Синтетическое волокно - Synthetic fiber

Синтетическое волокно или же синтетическое волокно (в Британский английский; увидеть различия в написании ) находятся волокна сделано людьми через химический синтез, в отличие от натуральные волокна которые непосредственно получены из жизнь организмы. Они являются результатом обширных исследований ученые улучшить естественные животное и растительные волокна. Как правило, синтетические волокна создаются выдавливание волокнообразующие материалы через фильеры, образуя волокно. Их называют синтетическими или искусственными волокнами. Синтетические волокна создаются с помощью процесса, известного как полимеризация, который включает в себя объединение мономеров для получения длинной цепи или полимера. Слово полимер происходит от греческого префикса «поли», что означает «множество», и суффикса «мер», что означает «отдельные единицы». (Примечание: каждая единица полимера называется мономером). Есть два типа полимеризации: линейная полимеризация и сшитая полимеризация.

Ранние эксперименты

Джозеф Свон создали первое синтетическое волокно.

Первым полностью синтетическим волокном было стекло.[1] Джозеф Свон изобрел одно из первых искусственных волокон в начале 1880-х годов;[2] сегодня это было бы названо полусинтетическим в точном использовании. Его волокно было извлечено из целлюлоза жидкость, образованная путем химического изменения волокна, содержащегося в дереве лаять. Синтетическое волокно, полученное с помощью этого процесса, было химически похоже на потенциальное применение углеродная нить Свон разработал для своего лампа накаливания, но вскоре Свон осознала потенциал волокна, чтобы произвести революцию текстильное производство. В 1885 году он представил на выставке ткани, изготовленные из синтетического материала. Международная выставка изобретений в Лондон.[3]

Следующий шаг сделали Hilaire de Chardonnet, французский инженер и промышленник, который изобрел первые искусственные шелк, который он назвал «шелк Шардоне». В конце 1870-х годов Шардонне работал с Луи Пастер о лекарстве от эпидемии, уничтожавшей французский тутовые шелкопряды. Неспособность убрать разлив в темной комнате привела к открытию Шардонне нитроцеллюлоза как потенциальная замена настоящему шелку. Понимая ценность такого открытия, Шардонне начал разрабатывать свой новый продукт,[4] который он показал на Парижская выставка 1889 года.[5] Материал Шардоне был чрезвычайно легковоспламеняющимся и впоследствии был заменен другими, более стабильными материалами.

Коммерческие продукты

Нейлон был впервые синтезирован Уоллес Карозерс в DuPont.

Первый успешный процесс был разработан в 1894 году английским химиком. Чарльз Фредерик Кросс, и его сотрудники Эдвард Джон Беван и Клейтон Бидл. Они назвали волокно "вискоза ", потому что продукт реакции сероуглерод и целлюлоза в основных условиях давал высоковязкий раствор ксантогенат.[6] Первая коммерческая вискоза район был произведен британской компанией Курто в 1905 году. Название «вискоза» было принято в 1924 году, при этом «вискоза» использовалась для обозначения вязкой органической жидкости, используемой для производства вискозы и целлофан. Аналогичный продукт, известный как ацетат целлюлозы была открыта в 1865 году. Вискоза и ацетат - это искусственные волокна, но не синтетические, они производятся из дерево.[7]

Нейлон, первое синтетическое волокно в "полностью синтетическом" смысле этого слова,[нужна цитата ] был разработан Уоллес Карозерс, американский исследователь химической фирмы DuPont в 1930-е гг. Вскоре он дебютировал в Соединенные Штаты в качестве замены шелк, как раз к введению нормирования во время Вторая Мировая Война. Его новое использование в качестве материала для женщин. женские чулки затмили более практические применения, такие как замена шелка в парашюты и другие военный использует как веревки.

Первый полиэстер волокно было запатентовано в Великобритании в 1928 году международной компанией General Electric.[8] Его также производили британские химики, работавшие на Ассоциация печатников ситца, Джон Рекс Уинфилд и Джеймс Теннант Диксон,[9][10]в 1941 году. Они произвели и запатентовали одно из первых полиэфирных волокон, которое они назвали Терилен, также известный как Дакрон, равный или превосходящий нейлон в прочности и устойчивости.[11] ICI и DuPont продолжали производить свои собственные версии волокна.

Мировое производство синтетических волокон в 2014 году составило 55,2 миллиона тонн.[12]

Описание

Синтетические волокна производятся из синтезированных полимеров малых молекул. Соединения, которые используются для изготовления этих волокон, происходят из таких сырьевых материалов, как нефть химические вещества на основе или нефтехимия. Эти материалы полимеризуются в химическое соединение, которое связывает два соседних атома углерода. Разные химические соединения используются для производства различных типов синтетических волокон.[нужна цитата ]

На синтетические волокна приходится около половины всего использования волокна, которое применяется во всех областях волоконных и текстильных технологий. Хотя многие классы волокон на основе синтетических полимеров были оценены как потенциально ценные коммерческие продукты, четыре из них - нейлон, полиэстер, акрил и полиолефин - доминировать на рынке. На эти четыре производства приходится около 98% объема производства синтетического волокна, из которых только полиэстер составляет около 60%.[13]

Плюсы

Синтетические волокна более прочные, чем большинство натуральных волокон, и легко впитывают различные красители. Кроме того, многие синтетические волокна обладают удобными для потребителя функциями, такими как растяжение, водонепроницаемость и устойчивость к пятнам. Солнечный свет, влага и масла с кожи человека вызывают разрушение и износ всех волокон. Натуральные волокна, как правило, намного более чувствительны, чем синтетические смеси. Это происходит главным образом потому, что натуральные продукты поддаются биологическому разложению. Натуральные волокна подвержены заражению личинками насекомыми; синтетические волокна не являются хорошим источником пищи для насекомых, повреждающих ткани.[нужна цитата ]

По сравнению с натуральными волокнами многие синтетические волокна более водостойкие и устойчивы к пятнам. Некоторые даже специально усилены, чтобы противостоять повреждениям от воды или пятен.

Минусы

Устройство для прядения вискозы 1901 года.

Большинство недостатков синтетических волокон связано с их низкой температура плавления:

  • Моноволокна не задерживают воздушных карманов, как хлопок, и обеспечивают плохую изоляцию.
  • Синтетические волокна горят быстрее, чем натуральные.
  • Склонен к тепловым повреждениям.
  • Относительно легко плавится.
  • Склонен к повреждению при горячей стирке.
  • При трении возникает больший электростатический заряд, чем при трении натуральных волокон.
  • Не приятен для кожи, поэтому неудобен при длительном ношении.[нужна цитата ]
  • Небиоразлагаемый по сравнению с натуральными волокнами.[нужна цитата ]
  • Большинство синтетических волокон впитывают очень мало влаги, поэтому становятся липкими, когда тело потеет.
  • Синтетические волокна являются источником микропластик загрязнение от стиральных машин.[14]

Обычные синтетические волокна

Обычные синтетические волокна включают:

К специальным синтетическим волокнам относятся:

[нужна цитата ]

Другие синтетические материалы, используемые в волокнах, включают:

Современные волокна, изготовленные из старых искусственных материалов, включают:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лоасби, Г. (1951). «Развитие синтетических волокон». Журнал Труды Текстильного института. 42 (8): P411 – P441. Дои:10.1080/19447015108663852.
  2. ^ "Сэр Джозеф Уилсон Свон". Британская энциклопедия. В архиве из оригинала 7 мая 2015 г.. Получено 27 апреля 2015.
  3. ^ Как это работает: наука и технологии. Корпорация Маршалла Кавендиша. 2003. с. 851. ISBN  9780761473145.
  4. ^ Гаррет, Альфред (1963). Вспышка гения. Принстон, Нью-Джерси: D. Van Nostrand Company, Inc., стр.48–49.
  5. ^ Редакторы, Time-Life (1991). Изобретательный гений. Нью-Йорк: Книги времени жизни. п.52. ISBN  978-0-8094-7699-2.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  6. ^ Дэй, Лэнс; Ян Макнил (1998). Биографический словарь истории техники. Тейлор и Фрэнсис. п. 113. ISBN  978-0415193993.
  7. ^ Вудингс, Кэлвин Р. «Краткая история регенерированных целлюлозных волокон». ВУДИНГС КОНСАЛТИНГ ЛТД. В архиве из оригинала 22 апреля 2012 г.. Получено 26 мая 2012.
  8. ^ Лоасби, Г. (1951). «Развитие синтетических волокон». Журнал Труды Текстильного института. 42 (8): P411 – P441. Дои:10.1080/19447015108663852.
  9. ^ «Мир химии». Томсон Гейл. 2005 г. В архиве из оригинала 28 октября 2009 г.. Получено 1 ноября 2009.
  10. ^ Аллен, П. (1967). "Некролог". Химия в Британии.
  11. ^ Фрэнк Гринуэй, «Уинфилд, Джон Рекс (1901–1966)», ред. Оксфордский словарь национальной биографии, Oxford University Press, 2004 доступ 20 июня 2011 г.
  12. ^ Искусственные волокна продолжают расти В архиве 28 апреля 2016 г. Wayback Machine, Текстильный мир
  13. ^ Дж. Э. Макинтайр, почетный профессор текстильной промышленности, Университет Лидса, Великобритания (ред.). Синтетические волокна: нейлон, полиэстер, акрил, полиолефин.. Woodhead Publishing - Серия текстильных изделий. 36. Кембридж. Архивировано из оригинал 17 июля 2011 г.. Получено 21 апреля 2010.
  14. ^ Кацнельсон, Алла (2015). «Новость: микропластики представляют собой загадку загрязнения». Труды Национальной академии наук. 112 (18): 5547–5549. Дои:10.1073 / pnas.1504135112. ЧВК  4426466. PMID  25944930.

дальнейшее чтение

  • Первоисточником этой статьи и большей части статей о синтетических волокнах (скопированных с разрешения) является журнал Whole Earth, № 90, лето 1997 года. www.wholeearth.com