Особенности строения и свойств волокнообразующих полимеров.
Большинство текстильных волокон и нитей состоит из высокомолекулярных соединений- полимеров. Макромолекулы полимера представляют собой длинные гибкие образования, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев, соединенных между собой химическими связями. Число звеньев в макромолекулах различных волокон колеблется в широких пределах: от нескольких сотен до десятков тысяч.
Макромолекулы волокнообразующпх полимеров сильно вытянуты по длине, которая во много раз превышает их поперечник. Структуры подобных макромолекул носят название линейных, или цепных. Если между соседними макромолекулами возникают химические связи, образуется трехмерная сетчатая структура.
Отдельные группы и звенья макромолекул могут поворачиваться относительно друг друга. Степень подвижности звеньев макромолекул определяется их химическим составом, структурой, и т. д. Подвижность придает макромолекулам гибкость, способность принимать различную форму расположения в пространстве. В зависимости от внешних воздействий, форма расположения макромолекул может меняться.
Характерная особенность высокомолекулярных соединений— резкое различие в характере связей вдоль цепи макромолекул и межмолекулярных связей. Основной особенностью строения полимерных соединений является наличие линейных цепных макромолекул с относительно слабым межмолекулярным взаимодействием. Суммарная величина энергии межмолекулярных связей зависит от химического состава, длины макромолекул, их взаимного расположения.
Получение, свойства и область применения искусственных волокон и нитей.
Искусственное волокно создано из древесной целлюлозы.
Целлюлоза — это вещество, которое является основной составной частью всех растений. Основная задача при получении искусственных волокон заключается в том, чтобы из дерева получить целлюлозу в чистом виде.
Поэтому искусственные волокна состоят из тех же молекул, что хлопок и лен, с разницей, что молекулы целлюлозы из древесины имеют иные размеры, расположение, частично и химический состав. По потребительским свойствам искусственные волокна отличаются от природных растительных волокон. Большинство природных и искусственных волокон в получают из веществ, относящихся к высокомолекулярным соединениям, характеризующихся большим размером молекул. А волокнистые материалы, которые получают из более простых веществ путем их соединения в одну большую молекулу называются синтетическими. Первая стадия приготовление прядильной массы, которую получают путем растворением полимера в подходящем растворителе или переводом его в расплавленное состояние. Полученный раствор очищают многократным фильтрованием и удаляют твердые частицы и пузырьки воздуха. Вторая стадия заключается в формовании волокна. Для формования раствор или расплав полимера с помощью дозирующего устройства подается в фильеру. Фильера небольшой сосуд из прочного теплостойкого и химически стойкого материала. Во всех случаях формирование волокна ведется под натяжением. Для повышения прочности волокна его дополнительно вытягивают после того, как оно частично или полностью отвердеет.
Третья стадия волокна собираются в пучки, состоящие из многих тонких волокон. Полученные нити промывают, подвергают специальной обработке — замасливанию, нанесению специальных препаратов, высушивают. Готовые нити наматывают на катушки. При производстве штапельного волокна нити режут на отрезки.
- Натуральные волокна растительного происхождения. Классификация, получение, строение, свойства, области применения, оценка качества.Натуральные волокна — это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.
Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.
Растительные волокна могут располагаться: на поверхности семян, на стенках плода, в оболочке плодов, внутри стебля, в листьях.
Наиболее распространенными из растительных волокон являются хлопок и лен.
Лен – это натуральное и экологически чистое волокно растительного происхождения. Сырьем для производства льна служит стебель травянистого растения с одноименным названием.
Льняные ткани гигиеничные, прочные, мягкие на ощупь, с хорошими влаго- и воздухопроницаемыми свойствами. Ткани из льна из-за малой растяжимости и слабой упругости волокна сильно мнутся и плохо утюжатся и обладают высокой усадкой. Чаще всего изделия из льняной ткани выпускаются естественного. Имеют приятный блеск. Можно встретить льняные ткани с добавлением хлопка, лавсана и т.д.
Рис. 3. Производство льняных тканей
Хлопок – это натуральное волокно растительного происхождения. Производят из волокон семян растений хлопчатника.
На основе хлопка производятся: сатин, батист, марлевка, ситец и прочие ткани.
Достоинствами ткани являются: прочность, высокая износостойкость, устойчивость к действию щелочей и эластичность. Ткань теплая, мягкая и приятная на ощупь, хорошо впитывает влагу, не электризуется.
К недостаткам ткани относят высокую сминаемость из-за малой доли упругой деформации.
Рис. 2. Производство хлопчатобумажных тканей
Источник
Что относится к природным полимерам
Полимеры – это химические «бусинки». Это соединения, которые состоят из мономерных звеньев, соединенных в длинные макромолекулы. То есть они имеют длинную цепочку с повторяющимся фрагментом.
Чаще всего полимеры – это искусственно созданные соединения, но прежде, чем человек научился их делать, он узнал о природных полимерах – соединениях созданных матушкой природой.
Еще до появления пластмасс и резины природа создала и использовала свои полимеры для того, чтобы жизнь на планете стала возможной. Мы чаще всего к природному полимеру относимся равнодушно, не уделяя им должного внимания и не рекламируя, как созданных человеком синтетических собратьев. А зря природные полимеры во многом могут оказаться даже важнее для жизни человека, чем искусственные.
Что относится к природным полимерам
К природным полимерам относятся жизненно важные ДНК и РНК. Эти соединения важны для генов и продолжения жизни человека. Среди природных полимеров можно также назвать крахмал, целлюлозу, полисахариды, натуральный каучук и другие.
Полисахариды
Большая группа природных полимеров, являющихся «полимерами сахара».
К данной группе относятся ДНК и РНК соединения, состоящие из звеньев глюкозы, а к другой части относят крахмал и целлюлозу.
Крахмал – это полимер, полисахарид, с высокой молекулярной массой, в его состав может входить до 10000 звеньев глюкозы, связанных между собой. Крахмал содержится в кукурузе, картофеле.
Другим членом семейства полисахаридов является целлюлоза. Она – это главное составляющие растений right 0. Крахмал и целлюлоза отличаются друг от друга по свойствам.
Крахмал растворим в воде и его можно употреблять в пищу. Целлюлоза, это более кристаллическое соединение, нерастворимое в воде. Ее используют при изготовлении бумаги, волокон для тканей. Хлопок – типичный представитель изделия из целлюлозы. Приятный и удобный в носке материал.
Еще одним представителем семейства полисахаридов, является хитин. Из него матушкой природой изготовлены панцири раков, креветок, крабов и других. Его свойства активно изучаются, но обширной области применения, как, например, целлюлоза, он не нашел.
Природа дает нам примеры полимеров, на их основе мы учимся получать новые модификации, повторяем созданное ей. Мы научились получать искусственный шелк, но вот повторить молекулы ДНК и РНК пока не можем. Мы не можем до конца изучить свойства хитина и найти область использовании. Полимеры – это отдельная уникальная наука и главный учитель в которой – природа. Она дает нам не только знания, но и сырье для новых веществ.
Протеины и полипептиды
Протеины или белки – это первые примеры полиамидов. Также подобного рода полимеры называют «найлон» — это подобное природным, созданное искусственно соединения.
Природные и синтетические полимеры данного класса имеют общую черту — содержат амидные связи в основной цепи.
А различия связаны, конечно, с получением. Синтетические полимеры создаются из соединений содержащих большое количество СН2 групп. Поэтому конечная молекула полимера имеет по пять-шесть атомов углерода между амидными группами. В то время, как природа более экономична и в созданных ее молекулах всего по одному углероду, между амидными группами.
Энзимы
Энзимы — наиважнейшие представителя группы полипептидов. Они являются ключевым звеном для возникновения жизни на Земле. Энзимы — это своего рода катализаторы, благодаря которым все живые организмы могут строить, разрушать, создавать. На практике установлено, что определенный энзим может создавать определенный полимер. Как и почему происходит именно так пока точно не определено. Ответ известен только природе.
Шелк — еще один представитель полипептидов, который уже очень давно и очень широко используется человеком. Шелк производят гусеницы, которые плетут из него кокон. Из «украденного» кокона прядут волокно. Структура молекулы шелка содержит не замещенные аминогруппы и глицерин. Глицериновые звенья способны образовывать плоские протяженные цепочки, которые плотно упаковываются друг с другом. Это придает шелку прочность и блеск. Шелк — прекрасный материал, он очень красивый и прохладный на ощупь. Из него можно создавать шикарные наряды.
Глядя на природу человек начинает производить полимеры, он учится от нее, пытаясь понять правила и законы. Но в отличии от природы, которая щедра на подарки, люди жадны. Они хотят производить много и быстро. И поэтому зачастую, вместо маленьких изящных молекул природного полимера, мы получаем огромную глыбу, с кучей лишних хвостов, отдаленно напоминающую природный полимер. Зачем мы так поступаем? Во-первых, желание много и сразу.
Во-вторых, человечество еще до конца не понимает многие природные технологические решения и не все природные полимеры, мы можем получать.
Зачем тогда пытаться создавать самим? Можно взять у природы — постоянно возобновляемый ресурс.
У природы материалы, конечно, возобновляемы, но аппетит человеческого прогресса растет постоянно, мы и так вырубаем леса быстрее, чем они растут. А также необходимо понять механизмы создания полимеров природой — найти ответы на многие, в том числе и медицинские вопросы, которые позволят лечить сложные болезни, а в некоторых случаях даже предугадывать недуги и избегать.
Загадка, о природном полимере, которая пока неизвестна. Паук плетет паутину. Вначале паутина — это раствор полипептида в воде. Как только паутина образовалась она высыхает и перестает быть растворимой в воде. Как же изначально полипептид растворялся? Если бы найти ответ на этот вопрос, то можно было бы делать нейлоны таким же способом, используя вторресурсы.
Вот пример подсказки природы, которую пока не может понять человечество. Наблюдайте за природой и берегите ее. Она наша кормилица, спасительница и учитель. В ней столько всего неразгаданного и нового, что нам еще дано познать.
Источник