Fibrele Sintetice
Astfel au intrat in circuitul economic o serie de produse naturale ca blanurile, lana, inul, canepa, bumbacul, etc. care din timpul faraonilor si pana la inceputul acestui veac au asigurat in proportie de suta la suta necesitatile de imbracaminte ale umanitatii. În toata aceasta perioada, progresele s-au referit la elaborarea unor tehnologii perfectionate de prelucrare care au permis ca din aceste materii prime naturale sa se obtina cantitati tot mai mari de imbracaminte cu calitati din ce in ce mai bune, precum si alte articole de decoratii interioare, funii, odgoane, etc.
Un eveniment important in aceasta perioada l-a constituit introducerea in Europa a matasei din China, fapt care a generat ideea de a se incerca imitarea ei pe cale artificiala, idee ce a fost realizata industrial la sfarsitul secolului al XIX-lea de catre Hilaire de Chardonet. Acesta a patentat in 1885 procedeul de producere a matasii ce-i poarta numele, prin filtrarea nitrocelulozei urmata de denitrare.
Fibrele artificiale si sintetice, reunite sub numele generic de fibre chimice, au devenit astfel alaturi de fibrele naturale, o baza importanta de materii prime textile.
Daca pana la inceputul acestui secol necesitatile de imbracaminte erau satisfacute in totalitate de produsele naturale, la sfarsitul secolului 70% din aceste necesitati vor fi satisfacute de fibrele chimice.
Un eveniment important in aceasta perioada l-a constituit introducerea in Europa a matasei din China, fapt care a generat ideea de a se incerca imitarea ei pe cale artificiala, idee ce a fost realizata industrial la sfarsitul secolului al XIX-lea de catre Hilaire de Chardonet. Acesta a patentat in 1885 procedeul de producere a matasii ce-i poarta numele, prin filtrarea nitrocelulozei urmata de denitrare.
Fibrele artificiale si sintetice, reunite sub numele generic de fibre chimice, au devenit astfel alaturi de fibrele naturale, o baza importanta de materii prime textile.
Daca pana la inceputul acestui secol necesitatile de imbracaminte erau satisfacute in totalitate de produsele naturale, la sfarsitul secolului 70% din aceste necesitati vor fi satisfacute de fibrele chimice.
SURSA 02
O ramură mai recentă a fibrelor chimice care s-a dezvoltat în ultimi 40 de ani într-un ritm extraordinar o reprezintă fibrele sintetice. Acest fibre sunt rodul dezvoltări uneia dintre cele mai moderne ramuri ale chimiei: chimia polimerilor. Sintetizarea lor a fost posibilă doar atunci când cercetarea a relevat caracteristicile necesare unui polimer fiabil: să fie filiform (adică fără ramificări sau reticuli ai catenelor); să aibă o masă moleculară potrivită, să poată fi orientat şi cristalizat; să fie solubil în solvenţi sau să se topească fără descompunere.
Odată cu apariţia unor noi tipuri de fibre sintetice, la procedeele de filare cunoscute s-au adăugat altele noi: filarea din topitură şi, mai recent, filarea din suspensie, filarea din semitopitură etc.
În general, schema de obţinere a unei fibre sintetice este:
prepararea polimerului filare etirare încreţire fixare.
După metoda de preparare a polimerului se cunosc:
· Fibre preparate prin policondensare;
· Fibre preparate prin polimerizare radicală;
· Fibre preparate prin polimerizare ionică;
· Fibre preparate prin alte procedee.
Cele mai cunoscute fibre preparate prin policondensare sunt fibrele poliamidice, fibrele poliesterice şi fibrele poliuretanice.
Dintre fibrele poliamidice cele mai utilizate sunt Nylonul 6,6 şi Nylonul 6. Nylonul 6,6 se numeşte aşa deoarece materiile prime – acidul adipic şi hexametilen-diamina – au fixaţi câte 6 atomi de carbon. Reacţia care stă la baza preparării sale este:
n NH2 – (CH2) 6 - NH2 + n HOOC – (CH2)4 - COOH
hexametilen-diamină acid adipic
H[NH – (CH2)6 – NHCO – (CH2)4 – CO]n OH + (2n - 1)H2O
Nylon 6,6
Se poate observa uşor că pentru această policondensare materialele trebuie să fie prezentateîn calităţi stoechiometrice.
Fibra cunoscută sub numele de Nzion 6 are la bază polimerizarea caprolactamei:
CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2
CO NH
care reacţionează în prezenţa unui adaos catalitic de apă. Se vede că în acest caz grupa acidă şi aminică nu se mai află la doi componenţi diferiţi, ci în unul singur.
Fibrele poliesterice au la bază tot reacţia de policondensare, dar între un diacid(sau diester) şi un diol. Reacţia decurge în două etape: esterificarea(sau transesterificarea) şi policondensarea. Fibra poliesterică produsă în cea mai mare cantitate este polietilentereftalatul. Reacţia are loc prin agitare în vid, iar ambele sale etape necesită catalizatori. Polimerul este filat din topitură ca şi poliamidele.
Poliuretanii au la bază reacţia dintre un compus cu grupe OH şi un diizocianat
n HO – R – OH + n OCN [O - R –OCCNHR’NH – CO]n
unde, de exemplu, R = (CH2)4,sau un polietilenglicol, poliester etc., iar R’ = (CH2)6 sau alt radical organic. Fibra se obţine prin filtrare din topitură.
Dintre fibrele preparate prin polimerizare radicală două au o importanţă deosebită: fibrele acrilice şi fibrele polivinilalcoolice.
Fibrele acrilice se obţin prin polimerizarea acrilonitrilului:
nCH2 = CH – CN CH2 – CH
CH n
De fapt, fibrele acrilice au la bază copolimeri ai acrilonitrilului cu acetat de vinil, metil metacrilat etc. Copolimerul este dizolvat într-un solvent potrivit (ca dimetilformamida, dimetil sulfoxid, carbonat de etilenă, soluţii de tiocianat) şi se filează prin filare umedă sau uscată.
Fibrele polivinilalcoolice se obţin prin polimerizarea acetatului de vinil urmată de hidroliza polimerului cu sodă caustică de alcool metili.
CH2 - CH
nNCH3COO – CH=CH2
OCOCH3 n
CH2 – CH - CH2 - CH
+ n NaOH + n CH3 - COONa
OCOCH3 OH n
Polimerul se dizolvă în apă fierbinte şi se filează într-o baie de sulfat de sodiu. Urmează tratarea cu formaldehidă, pentru a esterifica o parte din grupele OH. Astfel se conferă polimerului rezistenţă la apă.
Fibrele obişnuite prin polimerizare sau copolimerizarea clorurii de vinil (CH2=CHCl) au o importanţă mai mică datorită temperaturii joase de topire.
Polimerizarea ionică este utilizată la obţinerea fibrelor de polipropilenă şi polietilenă. Fibrele de polipropilena au avut o dezvoltare dinamică în ultimi ani, datorită rezistenţei ia agenţii chimici, precum şi datorită greutăţii specifice foarte mici. Pentru a putea fi utilizată pentru fibre, polipropilena trebuie să fie izotactică, adică să aibă o structură stereoregulată de tipul:
CH3 CH3 CH3
-CH- CH2- CH- CH2- CH- CH2
(grupele metil fiind de o singură parte a catenei)
O asemenea structură se obţine doar prin polimerizarea ionică. Unul dintre sistemele catalitice utilizate este Ziegler-Natta, adică TiCl3 + Al(C2H5)3. Filarea se face din topitură.
O ramură mai recentă a fibrelor chimice care s-a dezvoltat în ultimi 40 de ani într-un ritm extraordinar o reprezintă fibrele sintetice. Acest fibre sunt rodul dezvoltări uneia dintre cele mai moderne ramuri ale chimiei: chimia polimerilor. Sintetizarea lor a fost posibilă doar atunci când cercetarea a relevat caracteristicile necesare unui polimer fiabil: să fie filiform (adică fără ramificări sau reticuli ai catenelor); să aibă o masă moleculară potrivită, să poată fi orientat şi cristalizat; să fie solubil în solvenţi sau să se topească fără descompunere.
Odată cu apariţia unor noi tipuri de fibre sintetice, la procedeele de filare cunoscute s-au adăugat altele noi: filarea din topitură şi, mai recent, filarea din suspensie, filarea din semitopitură etc.
În general, schema de obţinere a unei fibre sintetice este:
prepararea polimerului filare etirare încreţire fixare.
După metoda de preparare a polimerului se cunosc:
· Fibre preparate prin policondensare;
· Fibre preparate prin polimerizare radicală;
· Fibre preparate prin polimerizare ionică;
· Fibre preparate prin alte procedee.
Cele mai cunoscute fibre preparate prin policondensare sunt fibrele poliamidice, fibrele poliesterice şi fibrele poliuretanice.
Dintre fibrele poliamidice cele mai utilizate sunt Nylonul 6,6 şi Nylonul 6. Nylonul 6,6 se numeşte aşa deoarece materiile prime – acidul adipic şi hexametilen-diamina – au fixaţi câte 6 atomi de carbon. Reacţia care stă la baza preparării sale este:
n NH2 – (CH2) 6 - NH2 + n HOOC – (CH2)4 - COOH
hexametilen-diamină acid adipic
H[NH – (CH2)6 – NHCO – (CH2)4 – CO]n OH + (2n - 1)H2O
Nylon 6,6
Se poate observa uşor că pentru această policondensare materialele trebuie să fie prezentateîn calităţi stoechiometrice.
Fibra cunoscută sub numele de Nzion 6 are la bază polimerizarea caprolactamei:
CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2
CO NH
care reacţionează în prezenţa unui adaos catalitic de apă. Se vede că în acest caz grupa acidă şi aminică nu se mai află la doi componenţi diferiţi, ci în unul singur.
Fibrele poliesterice au la bază tot reacţia de policondensare, dar între un diacid(sau diester) şi un diol. Reacţia decurge în două etape: esterificarea(sau transesterificarea) şi policondensarea. Fibra poliesterică produsă în cea mai mare cantitate este polietilentereftalatul. Reacţia are loc prin agitare în vid, iar ambele sale etape necesită catalizatori. Polimerul este filat din topitură ca şi poliamidele.
Poliuretanii au la bază reacţia dintre un compus cu grupe OH şi un diizocianat
n HO – R – OH + n OCN [O - R –OCCNHR’NH – CO]n
unde, de exemplu, R = (CH2)4,sau un polietilenglicol, poliester etc., iar R’ = (CH2)6 sau alt radical organic. Fibra se obţine prin filtrare din topitură.
Dintre fibrele preparate prin polimerizare radicală două au o importanţă deosebită: fibrele acrilice şi fibrele polivinilalcoolice.
Fibrele acrilice se obţin prin polimerizarea acrilonitrilului:
nCH2 = CH – CN CH2 – CH
CH n
De fapt, fibrele acrilice au la bază copolimeri ai acrilonitrilului cu acetat de vinil, metil metacrilat etc. Copolimerul este dizolvat într-un solvent potrivit (ca dimetilformamida, dimetil sulfoxid, carbonat de etilenă, soluţii de tiocianat) şi se filează prin filare umedă sau uscată.
Fibrele polivinilalcoolice se obţin prin polimerizarea acetatului de vinil urmată de hidroliza polimerului cu sodă caustică de alcool metili.
CH2 - CH
nNCH3COO – CH=CH2
OCOCH3 n
CH2 – CH - CH2 - CH
+ n NaOH + n CH3 - COONa
OCOCH3 OH n
Polimerul se dizolvă în apă fierbinte şi se filează într-o baie de sulfat de sodiu. Urmează tratarea cu formaldehidă, pentru a esterifica o parte din grupele OH. Astfel se conferă polimerului rezistenţă la apă.
Fibrele obişnuite prin polimerizare sau copolimerizarea clorurii de vinil (CH2=CHCl) au o importanţă mai mică datorită temperaturii joase de topire.
Polimerizarea ionică este utilizată la obţinerea fibrelor de polipropilenă şi polietilenă. Fibrele de polipropilena au avut o dezvoltare dinamică în ultimi ani, datorită rezistenţei ia agenţii chimici, precum şi datorită greutăţii specifice foarte mici. Pentru a putea fi utilizată pentru fibre, polipropilena trebuie să fie izotactică, adică să aibă o structură stereoregulată de tipul:
CH3 CH3 CH3
-CH- CH2- CH- CH2- CH- CH2
(grupele metil fiind de o singură parte a catenei)
O asemenea structură se obţine doar prin polimerizarea ionică. Unul dintre sistemele catalitice utilizate este Ziegler-Natta, adică TiCl3 + Al(C2H5)3. Filarea se face din topitură.
SURSA 03
Fibrele sintetice au unele proprietati superioare celor naturale printre care: rezistenta mecanica foarte buna, rezistenta chimica excelenta, rezistenta la molii si la putrezire. Fibrelor sintetice li se pot conferi proprietati pe care nu le au cele naturale: neinflamabilitate, rezistenta la temperaturi mari etc. Exista insa si proprietati nesatisfacatoare: absorbtie de umiditate scazuta, incarcare electrostatica mare, efecte de scamosare(pilling), colorabilitate mai dificila.
In ultima perioada de timp, foarte utilizata este si cofilarea. Fibrele cofilate au doua structuri: „coaja-miez” si „una langa alta”(„side by side”).
Fibrele coaja-miez au un miez dintr-un polimer care confera fibrei rezistenta, elasticitate etc., si o coaja din alt polimer pentru scaderea incarcarii statice, cresterea luciului, reducerea pillingului etc. Structura „side by side” poate, de exemplu, sa confere o incretire mare fibrei daca cei doi polimeri au contractii diferite.
Desi aproape jumatate din tesaturile din lana rezistente al spalare produse azi in lume sunt obtinute prin procedeul oxidativ, acesta are tendinta de a fi inlocuit rapid de catre tratarea cu polimeri, care are avantajul de a elimina complet degradarea fibrei.
Aplicarea polimerilor se face prin doua metode. Una prevede pulverizarea unui strat subtire de masa plastica pe fiecare fibra pentru a-i masca solzii si a permite miscarea libera, inainte si inapoi, a fibrelor de lana. Astfel, la spalare, acestea pot reveni in pozitia initiala, prevenind impaslirea tesaturii. Pentru a face posibil acest lucru, dat fiind ca lana este hidrofoba, avand o energie de suprafata de 30 dyni/cm, fibra este supusa mai intai clorurarii blande. Dupa neutralizarea cu bisulfit de sodiu se aplica polimerul care incapsuleaza fibra. Desi procedeul este laborios, el poate fi efectuat pe masini specializate, de mare productivitate.
Cel de-la doilea procedeu de tratare cu polimeri are un principiu diametral opus primului. El prevede fixarea fibrelor in tesatura, cu ajutorul unor punti microscopice de masa plastica, unele de altele, pentru a le impiedica sa se deplaseze si sa se incalceasca. Astfel desi nu se modifica structura solzoasa a fibrelor, aceste sunt impiedicate sa se miste una in raport cu cealalta. Avantajele sunt multiple: procedeu nu necesita tratarea prealabila a fibrei, structura si calitatile aceste fiind pastrate intacte, iar tratarea se aplica tesaturii sau chiar confectiilor finite, prin simpla inmuiere intr-o solutie sau emulsie de polimeri. Pana in prezent au fost testate mai multe tipuri de polimeri pentru aceasta operatie. Cei mai indicati sunt cei care contin grupari ce permit formarea de legaturi chimice intre lanturile moleculare, constituind, dupa aplicare, punti de rasina insolubila, dar moale si elastica, fapt ce elimina pericolul ca stofa sa devina rigida.
Conform statisticilor, anual, in lume, 3000-5000 de persoane mor de pe urma arsurilor provocate de aprinderea testilelor inflamabile pe care le poarta. Alte 150000- 250000 se aleg cu arsuri mai mult sau mai putin grave. Iata de ce in ultima vreme exista tendinta de a se restrange folosirea tesaturilor inflamabile la fabricarea confectiilor pentru copii, a carpetelor, saltelelor, a tapiteriilor din interiorul automobilelor etc., introducandu-se in folosinta textilele cu o rezistenta sporita la aprindere.
Astazi, in intreaga lume, aproximativ 4-5 milioane kilograme de lana sunt tratate anual pentru a fi ignifiate.
Lana tratata poate fi spalata sau curatata prin procedeul uscat, fara a-si pierde rezistenta la flacara, si depaseste chiar cele mai exigente standare referitoare la rezistenta textilelor la solicitarile termice.
sursa:ipedia.ro
0 comments: