В настоящее время синтетические волокна и нити применяются в различных сферах деятельности человека, в частности, из них получают волокнистые материалы бытового, технического, гигиенического, медицинского и другого назначения.
Синтетические волокна и нити можно разделить на следующие группы:
- волокна и нити общего назначения, в том числе их модифицированные виды;
- эластомерные нити;
- высокопрочные нити, в том числе нити, получаемые фибриллированием пленок;
- сверхпрочные высокомодульные нити;
- термостойкие и трудногорючие волокна и нити;
- волокна и нити со специфическими физическими, физико-химическими и химическими свойствами.
Группы и виды всех волокон и нитей, кроме волокон и нитей со специфическими свойствами приведены в табл. 1.
Таблица 1. Группы волокон и нитей.
Группы волокон и нитей |
Основные виды волокон |
Волокна и нити общего назначения
|
Полиэфирные, полипропиленовые, алифатические полиамидные, полиакрилонитрильные, поливинилспиртовые, гидратцеллюлозные |
Эластомерные нити |
Полиуретановые |
Высокопрочные нити
|
Полиэфирные, полипропиленовые, алифатические полиамидные, поливинилспиртовые, гидратцеллюлозные |
Сверхпрочные высокомодульные нити
|
п-Арамидные, п-арилатные (ароматические полиэфирные), поли-п-фениленбензо-бис-оксазольные и -тиазольные, поливинилспиртовые, из сверхвысокомолекулярного полиэтилена |
Термостойкие и трудногорючие волокна и нити |
Арамидные, полиимидные, полибензимидазольные и др.
|
Промышленность выпускает широкий ассортимент высокопрочных волокон – угольные, борные, оксидные, полимерные и другие, их свойства приведены в табл. 2.
Таблица 2. Свойства высокопрочных волокон.
Волокно |
Плотность, |
Предел прочности |
Модуль упругости, |
Температура |
Полиамидное (капрон) |
1140 |
770...850 |
3200...3500 |
200...220 |
Полиэфирное (лавсан) |
1380 |
800... 1000 |
2000...2500 |
240...260 |
Полиакрилонитрильное (нитрон) |
1170 |
460...560 |
4600...5800 |
180...200 |
Поливинилспиртовое (винил) |
1260 |
600... 1000 |
25 000 |
230 |
Полиимидное |
1300... 1400 |
800... 2000 |
45 000... 200 000 |
300 |
Арамидное |
1400... 1490 |
2000...4000 |
100000... 150000 |
— |
Углеродное (низкопрочное) |
1450... 1800 |
600... 1500 |
75 000...200 000 |
300...400 |
Углеродное (высокопрочное) |
1700...2000 |
2000…3500 |
200 000...600 000 |
300...400 |
Борное |
2400...2600 |
5000...7000 |
До 450 000 |
2500 |
Стеклянное |
2600 |
1400...2200 |
60 000 |
700 |
Хлопковое |
1520 |
330...400 |
3000...4000 |
150... 160 |
Ассортимент сверхпрочных высокомодульных волокон достаточно широкий. В основном они выпускаются в виде нитей и жгутов с линейными плотностями от 14 до 1000 – 10000 текс. Одним из видов сверхпрочных и высокомодульных синтетических волокон является кевлар, который выпускается американской химической компанией DuPont. Это арамидное волокно, обладающее высокой прочностью (в пять раз прочней стали).
У арамидного волокна есть три основных недостатка: цена, «боязнь» воды и старение. При намокании в волокне нарушаются водородные связи, что снижает его механическую прочность в два раза. К счастью, при высыхании оно восстанавливает свои качества. Кроме того, со временем механическая прочность теряется безвозвратно. Как правило, производители дают 5 лет гарантии на сохранение волокном своих свойств. Однако, применяя различные способы обработки, можно добиться практически полного устранения двух последних недостатков. Так, например, производители Twaron утверждают, что добились надёжной защиты от воды и гарантируют не менее 10-ти лет стабильной эксплуатации. Так же к недостаткам арамидных волокон следует отнести их плохую окрашиваемость. Волокно бывает практически исключительно желтого цвета, что не имеет значения при техническом применении.
В России были разработаны такие синтетические сверхпрочные высокомодульные нити, как СВМ, Русар, Армос и Artec. Нити инертны при соприкосновении с другими материалами, не токсичны, не взрывоопасны, не самовоспламеняемы, горят при соприкосновении с открытым огнем и гаснут при удалении огня. Нити могут длительно храниться без изменения свойств, незначительно меняют свои свойства в мокром состоянии, устойчивы к длительному пребыванию в воде, биостойки.