Неорганические волокна их виды строение свойства. Химические волокна. Гост химические нити

ВОЛОКНА НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, получают на основе химических элементов (бора, металлов), оксидов (SiO 2 , Al 2 О 3 , ZrO 2), карбидов (SiC, В 4 С), нитридов (AlN), смесей указанных соединений (например, различных оксидов или карбидов), а также на основе природных (базальта и пр.) или искусственных (силикатного стекла, смотри Стеклянное волокно) силикатов. Структура большинства волокон неорганических - поликристаллическая, силикатных волокон - аморфная. По свойствам к волокнам неорганическим близки нитевидные кристаллы аналогичных соединений.

Оксидные, силикатные, металлические волокна неорганические получают главным образом продавливанием расплава через фильеры, раздувом расплава горячими газами или растяжением в центробежном поле. Карбидные и оксидные волокна неорганические - экструзией пластифицированных полимерами или плавкими силикатами тонкодисперсных оксидов с последующим спеканием частиц этих соединений или термической обработкой органических (обычно гидратцеллюлозных) волокон, содержащих соли и другие соединения металлов. Карбидные волокна получают также восстановлением оксидных волокон углеродом; борные и карбидные - газофазным осаждением на подложке (вольфрамовой или углеродной нитях, полосках плёнок). Для улучшения эксплуатационных свойств волокна неорганические модифицируют газофазным осаждением поверхностных (барьерных) слоёв из более стойких веществ.

Волокна неорганические высокоплавки (температура эксплуатации многих волокон неорганических до 1500°С), негигроскопичны, устойчивы во многих агрессивных средах; в окислительной среде наиболее стойки оксидные волокна, в меньшей степени - карбидные. Прочность волокон неорганических от 1-1,3 ГПа (SiC, В 4 С) до 4-6 ГПа (В, SiO 2), модуль упругости от 70-90 ГПа (SiO 2 , базальт) до 400-480 ГПа (В, ZrO 2 , SiC). Карбидные волокна обладают полупроводниковыми свойствами.

Волокна неорганические и нити на их основе применяют как армирующие компоненты в композиционных материалах, имеющих органическую (полимерную), керамическую или металлическую матрицу; в качестве высокотемпературных теплоизоляционных материалов. Из кварцевых, оксидных и металлических волокон изготовляют фильтры для агрессивных жидкостей и горячих газов. Электропроводные металлические и карбидкремниевые волокна и нити применяют в электротехнике.

Лит.: Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М., 1974; Кац С. М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы. М., 1981; Наполнители для полимерных композиционных материалов. М., 1981; Будницкий Г. А. Армирующие волокна для композиционных материалов // Химические волокна. 1990. №2; Цирлин А. М. Непрерывные неорганические волокна для композиционных материалов. М., 1992.

Кроме уже перечисленных существуют волокна из природных неорганических соединений. Они делятся на натуральные и химические.

К натуральным неорганическим волокнам относится асбест -тонковолокнистый силикатный минерал. Асбестовые волокна огнестойки (температура плавления асбеста достигает 1500° С), щелоче- и кислотоупорны, нетеплопроводны.

Элементарные волокна асбеста объединены в технические волокна, которые служат основой для нитей, используемых для технических целей и при выработке тканей для специальной одежды, способных выдерживать высокие температуры и открытый огонь.

Химические неорганические волокна подразделяют на стекловолокна (кремниевые) и металлосодержащие.

Кремниевые волокна, или стекловолокна, изготовляют из расплавленного стекла в виде элементарных волокон диаметром 3-100 мкм и очень большой длины. Кроме них изготовляют штапельное стекловолокно диаметром 0,1-20 мкм и длиной 10-500 мм. Стекловолокно негорюче, хемостойко, обладает электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами. Используется для изготовления лент, тканей, сеток, нетканых полотен, волокнистых холстов, ваты для технических нужд в различных отраслях хозяйства страны.

Металлические искусственные волокна вырабатывают в виде нитей путем постепенного вытягивания (волочения) металлической проволоки. Так получают медные, стальные, серебряные, золотые нити. Алюминиевые нити изготовляют, нарезая плоскую алюминиевую ленту (фольгу) на тонкие полоски. Металлическим нитям можно придать разные цвета нанесением на них цветных лаков. Для придания большей прочности металлическим нитям их обвивают нитями из шелка или хлопка. Когда нити покрывают тонкой защитной синтетической пленкой, прозрачной или цветной, получают комбинированные металлические нити - метлон, люрекс, алюнит.

Вырабатываются металлические нити следующих видов: округлая металлическая нить; плоская нить в виде ленточки - плющенка; крученая нить - мишура; плющенка, скрученная с шелковой или хлопчатобумажной нитью,- прядево.

Для изготовления текстильных материалов используют самые разнообразные волокна, которые целесообразно классифицировать с учетом происхождения, химического состава и других признаков.

В зависимости от происхождения текстильные волокна делят на натуральные и химические. Химические в свою очередь подразделяются на искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из природных волокнообразующих полимеров, например, целлюлозы. К ним относятся вискозные, медно-аммиачные, ацетатные, белковые волокна. Синтетические волокна получают синтезом из низкомолекулярных соединений. Сырьем, как правило, служат продукты переработки нефти, каменного угля. К синтетическим волокнам относятся полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, полиуретановые, поливинилспиртовые и др. Синтетические волокна получили широкое распространение, их баланс в общем производстве текстильных волокон все более увеличивается. Классификация текстильных органических волокон приведена на рис. 3.

Синтетические волокна и нити подразделяют также на гетероцепные и карбоцепные. Карбоцепными называют волокна и нити, которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромолекул только атомы углерода (полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиолефиновые, углеродные).

Рис. 3. Классификация органических текстильных волокон

Гетероцепные волокна образуются из полимеров, в основной молекулярной цепи которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов – O,N,S(полиамидные, полиэфирные, полиуретановые).

Искуственные волокна в большинстве своем являются продуктами переработки целлюлозы (вискозные, полинозные, медно-аммиачные – гидратцеллюлозные; ацетатные, диацетаные – ацетилцеллюлозные). В небольщом объеме вырабатываются белковые искуственные волокна (зеиновые, казеиновые, коллагеновые) из фибриллярных белков молока, кожи, растений.

В приведенной классификации (см. рис. 3) волокна и нити относятся к органическим. Они в большинстве случаев используются для производства текстильных материалов бытового назначения. В органических волокнах макромолекулы главной цепи содержат атомы углерода, кислорода, серы, азота. Кроме органических существуют неорганические волокна, макромолекулы главной цепи которых содержат неорганические атомы (магний, алюминий, медь, серебро и др.). К неорганическим натуральным относятся асбестовые волокна, к химическим неорганическим – стекловолокна и металлические, изготовленные из стали, меди, бронзы, алюминия, никеля, золота, серебра различными способами (алюнит, люрекс) .

), их оксидов (Si, Аl или Zr), карбидов (Si или В), нитридов (Аl) и др., а также из смесей указанных соед., напр. разл. оксидов или карбидов. См. также Стеклянное волокно, Металлические волокна, Асбест.

Методы получения: формование фильерным методом из расплава; раздув расплава горячими инертными газами или воздухом, а также в центробежном поле (этим методом получают волокна из плавких силикатов, напр. кварцевые и базальтовые, из металлов и нек-рых оксидов металлов); выращивание монокристаллич. волокон из расплавов; формование из неорг. полимеров с послед. термообработкой (получают оксидные волокна); экструзия пластифицированных полимерами или плавкими силикатами тонкодисперсных оксидов с послед. их спеканием; термич. обработка орг. (обычно целлюлозных) волокон, содержащих или др. соед. металлов (получают оксидные и карбидные волокна, а если процесс ведут в восстановит. среде - металлические); оксидных волокон углеродом или превращение углеродных волокон в карбидные; газофазное на подложке-на нитях, полосках из пленок (напр., осаждением на вольфрамовой или углеродной нити получают борные и карбидные волокна).

Мн. виды Н. в. модифицируют нанесением поверхностных (барьерных) слоев, гл. обр. газофазным осаждением, что позволяет повысить их эксплуатац. св-ва (напр., с карбидным поверхностным покрытием).

Большинство Н. в. имеют поликристаллич. структуру, силикатные волокна-обычно аморфную. Для Н. в., получаемых газофазным осаждением, характерна слоевая гетерог. структура, а для волокон, получаемых спеканием,-наличие большого числа . Мех. св-ва Н. в. приведены в таблице. Чем более пориста структура волокон (напр., получаемых экструзией с послед, спеканием), тем ниже их плотность и мех. св-ва. Н. в. устойчивы во мн. агрессивных средах, негигроскопичны. В окислит. среде наиб. стойки оксидные волокна, в меньшей степени-карбидные. Карбидные волокна обладают полупроводниковыми св-вами, их электропроводность возрастает с повышением т-ры.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН УКАЗАННОГО СОСТАВА *

* Неорг. волокна, используемые для теплоизоляции и изготовления фильтровальных материалов, имеют более низкие мех. св-ва.

Н. в. и нити-армирующие в конструкц. материалах, имеющих орг., керамич. или металлич. матрицу. Н. в. (кроме борных) используют для получения волокнистых или композиционно-волокнистых (с неорг. или орг. матрицей) высокотемпературных пористых теплоизоляц. материалов; их можно длительно эксплуатировать при т-рах до 1000-1500°С. Из кварцевых и оксидных Н. в. изготовляют фильтры для агрессивных жидкостей и горячих газов. Электропроводные карбидкремниевые волокна и нити применяют в электротехнике.

Лит.: Конкин А. А., Углеродные в другие жаростойкие волокнистые материалы, М., 1974; Кац С. М., Высокотемпературные теплоизоляционные ма-

териалы, М., 1981; Наполнители для полимерных композиционных материалов, пер. с англ., М., 1981. К. Е. Перепелкин.

Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .

Смотреть что такое "НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА" в других словарях:

Имеют неорг. главные цепи и не содержат орг. боковых радикалов. Главные цепи построены из ковалентных или ионно ковалентных связей; в нек рых Н. п. цепочка ионно ковалентных связей может прерываться единичными сочленениями координац. характера.… … Химическая энциклопедия

Получают из металлов (напр., Аl, Сu, Аu, Ag, Mo, W) и сплавов (латуни, стали, тугоплавких, напр. нихрома). Имеют поликристаллич. структуру (о М. в. монокристаллич. структуры см. Нитевидные кристаллы).Выпускают волокна, мононити (тонкие проволоки) … Химическая энциклопедия

термостойкие волокна - Синтетические волокна, пригодные для эксплуатации в воздушной среде при температурах, превышающих пределы термической стабильности обычных текстильных волокон. Получают формованием из растворов ароматических полиамидов (смотрите полиамидные… … Текстильный глоссарий

Кварцевые волокна (нити) - неорганические жаростойкие (высокотемпературостойкие) волокна (нити), обладающие высокими диэлектрическими, акустическими, оптическими, химическими свойствами. Перечисленные свойства определяют широкое применение. К. Н. в атомной, авиационной … Энциклопедия моды и одежды

Материалы неорганические - – материалы из неживой, неорганической природы: камня, руд, солей и пр. Эти материалы повсеместно распространены. Они негорючи, используются для производств минеральных вяжущих, металлов, заполнителей в бетоны, минерального волокна и т. д.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Вещества или материалы, к рые вводят в состав полимерных композиц. материалов (напр., пластич. масс, резин, клеев, герметиков, компаундов, лакокрасочных материалов) с целью модификации эксплуатац. св в, облегчения переработки, а также снижения их … Химическая энциклопедия

Полимер - (Polymer) Определение полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Информация об определении полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры Содержание Содержание Определение Историческая справка Наука о Полимеризация Виды… … Энциклопедия инвестора

index - 01 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ТЕРМИНОЛОГИЯ. СТАНДАРТИЗАЦИЯ. ДОКУМЕНТАЦИЯ 01.020 Терминология (принципы и координация) 01.040 Словари 01.040.01 Общие положения. Терминология. Стандартизация. Документация (Словари) 01.040.03 Услуги. Организация фирм,… … Стандарты Международной организации по стандартизации (ИСО)

МЫШЦЫ - МЫШЦЫ. I. Гистология. Общеморфодогически ткань сократительного вещества характеризуется наличием диференцировки в протоплазме ее элементов специфич. фибрилярной структуры; последние пространственно ориентированы в направлении их сокращения и… …

КОЖА - (integumentum commune), сложный орган, составляющий наружный слой всего тела и выполняющий ряд функций, а именно: защиту организма от вредных внешних влияний, участие в теплорегуля ции и обмене веществ, восприятие идущих извне раздражений.… … Большая медицинская энциклопедия

Это волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья волокна химические подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к волокнам химическим относят также волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). Волокна химические выпускают в промышленности в виде:

1) моноволокна (одиночное волокно большой длины);

2) штапельного волокна (короткие отрезки тонких волокон);

3) филаментных нитей (пучок, состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых посредством крутки), филаментные нити в зависимости от назначения разделяются на текстильные и технические, или кордные нити (более толстые нити повышенной прочности и крутки).

Химические волокна - волокна (нити), получаемые промышленными способами в заводских условиях.

Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на основные группы:

искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них

синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза (полимеризации и поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля

минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.

Историческая справка.

Возможность получения волокон химических из различных веществ (клей, смолы) предсказывалась ещё в 17 и 18 вв., но только в 1853 англичанин Аудемарс впервые предложил формовать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром, а в 1891 французский инженер И. де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производственном масштабе. С этого времени началось быстрое развитие производства химического волокон. В 1896 освоено производство медноаммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного аммиака и гидроокиси меди. В 1893 англичанами Кроссом, Бивеном и Бидлом предложен способ получения вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, осуществлённый в промышленном масштабе в 1905. В 1918-20 разработан способ производства ацетатного волокна из раствора частично омыленной ацетилцеллюлозы в ацетоне, а в 1935 организовано производство белковых волокон из молочного казеина.

На фото справа ниже - не химическое волокно конечно, а х/б ткань.

Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 в промышленном масштабе выпущено наиболее известное синтетическое волокно - полиамидное (США). Производство в промышленном масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954-60. Свойства. Волокна химические часто обладают высокой разрывной прочностью [до 1200 Мн/м2 (120 кгс/мм2)], значительным разрывным удлинением, хорошей формоустойчивостью, несминаемостью, высокой устойчивостью к многократным и знакопеременным нагружениям, стойкостью к действиям света, влаги, плесени, бактерий, хемои термостойкостью.

Физико-механические и физико-химические свойства волокон химическихе можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разнообразными текстильными и другими свойствами (табл.). Волокна химические можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текстильных изделий, значительно улучшая качество и внешний вид последних. Производство. Для производства волокон химических из большого числа существующих полимеров применяют лишь те, которые состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвлённых, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях.

Такие полимеры принято называть волокнообразующими. Процесс складывается из следующих операций: 1) приготовления прядильных растворов или расплавов; 2) формования волокна; 3) отделки сформованного волокна. Приготовление прядильных растворов (расплавов) начинают с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищают от механических примесей и пузырьков воздуха и вводят в него различные добавки для термоили светостабилизации волокон, их матировки и т.п. Подготовленный таким образом раствор или расплав подаётся на прядильную машину для формования волокон. Формование волокон заключается в продавливании прядильного раствора (расплава) через мелкие отверстия фильеры в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон.

В зависимости от назначения и толщины формуемого волокна количество отверстий в фильере и их диаметр могут быть различными. При формовании волокон химических из расплава полимера (например, полиамидных волокон) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух. Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (например, для ацетатных волокон), такой средой является горячий воздух, в котором растворитель испаряется (так называемый «сухой» способ формования). При формовании волокна из раствора полимера в нелетучем растворителе (например, вискозного волокна) нити затвердевают, попадая после фильеры в специальный раствор, содержащий различные реагенты, так называемую осадительную ванну («мокрый» способ формования). Скорость формования зависит от толщины и назначения волокон, а также от метода формования.

При формовании из расплава скорость достигает 600-1200 м/мин, из раствора по «сухому» способу - 300-600 м/мин, по «мокрому» способу - 30-130 м/мин. Прядильный раствор (расплав) в процессе превращения струек вязкой жидкости в тонкие волокна одновременно вытягивается (фильерная вытяжка). В некоторых случаях волокно дополнительно вытягивается непосредственно после выхода с прядильной машины (пластификационная вытяжка), что приводит к увеличению прочности В. х. и улучшению их текстильных свойств. Отделка волокон химических заключается в обработке свежесформованных волокон различными реагентами. Характер отделочных операций зависит от условий формования и вида волокна.

При этом из волокон удаляются низкомолекулярные соединения (например, из полиамидных волокон), растворители (например, из полиакрилонитрильных волокон), отмываются кислоты, соли и другие вещества, увлекаемые волокнами из осадительной ванны (например, вискозными волокнами). Для придания волокнам таких свойств, как мягкость, повышенное скольжение, поверхностная склеиваемость одиночных волокон и др., их после промывки и очистки подвергают авиважной обработке или замасливанию. Затем волокна сушат на сушильных роликах, цилиндрах или в сушильных камерах. После отделки и сушки некоторые волокна химические подвергают дополнительной тепловой обработке - термофиксации (обычно в натянутом состоянии при 100-180°С), в результате которой стабилизируется форма пряжи, а также снижается последующая усадка как самих волокон, так и изделий из них во время сухих и мокрых обработок при повышенных температурах.

Лит.:

Характеристика химических волокон. Справочник. М., 1966; Роговин З.А., Основы химии и технологии производства химических волокон. 3 изд., т. 1-2, М.-Л., 1964; Технология производства химических волокон. М., 1965. В.В.Юркевич.

а также другие источники:

Большая Советская Энциклопедия;

Калмыкова Е.А., Лобацкая О.В. Материаловедение швейного производства: Учеб. Пособие,Мн.: Выш. шк., 2001412с.

Мальцева Е.П., Материаловедение швейного производства, - 2-е изд., перераб. и доп.М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983,232.

Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства: Учеб. для вузов,4-е изд., перераб и доп.,М., Легпромбытиздат, 1986 – 424.

По химическому составу волокна подразделяются на органические и неорганические волокна.

Органические волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.

Неорганические волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).

Для производства химических волокон из большого числа существующих полимеров применяют лишь волокнообразующие полимеры. Волокнообразующие полимеры состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвлённых, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях.