Тема: Назначение полиуретановых волокон

  • Вид работы: Реферат
  • Предмет: Другое

1. Полиуретановые волокна


Полиуретановые волокна или эластомерная полиуретановая нить - это синтетическая нить, получаемая на основе полиуретановых каучуков

История

Первое промышленное производство полиуретановых нитей начато в США в 1958 году, в 1962-1964 годах полиуретановые нити появились в Европе, в 1963 году - в Японии.

Первое производство полиуретановых волокон «спандекс» в России было организовано в 1975 году на Волжском производственном объединении «Химволокно» по проекту всесоюзного проектного института ГИПРОИВ.


. Свойства


Линейная плотность комплексных нитей 2,2-125 текс; число элементарных нитей в них 3-110 и более, их линейная плотность 0,7-1,2 текс. Относительная прочность нитей 8-10 сН/текс, относительное удлинение при разрыве 500-800%; степень эластичного восстановления 95-96%; модуль деформации при 300%-ном растяжении 1,2-2,4 сН/текс; влагосодержание 1,0-1,3% (при 20°C и относительной влажности воздуха 55-65%); плотность 1,1-1,3 г/см³; температура размягчения 175-200°C.

Морфологическая структура

Линейные полиуретаны имеют блочную структуру макромолекул, состоящую из чередующихся жестких и гибких сегментов с сильно изогнутыми молекулярными цепями: полиэфирных сегментов, обеспечивающих высокие эластические деформации, и жестких сегментов, содержащих полиуретановые и карбамидные группы, обеспечивающих взаимодействие между макромолекулами и необходимую, хотя и ограниченную, теплостойкость.

Температура стеклования эластомерных полиуретановых нитей ?40…?60°C, температура плавления 160-230°C. Чрезвычайно высокая деформативность эластомерных нитей (при невысокой прочности) позволяет использовать их в качестве вспомогательных в сочетании с обычными видами нитей, последние одновременно обеспечивают защиту эластомерных нитей от быстрого разрушения при эксплуатации изделий.

Эластомерную нить из-за химического состава часто относят к аллергенам.

полиуретановый спандекс лайкра

3. Способы получения


Полиуретановые волокна производятся четырьмя способами:

·экструзией из расплава полимера;

·реакционным (химическим) формованием;

·сухим формованием из раствора;

·мокрым формованием из раствора.

Все промышленные способы получения полиуретановых волокон имеют общую стадию - синтез макродиизоцианата (форполимера) в массе из полиэфирдиола и диизоцианата (берется в молярном избытке) при 60°C в среде сухого азота. Последующие стадии - получение полиуретана взаимодействием макродиизоцианата с диамином (удлинитель цепи) и формование нитей проводят различными способами.

Реакцию макродиизоцианата с диамином (реакция удлинения цепи) осуществляют в среде растворителя (в основном ДМФА). Полученный формовочный раствор дозируют через фильеру в обогреваемую (185-230°C) и интенсивно обдуваемую горячим воздухом прядильную шахту высотой до 11 м (сухой способ) или в осадительную водную ванну при комнатной температуре (мокрый способ).

По другому способу диамин (до 3%) добавляют в осадительную ванну с водой или органическим растворителем, в которую через фильеры выдавливают тонкими струями макродиизоцианат (или его раствор). Образование и осаждение полиуретанмочевины происходит в ванне, поэтому этот способ получения полиуретановых волокон называют реакционным или химическим формованием.

При сухом методе формования из прядильной шахты выходят 1-16 комплексных нитей, которые после нанесения замасливателя в количестве 2-7% наматывают на бобины и подвергают термообработке в камере при 80°C в течение 3 ч для снижения усадки нити в кипящей воде.

При мокром методе сформованные нити промывают водой (90-95°C) в аппаратах, где они вытягиваются примерно в 1,5 раза, наматывают на бобины и подвергают термообработке при 120°C в течение 20-30 ч. При химическом формовании нить, намотанную на шпулю, обрабатывают водой (40-80°C, давление 4 МПа) в течение 0,25-8 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 полиуретановых волокон из расплава; полиуретан в этом случае должен быть термопластичным, что достигается применением в качестве удлинителя цепи диолов - этиленгликоля или бутиленгликоля.

Наибольшее распространение получил сухой способ формования полиуретановых волокон (80% от их мирового производства), 15% производится по мокрому и химическому способам формования, 5% полиуретановых волокон формуют из расплава. В сухом способе для синтеза полиуретана применяют простой полиэфирдиол, получаемый полимеризацией ТГФ, в других способах - преимущественно сложные полиэфирдиолы, во всех способах - 4,4'-дифенилметандиизоцианат, иногда - смесь 2,4- и 2,6 - толуилендиизоцианатов.

4. Ассортимент


Ассортимент полиуретановых нитей определяется их назначением. Они могут служить в качестве вспомогательных при сращивании (соединении вместе) или выпускаются в виде обмотанных другими видами нитей.

На основе эластомерных нитей в сочетании с нитями обычных видов производятся различные текстильные структуры - вторичные неоднородные крученые и обкрученные нити с неравномерно нагруженными компонентами. Из них изготавливаются эластичные ткани и трикотаж разнообразных видов. Эластичные нити и эластичные полотна - незаменимый материал для облегающих тело текстильных изделий широкого ассортимента, в том числе трикотажных спортивных, галантерейных и медицинских.


. Синонимы


Спандекс - синтетическое волокно, изобретенное в 1959 году в лаборатории DuPont's Benger Laboratory в американском штате Вирджиния. Само название «Спандекс» получилось от перестановки слогов в английском слове «экспандс» (expands»), что в переводе означает «растягиваться». Очень быстро спандекс приобрел известность как «чудесное» волокно, благодаря своим эластичным свойствам став одним из самых популярных материалов в текстильной индустрии.

Индустрия моды сыграла, пожалуй, наиболее важную роль в популяризации спандекса: так, например, в эпоху семидесятых и восьмидесятых годов леггинсы из спандекса приобрели практически феноменальную популярность - их носили и мужчины, и женщины, и представители рок-сцены, и ценительницы моды. Столь высокая популярность спандекса объяснялась его эластичностью: одежда из спандекса оставалась эластичной и обтягивающей даже после долгих лет носки.

История спандекса

Хотя спандекс появился только в 1959 году, еще в эпоху Второй мировой войны ученые предприняли первые попытки изготовления синтетических волокон. Изначально разработка синтетических волокон велась с целью создания искусственной альтернативы резине, поскольку цена резины выросла в разы, а практически вся резина, доступная на рынке, использовалась для производства военного оборудования.

Одним из первых изобретателей синтетических волокон стал немецкий ученый Байер, специалист в области химии полимеров, в послевоенные годы синтезировавший первые волокна спандекса в качестве эксперимента. В 1952 году фирмой Bayer был зарегистрирован патент, действовавший только в Германии. Несколькими годами позже американские ученые из лаборатории Du Pont завершили эксперимент немецкого ученого, синтезировав волокно и дав ему название «лайкра». В 1962 году началось массовое производство лайкры. Сегодня Du Pont считается одним из мировых лидеров в области производства синтетических волокон.

Фактически, спандекс представляет собой синтетический полимер. Химическая структура спандекса - длинная цепь молекул полиуретана, производство которого обусловлено химической реакцией полиэфира и дифенилметандиизоцианата. С помощью специальной техники сухого прядения полимер превращается в волокно.

Сегодня спандекс считается одним из лучших заместителей резины, поскольку, в сравнении с последней, он крепче, легче и тоньше. Еще одно немаловажное достоинство спандекса состоит в том, что на его качества не влияет воздействие пота, кожного сала, синтетических моющих средств, хотя волокна спандекса и уязвимы для множества других факторов - света, высокой температуры, атмосферных примесей, хлопа. Именно поэтому к волокнам спандекса примешивают специальные вещества-стабилизаторы для защиты от факторов окружающей среды. Так, например, для того, чтобы предотвратить ухудшение свойств спандекса под воздействием света, используют специальные вещества, защищающие от ультрафиолета - в том числе гидроксибензотриазол.

Изначально волокна спандекса белого цвета, однако затем для обеспечения материалу внешней привлекательности его окрашивают специальными красителями - чаще всего дисперсными или кислотными красками. Если волокна спандекса сплетены с другими волокнами - например, нейлоном или полиэстером - для окрашивания материала пользуются специальными методами.

Первоначально спандекс использовался в индустрии моды для производства некоторых предметов женского гардероба - в частности, корсетов и нижнего белья. В то время корсет считался совершенно необходимой частью женского гардероба - выходить на улицу без корсета считалось неприличным. Сегодня спандекс используется для производства и мужской, и женской одежды. Помимо огромного влияния на популярность спандекса рок-сцены (самые знаменитые рокеры щеголяли на концертах в обтягивающих концертных костюмах из спандекса), огромная востребованность этого синтетического волокна объясняется и его качествами - одежда из спандекса обтягивает тело, подобно второй коже. Сегодня одежду из спандекса носят абсолютно все - от ценительниц моды до супергероев и супергероинь в комиксах. Из спандекса изготавливаются практически все предметы современного гардероба - спортивная одежда, купальники, ремни, леггинсы, одежда для зимних видов спорта и другие предметы одежды и аксессуаров.

За пределами США спандекс чаще носит другое наименование - эластан. По сравнению с шестидесятыми, когда это синтетическое волокно начало выпускаться впервые, сегодня качества спандекса значительно улучшены. Так, например, ученые обнаружили, что волокна спандекса растягиваются еще лучше при изменении преполимеров. Современные технологии и новейшие исследования позволяют производителям синтетических волокон добиваться высочайшего качества производимых материалов.

Интересные факты о спандексе

üВолокна спандекса могут растягиваться на 500 - 610% по сравнению с изначальной длиной, легко возвращаясь к оригинальным размерам и не ломаясь.

üС точки зрения состава спандекс на 85% состоит из полиуретана.

üГосударственный закон в Швеции запрещает продажу спандекса покупателям, которые весят более 190 килограммов.

üТемпература плавления спандекса составляет 250 градусов по Цельсию.

üРанее известный как Принц, популярный американский поп-певец изменил свое имя в соответствии с химическим символом спандекса.

üСовсем скоро спандекс завоюет не только индустрию моды, но и индустрию мебели. Более того, спандекс уже начали применять автомобильные компании: из спандекса изготавливаются ткани для обивки салона автомобилей.

Лайкра (Lycra) (в Европе «эластан», в США и Канаде - «спандекс») - высокоэластичное синтетическое волокно, разработанное компанией DuPont. Всегда используется в комбинации с другими волокнами - натуральными или искусственными. Для изменения свойств ткани достаточно двух процентов лайкры.

Лайкра - это наиболее известное синтетическое волокно, изобретенное и производимое только фирмой Du Pont, которое называют эластаном в Европе и спандексом в США и Канаде. С технической точки зрения лайкра является так называемым сегментированным полиуретаном.

Волокно лайкры бывает матированное (белое), полупрозрачное и прозрачное. К основным свойствам лайкры следует отнести высокую растяжимость (в 6-8 раз), причем при прекращении нагрузки волокно возвращается в исходное состояние. Лайкра пропускает воздух и хорошо стирается.

Кажется, что лайкра представляет собой единую непрерывную нить, но в действительности - это связка крошечных нитей.

Лайкра придает изделию специфические качества, в частности - обеспечивает свободу движения и сохраняет форму, а также препятствует образованию складок.

Пряжа с лайкрой: Turn Сирень, Turn Клён.

Лайкра - ткань гладкой, полупрозрачной текстуры, которая легко растягивается. Её поверхность шероховата и по ощущениям схожа с парчой. Лайкра - это идеальный материал для создания танцевального костюма и хореографического купальника. Если вам необходимо добиться ровного облегания ткани по телу, советуем купить лайкру, ткань плотную и одновременно очень эластичную.

Лайкра может смешиваться со всеми тканями - натуральными и искусственными. Ткани с лайкрой всегда имеют прекрасный внешний вид и особенность основного компонента волокна, т.е. шелка, хлопка или нейлона.

Лайкра никогда не используется одна, она всегда комбинируется с другим волокном (или волокнами) - натуральными или искусственными. Ткани, обогащенные лайкрой, сохраняют внешний вид и особенность большинства волокон. Тип ткани и ее конечное использование определяются количеством и типом лайкры, требуемой для обеспечения оптимальной функциональности и эстетики. Всего 2% лайкры достаточно для улучшения подвижности ткани, сохранения формы и способности ниспадать складками, в то время как ткани для одежды с интенсивным движением, такие как купальники и спортивная одежда, могут содержать 20-30% лайкры.


6. Применение в шоу-бизнесе


В японском сериале «Super Sentai» (в американской версии - «Power Rangers») эластан очень распространен в одежде. Впервые этот материал был использован в 1983 году в «Kagaku Sentai Dynaman» [3].

В 1970-х и 1980-х годах популярность среди многих металл- и рок-групп приобрели леггинсы из эластана. Основной причиной этого послужило то, что он сохранял способность растягиваться и плотно облегать тело даже после многих применений в отличие от джинсов или кожаных штанов. Эластан не стеснял движений музыкантов на сцене, позволяя им высоко прыгать либо ставить ноги на мониторы. Леггинсы из эластана носили участники Queen, Ratt, Van Halen, Mötley Crüe, Judas Priest, Scorpions, Iron Maiden, Saxon, Whitesnake, Bon Jovi, Twisted Sister и др. К концу 1980-х, когда с появлением гранджа популярность глэм-металла и металла в целом снизилась, эластан вышел из моды[3].

Вместе с глэм-металлическими командами эластан носили кантри-исполнители, например Долли Партон, Марго Смит (Margo Smith) и Дотти Вест (Dottie West) [3].

В фильме «Новый Человек-Паук» костюм паука был сконструирован из спандекса.


Список использованной литературы


1.wikipedia.org/wiki/Полиуретановые_волокна

2.#"justify">3.#"justify">4.wikipedia.org/wiki/Полиуретан