Эмиль Вознесенский - Химическая технология текстильных материалов

Гидратцеллюлозные волокна

Исходным сырьем для получения гидратцеллюлозных волокон является хлопковая или древесная целлюлоза, которая химическим путем перерабатывается в вискозное и медно-аммиачное волокна.

Вискозное волокно получают из ксантогената целлюлозы, представляющего собой продукт взаимодействия щелочной целлюлозы с сероуглеродом. При осаждении прядильного раствора, продавленного через фильеры в раствор серной кислоты, струйки превращаются в твердые элементарные волокна, состоящие из гидратцеллюлозы.

В основе производства медно-аммиачного волокна лежит способность целлюлозы растворяться в аммиачном растворе гидроксида меди с образованием вязких систем. Формование нити осуществляют в осадительной ванне в присутствии 10 %-ной серной кислоты. При этом целлюлозно-медноаммианый комплекс разлагается с образованием гидратцеллюлозной нити.

Гидратцеллюлоза имеет такое же химическое строение, как и природная целлюлоза – [C 6H 7O 2(OH) 3] n, но является ее структурной модификацией. К характерным особенностям гидратцеллюлозных волокон следует отнести:

– небольшую длину макромолекул (степень полимеризации 400 – 600);

– более рыхлую физическую структуру (степень кристалличности 30–40 %);

– повышенную гигроскопичность (12–14 %);

– повышенную сорбционную способность.

К существенным недостаткам гидратцеллюлозных волокон относятся:

– значительная потеря прочности в мокром состоянии (на 40–45 %);

– большая сминаемость и значительная эксплуатационная усадка изделий;

– неэкологичность производства.

Основные химические свойства гидратцеллюлозы аналогичны ранее рассмотренным для целлюлозы. Однако, вследствие менее упорядоченной структуры и большей активности, она более чувствительна к действию химических реагентов. В частности, она сильно набухает и затем частично растворяется в 10 %-ном растворе гидроксида натрия. Это свойство используют при распознавании гидратцеллюлозных и целлюлозных волокон.

В зависимости от назначения гидратцеллюлозные волокна производят в виде непрерывных нитей, штапельного волокна или в форме жгута. Штапельные волокна смешивают с натуральными или синтетическими и с успехом перерабатывают на оборудовании, применяемом в хлопчатобумажной и шерстяной отраслях.

Помимо обычного вискозного штапельного волокна, выпускаются высокомодульные гидратцеллюлозные хлопкоподобные волокна (полинозное, сиблон и др.) Они отличаются более равномерным расположением макромолекул по поперечному сечению волокна, что достигается в процессах формования и вытяжки. Физико-механические свойства этих волокон выше, чем у обычных гидратцеллюлозных и близки к соответствующим показателям хлопкового волокна. Они в меньшей степени теряют прочность в мокром состоянии, более эластичны, отличаются стабильностью размеров и меньше усаживаются в процессе эксплуатации. Вискозное высокомодульное волокно сиблон обладает рядом существенных пороков: не прорезанные волокна, склейки, неравномерная влажность, недостаточная рассыпчатость и др.

Ацетилцеллюлозные волокна

К ацетилцеллюлозным относятся ацетатные и триацетатные волокна. По химическому составу они представляют собой уксуснокислые эфиры целлюлозы и этим отличаются от гидратцеллюлозных волокон, состоящих из чистой регенерированной целлюлозы.

Триацетатные нити состоят из триацетилцеллюлозы [C 6H 7O 2(OCOCH 3) 3] n, а ацетатные – из продукта частичного омыления триацетилцеллюлозы, называемого диацетилцеллюлозой [C 6H 7O 2(OH)(OCOCH 3) 2] n.

В отличие от гидратцеллюлозных волокон ацетатное волокно менее гигроскопично, имеет меньшую способность к набуханию в воде, меньше теряет прочность в мокром состоянии. Оно обладает повышенной мягкостью и эластичностью, более высокими упругими свойствами и меньшим блеском. Одновременно с этим оно имеет сравнительно низкую термостойкость, высокую термопластичность и не окрашивается большинством красителей, используемых для колорирования целлюлозных волокон и натурального шелка.

Различие в химическом составе определяет особенность свойств ацетатных и триацетатных волокон. Последние имеют пониженную адсорбционную способность, более высокую термостойкость (выдерживают нагревание до температуры 180 оС), еще менее гигроскопичны и труднее окрашиваются.

Химические свойства ацетатных волокон, в отношении действия кислот, окислителей, восстановителей, близки к гидратцеллюлозным волокнам. Они неустойчивы к действию минеральных кислот и особенно чувствительны к действию щелочей, которые вызывают гидролиз эфирных связей и омыление волокна вплоть до образования гидратцеллюлозы. При этом оно полностью теряет ценные свойства, присущие ацетатным волокнам. Триацетатное волокно к действию щелочей более устойчиво. Существенным недостатком ацетатных волокон является низкая прочность к истиранию.