернистую кислоту или другие химические вещества. Полученный раствор называется «вискозой».
Прядение волокон: Вискоза (раствор целлюлозы) пропускается через специальные фильеры, образующие тонкие нити, которые затем затвердевают (путём отвердевания в воде или другой жидкости) и превращаются в искусственные волокна.
2. Нефтяные продукты (для производства синтетических волокон)
Синтетические волокна, такие как полиэстер, нейлон и акрил, производятся из нефтехимического сырья. Это волокна, которые получают не из природных полимеров, а из нефтехимических материалов, таких как полиэфирные, полиамидные или акриловые смолы.
Пример: Полиэстер
Исходное сырье: нефть или природный газ.
Процесс получения: Преобразование углеводородов, содержащихся в нефти, в химические вещества, такие как терефталевая кислота и этиленгликоль. Эти компоненты реагируют и образуют полиэфирный полимер.
Прядение волокон: Полученный полимер плавится и пропускается через фильеры, формируя нити, которые затем охлаждаются и образуют волокна.
Пример: Нейлон
Исходное сырье: нефть.
Процесс получения: Из нефти получают мономеры (например, капролактам), которые подвергаются полимеризации и образуют полиамид (нейлон).
Прядение волокон: Полимерный раствор пропускается через фильеры, и затем волокна охлаждаются, образуя нити.
Пример: Акрил
Исходное сырье: нефтехимические соединения (метан, пропан).
Процесс получения: Мономеры акриловой кислоты подвергаются полимеризации для образования полимера, из которого затем производятся волокна.
Прядение волокон: Полимер растворяется в растворителях и через фильеры из него образуются тонкие волокна.
3. Другие источники сырья для искусственных волокон
Кроме традиционных источников (целлюлоза и нефтехимия), также могут использоваться и другие материалы для создания искусственных волокон.
Пример: Природные полимеры, такие как хитозан
Хитозан — это полисахарид, получаемый из панцирей ракообразных (например, креветок). В последнее время появляются разработки по созданию искусственных волокон из хитозана, которые обладают биологическими и экологическими преимуществами.
Пример: Биополимеры (PLA, PHA)
PLA (полилактид) и PHA (поли(гидроксиалканоат)) — это полимеры, получаемые из возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал или сахарный тростник. Эти материалы активно исследуются как альтернативы традиционным синтетическим волокнам, потому что они являются биоразлагаемыми.
4. Процессы производства искусственных волокон
Процесс производства волокон из сырья может отличаться в зависимости от типа волокна:
Процесс мокрого прядения (например, для вискозы): сырье растворяется в химических растворах, затем нити пропускаются через фильеры и подвергаются затвердеванию в воде.
Процесс сухого прядения (например, для акрила, полиэстера): сырьё растворяется в органических растворителях, а затем нити проходят через фильеры и затвердевают в воздухе.
Процесс плавного прядения (например, для нейлона): полимер плавится и вытягивается через фильеры, охлаждаясь и превращаясь в волокна.
Заключение
Итак, сырьё для производства искусственных волокон делится на два основные типа:
Природные полимеры (целлюлоза), которые используются для производства таких волокон, как вискоза, ацетат, лиоцелл.
Нефтяные продукты (например, полиэстер, нейлон, акрил), которые служат для синтетических волокон.
Каждое из сырьевых материалов требует сложных химических процессов для преобразования в волокна, которые затем могут быть использованы для создания различных текстильных и технических изделий.
