Химиялық талшықтардың негізгі физикалық және механикалық қасиеттері

Сақ тау ү рдісі кейде жетілу ү рдісі деп аталады. Осы уақ ыттың ішінде алынғ ан сілтілік целлюлоза қ ою қ алпына келеді.

Сілтілік целлюлозаның арнаулы ерітіндісін дайындау ү шін оны кү кіртті кө міртегі газымен ө ң дейді.

S

||

[C₆H₁₀O₅ · NaOH]_n ++ nCS₂ → [C₆H₉O₄ - OS]_n + nH₂O

|

SNa

Cілтілік целлюлоза Целлюлозаның ксантогенаты

Целлюлоза ретінде алынғ ан целлюлозаның ксантогенаты визкоза талшығ ын алатын ерітіндісі болып табылады. Бұ л ерітінді вискоза ерітіндісі деп аталады. Ерітіндінің қ ұ рамында 7, 5% целлюлоза, 7, 5% сілті, қ алғ аны су болып келеді.

Алынғ ан вискоза ерітіндісі тазартудан ө теді, қ ұ рамындағ ы ауа кө піршектерінен арылады.

Ерітіндіні қ ысым кү шімен аранулы тү тікшелерден жіберіліп, фильтрадан сығ ылып ө теді. Фильтрден шық қ ан сұ йық полимер ерітіндісінің ағ ыны арнаулы науағ а келіп тү седі. Науаның қ ұ рамында мынанадай ерітінділер бар: 1 литрде H₂SO₄ – 130 грамм, Na₂CO₄ – 260 гр, цинктың сульфаты – 14 грамм, температура 40-45⁰С шамасында. Ваннаның ішінде полимердің химиялық қ ұ рамы былайша ө згереді:

S

||

[C₆H₉O₄ - OS]_n + H₂SO₄ → [C6H10H5]n + nNaHSO₄

|

SNa

Алынғ ан гидратцеллюлоза табиғ и целлюлозағ а қ арағ анда молекулалық массасы жағ ынан кемдеу болады, бұ л ө згеріс вискоза талшығ ына ә сірін тигізеді, яғ ни вискоза талшығ ы мақ та талшығ ына қ арағ анда кейбір қ асиеттері жағ ынан ө згеше келеді. Мысалы, қ алыпты ылғ алдылығ ы 13% дейін жетеді. Қ ұ рамын ө згеріткен полимер гидратцеллюлоза қ атты полимер қ ұ рамына жатады, сондық тан талшық тар қ атты тү рге айналады. Вискоза талшық тарын ө ң деу процесі:

- талшық ты жуу, судан Н₂О ө ткізіледі, жуу нә тижесінде талшық тардың бойындағ ы кү кірт қ ыщқ ылының қ алдығ ы кетіріледі;

- десульфурация, бұ л процесс талшық тардың бойындағ ы кү кіртті кетіруге арналады, ө йткені кү кірт қ алдық тары сарғ ыш рең береді;

- ағ арту, натрий гипохлоритімен жасалады;

- талшық тарды ә лсіз кү кірт немесе HCl ерітіндісінде ө ң деу, хлорит қ алдық тарын талшық бойынан кетіру;

- талшық тарды сабын ерітіндісімен жуу, бұ л процесс созылғ ыш қ асиет береді;

- кептіру, 50-60⁰С;

- талшық тарды ширату. Бұ л операция тек қ ана вискозаның жібек жіптерін алғ ан кезде жасалады.

Капрон талшығ ы поликапролактам полимерінен ө ң деледі. Бұ л полимер циклді эксилонкапролактаннан полимеризация реакциясы арқ ылы алынады:

NH₂(CH₂)₅ – CO → [- NH - (CH₂)₅ – CO - ]_n

Поликапролактам талшық ө ндіру ү шін арнаулы балқ ыту формасынан ө теді. Талшық ө ндіру технологиясы белгілі бір паритяны ө ң деу арқ ылы жасалады немесе ү здіксіз технологиямен ө ндіріледі. Балқ ыту процесі 215-225⁰С температурада ө ткізіледі. Алынғ ан полимердің балқ ымасы тазарудан ө тіп талшық ө ндіруге жұ мсалады. Талшық пен жіптерді қ алыптасыру 3 тә сілмен ө ткізіледі. Фильтрадан шық қ ан полимерлердің ыстық ағ ыны камерағ а немесе шахтағ а жіберіледі. Онда температураның кү рт тө мендеуінің арқ асында балқ ыма қ атты тү рге айналады. Ө ндірілген талшық тар мен жіптер жылы кезінде созу процесінен ө теді. Капрон талшық тардың ұ зындығ ы 3-4 есе созылады, ал ө те берік талшық тар ү шін 10 есе ұ зартылады. Беріктілігін жоғ арылату, созу ү шін алдын-ала 120-125⁰С қ ыздыроылады.

Созылғ ан талшық тар термофиксациядан ө теді, яғ ни талшық тардың қ ұ рылымы ә бден бекітілуі керек. Ол ү шін талшық тар автоклавтардан ө тіп, ө те жоғ ары температурада ө ң деледі. Ол температура балқ у температурасынан тө мен болады. Термофикациядан ө ткен талшық тар майлаудан ө теді. Оның қ ұ рамында жіптердің немесе талшық тардың электрленуін азайтатын қ оспалар болады.

Ерекшеліктері:

- капрон талшық тардың қ алыпты ылғ алдылығ ы 4%, ө йткені оның қ ұ рамында гидрофильдік функционалдық топтар аз;

- капрон талшық тары ө те жоғ ары кристалитті талшық тар қ атарына жатады;

- беріктігі жағ ынан 1-ші орын алады;

- жоғ ары температуралық ө ң деуге тө зімді келеді;

- капрон талшық тары ультракү лгін сә улелеріне тө зімсіз келеді, тотығ ады, сондық тан тез сарғ айып тү рін ө згертеді;

- ә ртү рлі микроорганизмге ө те тө зімді;

- капрон талшық тары қ ұ мырсқ а қ ышқ ылында жә не фенолда жақ сы ериді. Капрон талшық тары таза тү рде қ олданылады, Кө біне жү н талшық тармен, ацетат талшық тармен қ алыптасады. Техникада ө те берік бұ йымдар жасауғ а қ олданылады.

Бақ ылау процесі 250-255⁰С шамасында ө ткізіледі. Қ алыптасытыру технологиясы капрон технологиясына ұ қ ссас келеді:

- лавсан гидрофобтық талшық тар қ атарына жатады. Қ алыпты ылғ алдылығ ы 0, 4%;

- лавсан талшық тары ө те берік, екінші орында тұ рады;

- лавсан талшық тары жоғ ары кристалитті талшық тар қ атарына жатады;

- полиэфир (ПЭ) талшық тары ультрафиолетті сә улелерге тө зімді;

- ПЭ талшық тары қ атты болады, сондық тан таза кү йінде аз қ олданылады, кө бінесе жұ н талшық тарымен қ осылады;

- ПЭ лавсан талшық тары қ атты электрленеді;

- Микроорганизмге тө зімді келеді.

Полиакрилнитрил (ПАН) – карбоцептік талшық тар қ атарына жатады. Шикізат ретінде ПАН полимері қ олданылады, ал ол полимер акрил-нитрилден полимеризация арқ ылы синтезделеді.

Полимеризация

nCH₂ = CH → [CH₂ - CH]_n

| |

C = N C = N

Акрилнитрил ПАН полимері

ПАН талшық тары 2 топқ а бө лінеді:

- талшық тардың қ ұ рамында ПАН-нан басқ а сополимер енгізіледі, оның ө лшемі 15 % дейін;

- ПАН басқ а 15 % кө п сополимер қ олданылады.

ПАН полимері фильтрациядан жә не вакуумнан ө ткеннен кейін талшық тар қ алыптастыру процесіне жіберіледі. Бұ л қ алыптасытыру процесі «қ ұ рғ ақ» жә не «сұ йық» тә сілмен енгізіледі.

«Қ ұ рғ ақ» тә сіл арқ ылы сапалы кешенді жіптер, ал «сұ йық» тә сілмен элементарлық жә птер жә не штапельдік жіптер алынады. «Қ ұ рғ ақ» тә сіл арқ ылы ацетат талшық тарын қ алыптастыру кезінде фильтрдан ө ткен ерітінді шахтағ а келіп тү седі, мұ нда ауаның температурасын 165⁰С кө теру керек. Ө йткені ДМФ қ айнау температурасы 153⁰С. Осындай тә сілмен қ алыптасытырылғ ан талшық тар 8-12 есе созылады. Созылғ аннан кейін талшық тар термофиксация арнайы автоклавтарда болады, оның ішіндегі температурасы 195⁰С дейін жетеді. Термофиксациядан ө ткен талшық тар майланады, электр ө ткізгіштік қ асиеті тө мендейді.

ПАН қ асиеттік ерекшеліктері:

-ПАН синтетикалық талшық тар сияқ ты гигроскопиялық жағ ынан тө мен. Олардың қ алыпты ылғ алдылығ ы 3% болады;

-ПАН талшық тары ә ртү рлі деформацияның арқ асында ө зінің формасын ө згертуі мү мкін, кө бінесе мұ ндай қ асиет су кү йінде кездеседі;

-ПАН талшық тары ә ртү рлі микроорганизмтерге тө зімді келеді;

-ПАН талшық тары термопласттық талшық тар қ атарына жатады.

195⁰С дейін химиялық қ ұ рамын ө згертпейді. ПАН талшық тары таза тү рінде жә не ә ртү рлі талшық тармен қ осылып пайдаланылады. Таза тү рінде сополимермен келтірілген талшық тар қ олданылады. Химиялық модификация арқ ылы ПАН қ асиетін жақ сартуғ а болады. Ол ү шін негізгі полимерге ә ртү рлі сополимерлер, мысалы, метилметакрилат жә не себоцин қ ышқ ылы қ олданылады.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Тоқ ыма талшық тарының топтастырылуы

2. Химиялық талшық тардың негізгі тү рлерінің

3. Жасанды жә не синтетикалық талшық тардың шығ арылуының шекті салмағ ы

4. Тоқ ыма талшық тарының тү рі мен қ асиеті

5. Полиамидті талшық тар ө ндірісінің даму қ арқ ыны

Ә дебиеттер:

1. Тігін ө ндірісінің материалтануы: жоғ арғ ы оқ у орнының студенттеріне арналғ ан оқ улық / Б.Р. Рысқ ұ лова, А.Ж.Қ ұ тжанова/ Алматы: 2011ж

2. Қ ұ тжанова А.Ж., Таймурзаева Н.О. Мақ та мата ө ндірісінің жалпы технологиясы. Астана: " Арман ПВ" баспасы, 2008-246 бет.