главная > справочник > химическая энциклопедия:

ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ВОЛОКНА

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ВОЛОКНА (спандекс, эластон, клирспан, глоспан, эспа, фуджибо, кингспан, лубелл, моби-лон, опелон, ройка, дорластан, лайнел, викспан, спандэвен, ацелан), высокоэластичные синтетич. нити, получаемые из сегментир. полиуретанов (преим. полиуретанмочевин). Повторяющееся звено полиуретана включает гибкий и жесткий сегменты:

R-макрорадикал (мол. м. 1000-3000) простого полиэфира преим. состава [—СН₂СН₂СН₂СН₂О—]_n или сложного полиэфира —R:—О—[—(O)CR:'COOR:O—]„ (где R:-этилен, пропилен, бутилен, изоамилен; R:'- бутилен); R' -этилен, 1,2-пропилен или —СН₂—Аr—СН₂—, Аr = —С₆Н₄— либо —С₆Н₄СН₂С₆Н₄—. В промышленности используют преим. блокполиуретан, у которого х = у = 0.

Протяженные участки макромолекул, содержащие гибкие сегменты, имеют свернутые конформации (спираль, клубок), а группы, находящиеся в них, обладают малой энергией межмол. взаимодействия, например (кДж/моль): 2,8 (СН₂), 4,2 (О) и 12,1 (СОО); т. стекл. соед., содержащих такие сегменты, от —40 до — 60 °С. Более высокие энергии межмол. взаимодействия уретановых и карбамидных групп коротких жестких сегментов (36 и 59 кДж/моль соотв.) обеспечивают образование т. наз. физических поперечных связей и небольших участков кристаллизации. Сочетание гибких и жестких сегментов в макромолекулах создает каучукопо-добную структуру, способную к высокоэластичной деформации при небольшом усилии, а относит. удлинение при разрыве достигает 400-700%. Эластич. свойства и макс. значения деформации растяжения нити можно регулировать, меняя структуру сегментов в полиуретане.

Получение. Все пром. способы произ-ва П. в. имеют общую стадию - синтез макродиизоцианата (форполимера) в массе из полиэфирдиола и диизоцианата (берется в молярном избытке) при 60 °С в среде сухого N₂. Послед. стадии -получение полиуретана взаимод. макродиизоцианата с диамином (удлинитель цепи) и формование нитей проводят разл. способами. Р-цию макродиизоцианата с диамином (р-ция удлинения цепи) осуществляют в среде растворителя (в осн. ДМФА). Полученный формовочный раствор дозируют через фильеру в обогреваемую (185-230 °С) и интенсивно обдуваемую горячим воздухом прядильную шахту высотой до 11 м (сухой способ) или в осадит. водную ванну при комнатной температуре (мокрый способ). По др. способу диамин (до 3%) добавляют в осадит. ванну с водой или орг. растворителем, в которую через фильеры выдавливают тонкими струями макродиизоцианат (или его раствор). Образование и осаждение полиуретанмочевины происходит в ванне, поэтому этот способ получения П. в. называют реакционным или химическим формованием.

При сухом методе формования из прядильной шахты выходят 1-16 комплексных нитей, которые после нанесения замасливателя в кол-ве 2-7% (см. Текстильно-вспомогательные вещества)наматывают на бобины и подвергают термообработке в камере при 80 °С в течение 3 ч для снижения усадки нити в кипящей воде.

При мокром методе сформованные нити промывают водой (90-95 °С) в аппаратах, где они вытягиваются примерно в 1,5 раза, наматывают на бобины и подвергают термообработке при 120 °С в течение 20-30 ч. При хим. формовании нить, намотанную на шпулю, обрабатывают водой (40-80 °С, давление 4 МПа) в течение 15 мин-8 ч. Преимущества сухого способа формования перед мокрым: более высокая концентрация формовочного раствора (32% против 20%), большая скорость формования (600 м/мин против 150 м/мин), проще регенерация растворителя.

Развивается также способ формования П. в. из расплава; полиуретан в этом случае должен быть термопластичным, что достигается применением в качестве удлинителя цепи диолов - этиленгликоля или бутиленгликоля.

Наиб. распространение получил сухой способ формования П. в. (80% от их мирового произ-ва), 15% производится по мокрому и хим. способам формования, 5% П. в. формуют из расплава. В сухом способе для синтеза полиуретана применяют простой полиэфирдиол, получаемый полимеризацией ТГФ, в др. способах-преим. сложные полиэфирдиолы, во всех способах -4,4'-дифенилметандиизоцианат, иногда-смесь 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианатов.

Свойства и применение. Линейная плотн. комплексных нитей, формуемых по сухому способу, преим. 2,2-125 текс; число элементарных нитей в них 3-110 и более, их линейная плотн. 0,7-1,2 текс. Относит. прочность нитей 8-10 сН/текс, относит. удлинение при разрыве 500-800%; степень эластич. восстановления 95-96%; модуль деформации при 300%-ном растяжении 1,2-2,4 сН/текс; влагосодержание 1,0-1,3% (20 °С, относит. влажность воздуха 55-65%); плотн. 1,1-1,3 г/см³; т. размягч. 175-200 °С.

В случае мокрого и реакционного методов формования показатели прочности и удлинения при разрыве несколько меньше, а модуля деформации растяжения несколько больше, чем при сухом формовании, меньше устойчивость к истиранию и стирке, стойкость к УФ облучению и хим. стойкость.

П. в. обладает удовлетворит. стойкостью к действию масел, хлорсодержащих орг. растворителей, разбавленных кислот и щелочей. П. в. из стабилизир. полиуретана свето- и атмос-феростойко. По растяжимости П. в. равноценны резиновым нитям, к тому же обладают меньшей толщиной, более высокими прочностью и упругим восстановлением, износостойкостью, лучшей окрашиваемостью катионными, кислотными и дисперсными красителями.

Благодаря этим преимуществам они практически вытеснили нити из резины, которые ранее использовались при получении текстильных изделий. Из П. в. изготовляют спортивные костюмы, женскую галантерею, купальники, мед. корсеты, эластичные бинты, лечебный трикотаж, костюмы, плащи, рубашки и ряд техн. изделий. Эластичные полотна, ткани, тесьму, чулочно-носочные изделия и колготки изготовляют из пряжи, содержащей 5-50% П. в., что придает изделиям необходимую эластичность.

Мировое производство П. в. достигло 20 тыс. т (1988). Доля тонких (20-140 денье) нитей постоянно возрастает.

Первое пром. производство полиуретановых нитей, которые по-прежнему занимают ведущую позицию в мире, начато в США в 1958, в 1962-64 полиуретановые нити появились в Европе, в 1963-в Японии. В России полиуретановые нити производят с 1975.

Лит.: Домброу Б. А., Полиуретаны, пер. с апгл., М., 1961; Фурне Ф., Синтетические волокна. Получение и переработка, пер. с нем., М., 1970; Чеголя А. С., Радушкевич Б. В., "Хим. волокна", 1981, №4, с. 9-12; №5, с. 12-16; Monroe Couper, High technology fibres, pt A, N.Y.-Basel, 1985, p. 51-85. См также лит. при ст. Полиуретаны. Г. Д. Михайлов.

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109