Зміст
Введення.
1. Класифікація.
2. Властивості і найважливіші характеристики.
3. Отримання.
4. Особливості будови та властивості.
5. Конформаційний аналіз полімерів.
6. Емпіричні хімічні методи розрахунку.
Переробка полімерів.
7. Пластики.
8. Еластоміри.
9. Волокна.
10. Компаундування.
11. Технологія переробки.
12. Каландування.
13. Лиття у формі.
14. Ротаційне лиття.
15. Відливання плівок.
16. Пряме пресування.
17. Лиття під тиском.
18. Пневмоформования.
19. Екструзія.
20. Формування листових термопластів.
21. Спінювання.
22. Армування.
а) Метод нашарування листів вручну.
б) Метод намотування волокна.
в) Метод обприскування.
23.Другіе методи.
24.Пряденіе волокон.
25.Пряденіе з розплаву.
26.Сухое прядіння.
27.Мокрое прядіння.
28.Одноосная орієнтація.
29.Последуящая обробка волокон.
Список літератури
Введення
Полімерні молекули є великий клас сполук, основними відмітними характеристиками яких є велика молекулярна маса і висока конформаційна гнучкість ланцюга. Можна з упевненістю сказати, що і всі характеристичні властивості таких молекул, а також пов'язані з цими властивостями можливості їх застосування обумовлені вищевказаними особливостями.
Великий інтерес, таким чином, представляє дослідження можливості апріорного передбачення хімічного та фізичного поведінки полімеру на підставі аналізу його будови. Таку можливість надають методи молекулярної механіки та молекулярної динаміки, реалізовані у вигляді комп'ютерних розрахункових програм.
За допомогою цих методів був проведений теоретичний розрахунок найбільш вірогідною конформації деяких олігомерів з числом мономерних ланок від 50 до 100. Були отримані дані, що дозволяють визначити найбільш ймовірну конформацію молекул, величину сегменту Куна, число мономірних залишків у сегменті.
Полімери - це хімічні сполуки з високою молекулярною масою (від декількох тисяч до багатьох мільйонів), молекули яких (макромолекули) складаються з великого числа повторюваних угруповань (мономерних ланок). Атоми, що входять до складу макромолекул, з'єднані один з одним силами головних і (або) координаційних валентностей.
1.Классіфікація
За походженням полімери діляться на: природні (біополімери), наприклад білки, нуклеїнові кислоти, смоли природні, і синтетичні, наприклад поліетилен, поліпропілен, феноло-формальдегідні смоли. Атоми або атомні групи можуть розташовуватися в макромолекулі у вигляді: відкритої ланцюга або витягнутої в лінію послідовності циклів (лінійні полімери, наприклад каучук натуральний); ланцюга з розгалуженням (розгалужені полімери, наприклад амілопектин), тривимірної сітки (зшиті полімери, наприклад затверділі епоксидні смоли) . Полімери, молекули яких складаються з однакових мономерних ланок, називаються гомополімерами (наприклад, полівінілхлорид, полікапроамід, целюлоза). Макромолекули одного і того ж хімічного складу можуть бути побудовані з ланок різної просторової конфігурації. Якщо макромолекули складаються з однакових стереоізомерів або з різних стереоізомерів, що чергуються в ланцюзі у визначеній періодичності, полімери називаються стереорегулярних.
Полімери, макромолекули яких містять кілька типів мономерних ланок, називаються сополімерами. Сополімери, у яких ланки кожного типу утворять досить довгі безупинні послідовності, що змінюють один одного в межах макромолекули, називаються блок-сополімерами. До внутрішніх (неконцевим) ланкам макромолекули однієї хімічної будови можуть бути приєднані одна чи кілька ланцюгів іншої будівлі. Такі сополімери називаються щепленими.
Полімери, у яких кожен чи деякі стереоізомери ланки утворять досить довгі безупинні послідовності, що змінюють один одного в межах однієї макромолекули, називаються стереоблок-сополімерами.
У залежності від складу основної (головної) ланцюга, полімери поділяють на: гетероцепні, в основному ланцюзі яких містяться атоми різних елементів, найчастіше вуглецю, азоту, кремнію, фосфору, і гомоцепні, основні ланцюги яких побудовані з однакових атомів. З гомоцепні полімерів найбільш поширені карбоцепні полімери, головні ланцюги яких складаються тільки з атомів вуглецю, наприклад поліетилен, поліметилметакрилат, політетрафторетилен. Приклади гетероланцюгових полімерів - поліефіри (поліетилентерефталат, полікарбонати), поліаміди, мочевиноформальдегідні смоли, білки, деякі кремнійорганічні полімери. Полімери, макромолекули яких поряд з вуглеводневими групами містять атоми неорганогенних елементів, називаються елементоорганіческіе. Окрему групу полімерів утворюють неорганічні полімери, наприклад пластична сірка, поліфосфонітрілхлорід.
2.Свойства і найважливіші характеристики
Лінійні полімери мають специфічний комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей. Найважливіші з цих властивостей:
1. Здатність утворювати високоміцні анізотропні високоорієнтованих волокна і плівки;
2. Здатність до великих, довгостроково розвиваються оборотним деформаціям;
3. Здатність в високоеластичному стані набухати перед розчиненням;
4. Висока в'язкість розчинів.
Цей комплекс властивостей обумовлений високою молекулярною масою, ланцюговим будовою, а також гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до розгалужених, рідкісним тривимірним сіток і, нарешті, до густих сітчастим структурам цей комплекс властивостей стає усе менш вираженим. Сильно зшиті полімери нерозчинні, неплавкі і нездатні до високоеластічним деформацій.
Полімери можуть існувати в кристалічному та аморфному станах. Необхідна умова кристалізації - регулярність досить довгих ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе виникнення різноманітних надмолекулярних структур (фібрил, сферолітов, монокристалів), тип яких багато в чому визначає властивості полімерного матеріалу. Надмолекулярні структури в незакристалізованій (аморфних) полімерах менш виражені, ніж у кристалічних.
Незакристалізованій полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: стеклообразном, високоеластичному і вязкотекучем. Полімери з низкою (нижче кімнатної) температурою переходу з стеклообразного у високоеластичний стан називаються еластомерамі, з високою - пластиками. У залежності від хімічного складу, будівлі і взаємного розташування макромолекул властивості полімерів можуть змінюватися в дуже широких межах. Так, 1,4-цісполібутадіен, побудований із гнучких вуглеводневих ланцюгів, при температурі близько 20 ° С - еластичний матеріал, який при температурі -60 ° С переходить у склоподібний стан. Поліметилметакрилат, побудований з більш жорстких ланцюгів, при температурі близько 20 ° С - твердий склоподібний продукт, що переходить у високоеластичний стан лише при 100 ° С. Целюлоза - полімер з дуже жорсткими ланцюгами, з'єднаними міжмолекулярними водневими зв'язками, взагалі не може існувати в високоеластичному стані до температури її розкладання. Великі розходження у властивостях полімерів можуть спостерігатися навіть у тому випадку, якщо відмінності в будові макромолекул на перший погляд і невеликі. Так, стереорегулярних полістирол - кристалічна речовина з температурою плавлення близько 235 ° С, а нестереорегулярний взагалі не здатний кристалізуватися і розм'якшується при температурі близько 80 ° С.
Полімери можуть вступати в наступні основні типи реакцій:
1. Освіта хімічних зв'язків між макромолекулами (так зване зшивання), наприклад при вулканізації каучуків, дублення шкіри;
2. Розпад макромолекул на окремі, більш короткі фрагменти, реакції бічних функціональних груп полімерів з низькомолекулярними речовинами, що не торкаються основну ланцюг (так звані полімераналогічние перетворення);
3. Внутрішньомолекулярні реакції, що протікають між функціональними групами однієї макромолекули, наприклад внутрішньомолекулярний циклізація.
Зшивання часто протікає одночасно з деструкцією. Прикладом полімераналогічних перетворень може служити омилення полівтілацетата, що приводить до утворення полівінілового спирту. Швидкість реакцій полімерів з низькомолекулярними речовинами часто лімітується швидкістю дифузії останніх у фазу полімеру. Найбільш явно це виявляється у випадку зшитих полімерів. Швидкість взаємодії макромолекул з низькомолекулярними речовинами часто істотно залежить від природи і розташування сусідніх ланок щодо реагуючого ланки. Це ж відноситься і до внутрішньомолекулярним реакцій між функціональними групами, що належать одного ланцюга.
Деякі властивості полімерів, наприклад розчинність, здатність до в'язкого плину, стабільність, дуже чутливі до дії невеликих кількостей чи домішок добавок, що реагують з макромолекулами. Так, щоб перетворити лінійний полімер з розчинного в цілком нерозчинний, досить утворити на одну макромолекулу 1-2 поперечні зв'язки.
Найважливіші характеристики полімерів - хімічний склад, молекулярна маса і молекулярно-масовий розподіл, ступінь розгалуженості і гнучкості макромолекул, стереорегулярность та інші. Властивості полімерів істотно залежать від цих характеристик.
3.Полученіе.
Природні полімери утворюються в процесі біосинтезу в клітинах живих організмів. За допомогою екстракції, фракційного осадження й інших методів вони можуть бути виділені з рослинної і тваринної сировини. Синтетичні полімери отримують полімеризацією і поліконденсацією. Карбоцепні полімери звичайно синтезують полімеризацією мономерів з однієї або декількома кратними вуглецевими зв'язками чи мономерів, що містять нестійкі карбоцікліческіх угруповання (наприклад, з циклопропану і його похідних). Гетероланцюгових полімери одержують поліконденсацією, а також полімеризацією мономерів, що містять кратні зв'язки углеродоелемента (наприклад, С = О , С = N, N = С = О) або неміцні гетероциклічні угруповання.
4.Особливості будови і властивостей.
Полімери - це високомолекулярні речовини, молекули яких складаються з повторюваних структурних елементів - ланок, з'єднаних у ланцюжки хімічними зв'язками, в кількості, достатній для виникнення специфічних властивостей. До специфічних властивостей слід віднести такі здібності:
1.Способность до значних механічних оборотним високоеластичними деформацій;
2. До утворення анізотропних структур;
3. До утворення високов'язких розчинів при взаємодії з розчинником;
4. До різкої зміни властивостей, при додаванні нікчемних добавок низькомолекулярних речовин.
Наведені фізико-хімічні особливості можна пояснити виходячи з уявлення про будову полімерів. Говорячи про будову, слід розуміти елементний склад речовини, порядок зв'язку атомів, природу зв'язків, наявність міжмолекулярних взаємодій. Характерним для полімерів є наявність довгих ланцюгових молекул з різким розходженням характеру зв'язків вздовж ланцюга і між ланцюгами. Особливо слід відзначити, що немає ізольованих ланцюгових молекул. Молекула полімеру завжди знаходиться у взаємодії з навколишнім середовищем і може мати як полімерний характер (випадок чистого полімеру), так і характер звичайної рідини (розведені розчини полімерів). Тому для характеристики полімеру не достатньо вказівки типу зв'язків вздовж ланцюга - необхідно ще мати відомості про природу міжмолекулярної взаємодії. Слід мати на увазі, що характерні властивості полімерів можуть бути реалізовані тільки тоді, коли зв'язки вздовж ланцюга набагато міцніше поперечних зв'язків, що утворюються внаслідок міжмолекулярної взаємодії будь-якого походження. Саме в цьому і полягає основна особливість будови полімерних тел. Тому можна стверджувати, що весь комплекс аномальних властивостей полімерів визначається наявністю лінійних ланцюгових молекул з відносно слабким міжмолекулярним взаємодією. Розгалуження цих молекул або з'єднання їх у сітку вносить деякі зміни в комплекс властивостей, але не змінює положення справ по суті до тих пір, поки залишаються досить довгі ланцюгові лінійні відрізки. Навпаки, втрата ланцюгового будівлі молекул при утворенні з них глобул або густих сіток призводить до повної втрати всього комплексу характерних для полімерів властивостей.
Наслідком вищевказаного є виникнення гнучкості ланцюгової молекули. Вона полягає в її здатність змінювати форму під впливом теплового руху ланок або зовнішнього поля, в яке поміщений полімер. Ця властивість пов'язана з внутрішнім обертанням окремих частин молекули відносно один одного. У реальних молекулах полімерів валентні кути мають цілком певну величину, а ланки розташовані не довільно, і положення кожного наступного ланки виявляється залежним від положення попереднього.
Полімери, у яких спостерігаються досить інтенсивні крутильні коливання, називаються гібкоцепнимі, а полімери, у яких повороти однієї частини ланцюга щодо іншої утруднені - жорстколанцюгових.
Значить, молекули можуть обертатися і змінювати свою будову без розриву хімічних зв'язків, утворюючи різні конформації, під якими розуміють різні просторові форми молекули, що виникають при зміні відносної орієнтації окремих її частин у результаті внутрішнього обертання атомів або груп атомів навколо простих зв'язків, вигину зв'язків та ін .
5.Конформаціонний аналіз полімерів.
Конформаційний аналіз - розділ стереохімії, що вивчає конформації молекул, їх взаємоперетворення і залежність фізичних і хімічних властивостей від конформаційних характеристик. Кожній певної конформації відповідає певна енергія. У звичайних умовах молекула прагне перейти з енергетично найменш вигідного становища в найбільш вигідне. Енергія, необхідна для переходу молекули з положення з мінімальним значенням потенційної енергії в положення, відповідне її максимального значення, називається потенційним бар'єром обертання. Якщо рівень цієї енергія високий, то цілком реально виділити молекули з певною просторовою структурою. Безліч конформацій, що знаходяться в околиці енергетичного мінімуму з енергією нижче відповідного потенційного бар'єру, являє собою конформеров. Зміна конформації макромолекули відбувається через обмеження обертання ланок навколо зв'язків, в результаті чого вона зазвичай приймає найбільш ймовірну форму статистичного клубка. Різні внутрішньо-і міжмолекулярні взаємодії можуть призводити до впорядкованим конформація, а також до гранично - згорнутої глобулярної конформації. Виключне значення відіграє конформаційний аналіз в біохімії. Хімічні та біологічні властивості біополімерів у великій мірі залежать від їх конформаційних властивостей. Конформаційні зміни є обов'язковою складовою частиною практично всіх біохімічних процесів. Наприклад, у ферментативних реакціях упізнання субстрату ферментом визначається просторовою будовою і можливостями взаємної конформаційної підстроювання беруть участь молекул.
Відомі такі конформації: Введення.
1. Класифікація.
2. Властивості і найважливіші характеристики.
3. Отримання.
4. Особливості будови та властивості.
5. Конформаційний аналіз полімерів.
6. Емпіричні хімічні методи розрахунку.
Переробка полімерів.
7. Пластики.
8. Еластоміри.
9. Волокна.
10. Компаундування.
11. Технологія переробки.
12. Каландування.
13. Лиття у формі.
14. Ротаційне лиття.
15. Відливання плівок.
16. Пряме пресування.
17. Лиття під тиском.
18. Пневмоформования.
19. Екструзія.
20. Формування листових термопластів.
21. Спінювання.
22. Армування.
а) Метод нашарування листів вручну.
б) Метод намотування волокна.
в) Метод обприскування.
23.Другіе методи.
24.Пряденіе волокон.
25.Пряденіе з розплаву.
26.Сухое прядіння.
27.Мокрое прядіння.
28.Одноосная орієнтація.
29.Последуящая обробка волокон.
Список літератури
Введення
Полімерні молекули є великий клас сполук, основними відмітними характеристиками яких є велика молекулярна маса і висока конформаційна гнучкість ланцюга. Можна з упевненістю сказати, що і всі характеристичні властивості таких молекул, а також пов'язані з цими властивостями можливості їх застосування обумовлені вищевказаними особливостями.
Великий інтерес, таким чином, представляє дослідження можливості апріорного передбачення хімічного та фізичного поведінки полімеру на підставі аналізу його будови. Таку можливість надають методи молекулярної механіки та молекулярної динаміки, реалізовані у вигляді комп'ютерних розрахункових програм.
За допомогою цих методів був проведений теоретичний розрахунок найбільш вірогідною конформації деяких олігомерів з числом мономерних ланок від 50 до 100. Були отримані дані, що дозволяють визначити найбільш ймовірну конформацію молекул, величину сегменту Куна, число мономірних залишків у сегменті.
Полімери - це хімічні сполуки з високою молекулярною масою (від декількох тисяч до багатьох мільйонів), молекули яких (макромолекули) складаються з великого числа повторюваних угруповань (мономерних ланок). Атоми, що входять до складу макромолекул, з'єднані один з одним силами головних і (або) координаційних валентностей.
1.Классіфікація
За походженням полімери діляться на: природні (біополімери), наприклад білки, нуклеїнові кислоти, смоли природні, і синтетичні, наприклад поліетилен, поліпропілен, феноло-формальдегідні смоли. Атоми або атомні групи можуть розташовуватися в макромолекулі у вигляді: відкритої ланцюга або витягнутої в лінію послідовності циклів (лінійні полімери, наприклад каучук натуральний); ланцюга з розгалуженням (розгалужені полімери, наприклад амілопектин), тривимірної сітки (зшиті полімери, наприклад затверділі епоксидні смоли) . Полімери, молекули яких складаються з однакових мономерних ланок, називаються гомополімерами (наприклад, полівінілхлорид, полікапроамід, целюлоза). Макромолекули одного і того ж хімічного складу можуть бути побудовані з ланок різної просторової конфігурації. Якщо макромолекули складаються з однакових стереоізомерів або з різних стереоізомерів, що чергуються в ланцюзі у визначеній періодичності, полімери називаються стереорегулярних.
Полімери, макромолекули яких містять кілька типів мономерних ланок, називаються сополімерами. Сополімери, у яких ланки кожного типу утворять досить довгі безупинні послідовності, що змінюють один одного в межах макромолекули, називаються блок-сополімерами. До внутрішніх (неконцевим) ланкам макромолекули однієї хімічної будови можуть бути приєднані одна чи кілька ланцюгів іншої будівлі. Такі сополімери називаються щепленими.
Полімери, у яких кожен чи деякі стереоізомери ланки утворять досить довгі безупинні послідовності, що змінюють один одного в межах однієї макромолекули, називаються стереоблок-сополімерами.
У залежності від складу основної (головної) ланцюга, полімери поділяють на: гетероцепні, в основному ланцюзі яких містяться атоми різних елементів, найчастіше вуглецю, азоту, кремнію, фосфору, і гомоцепні, основні ланцюги яких побудовані з однакових атомів. З гомоцепні полімерів найбільш поширені карбоцепні полімери, головні ланцюги яких складаються тільки з атомів вуглецю, наприклад поліетилен, поліметилметакрилат, політетрафторетилен. Приклади гетероланцюгових полімерів - поліефіри (поліетилентерефталат, полікарбонати), поліаміди, мочевиноформальдегідні смоли, білки, деякі кремнійорганічні полімери. Полімери, макромолекули яких поряд з вуглеводневими групами містять атоми неорганогенних елементів, називаються елементоорганіческіе. Окрему групу полімерів утворюють неорганічні полімери, наприклад пластична сірка, поліфосфонітрілхлорід.
2.Свойства і найважливіші характеристики
Лінійні полімери мають специфічний комплексом фізико-хімічних і механічних властивостей. Найважливіші з цих властивостей:
1. Здатність утворювати високоміцні анізотропні високоорієнтованих волокна і плівки;
2. Здатність до великих, довгостроково розвиваються оборотним деформаціям;
3. Здатність в високоеластичному стані набухати перед розчиненням;
4. Висока в'язкість розчинів.
Цей комплекс властивостей обумовлений високою молекулярною масою, ланцюговим будовою, а також гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до розгалужених, рідкісним тривимірним сіток і, нарешті, до густих сітчастим структурам цей комплекс властивостей стає усе менш вираженим. Сильно зшиті полімери нерозчинні, неплавкі і нездатні до високоеластічним деформацій.
Полімери можуть існувати в кристалічному та аморфному станах. Необхідна умова кристалізації - регулярність досить довгих ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе виникнення різноманітних надмолекулярних структур (фібрил, сферолітов, монокристалів), тип яких багато в чому визначає властивості полімерного матеріалу. Надмолекулярні структури в незакристалізованій (аморфних) полімерах менш виражені, ніж у кристалічних.
Незакристалізованій полімери можуть знаходитися в трьох фізичних станах: стеклообразном, високоеластичному і вязкотекучем. Полімери з низкою (нижче кімнатної) температурою переходу з стеклообразного у високоеластичний стан називаються еластомерамі, з високою - пластиками. У залежності від хімічного складу, будівлі і взаємного розташування макромолекул властивості полімерів можуть змінюватися в дуже широких межах. Так, 1,4-цісполібутадіен, побудований із гнучких вуглеводневих ланцюгів, при температурі близько 20 ° С - еластичний матеріал, який при температурі -60 ° С переходить у склоподібний стан. Поліметилметакрилат, побудований з більш жорстких ланцюгів, при температурі близько 20 ° С - твердий склоподібний продукт, що переходить у високоеластичний стан лише при 100 ° С. Целюлоза - полімер з дуже жорсткими ланцюгами, з'єднаними міжмолекулярними водневими зв'язками, взагалі не може існувати в високоеластичному стані до температури її розкладання. Великі розходження у властивостях полімерів можуть спостерігатися навіть у тому випадку, якщо відмінності в будові макромолекул на перший погляд і невеликі. Так, стереорегулярних полістирол - кристалічна речовина з температурою плавлення близько 235 ° С, а нестереорегулярний взагалі не здатний кристалізуватися і розм'якшується при температурі близько 80 ° С.
Полімери можуть вступати в наступні основні типи реакцій:
1. Освіта хімічних зв'язків між макромолекулами (так зване зшивання), наприклад при вулканізації каучуків, дублення шкіри;
2. Розпад макромолекул на окремі, більш короткі фрагменти, реакції бічних функціональних груп полімерів з низькомолекулярними речовинами, що не торкаються основну ланцюг (так звані полімераналогічние перетворення);
3. Внутрішньомолекулярні реакції, що протікають між функціональними групами однієї макромолекули, наприклад внутрішньомолекулярний циклізація.
Зшивання часто протікає одночасно з деструкцією. Прикладом полімераналогічних перетворень може служити омилення полівтілацетата, що приводить до утворення полівінілового спирту. Швидкість реакцій полімерів з низькомолекулярними речовинами часто лімітується швидкістю дифузії останніх у фазу полімеру. Найбільш явно це виявляється у випадку зшитих полімерів. Швидкість взаємодії макромолекул з низькомолекулярними речовинами часто істотно залежить від природи і розташування сусідніх ланок щодо реагуючого ланки. Це ж відноситься і до внутрішньомолекулярним реакцій між функціональними групами, що належать одного ланцюга.
Деякі властивості полімерів, наприклад розчинність, здатність до в'язкого плину, стабільність, дуже чутливі до дії невеликих кількостей чи домішок добавок, що реагують з макромолекулами. Так, щоб перетворити лінійний полімер з розчинного в цілком нерозчинний, досить утворити на одну макромолекулу 1-2 поперечні зв'язки.
Найважливіші характеристики полімерів - хімічний склад, молекулярна маса і молекулярно-масовий розподіл, ступінь розгалуженості і гнучкості макромолекул, стереорегулярность та інші. Властивості полімерів істотно залежать від цих характеристик.
3.Полученіе.
Природні полімери утворюються в процесі біосинтезу в клітинах живих організмів. За допомогою екстракції, фракційного осадження й інших методів вони можуть бути виділені з рослинної і тваринної сировини. Синтетичні полімери отримують полімеризацією і поліконденсацією. Карбоцепні полімери звичайно синтезують полімеризацією мономерів з однієї або декількома кратними вуглецевими зв'язками чи мономерів, що містять нестійкі карбоцікліческіх угруповання (наприклад, з циклопропану і його похідних). Гетероланцюгових полімери одержують поліконденсацією, а також полімеризацією мономерів, що містять кратні зв'язки углеродоелемента (наприклад, С = О , С = N, N = С = О) або неміцні гетероциклічні угруповання.
4.Особливості будови і властивостей.
Полімери - це високомолекулярні речовини, молекули яких складаються з повторюваних структурних елементів - ланок, з'єднаних у ланцюжки хімічними зв'язками, в кількості, достатній для виникнення специфічних властивостей. До специфічних властивостей слід віднести такі здібності:
1.Способность до значних механічних оборотним високоеластичними деформацій;
2. До утворення анізотропних структур;
3. До утворення високов'язких розчинів при взаємодії з розчинником;
4. До різкої зміни властивостей, при додаванні нікчемних добавок низькомолекулярних речовин.
Наведені фізико-хімічні особливості можна пояснити виходячи з уявлення про будову полімерів. Говорячи про будову, слід розуміти елементний склад речовини, порядок зв'язку атомів, природу зв'язків, наявність міжмолекулярних взаємодій. Характерним для полімерів є наявність довгих ланцюгових молекул з різким розходженням характеру зв'язків вздовж ланцюга і між ланцюгами. Особливо слід відзначити, що немає ізольованих ланцюгових молекул. Молекула полімеру завжди знаходиться у взаємодії з навколишнім середовищем і може мати як полімерний характер (випадок чистого полімеру), так і характер звичайної рідини (розведені розчини полімерів). Тому для характеристики полімеру не достатньо вказівки типу зв'язків вздовж ланцюга - необхідно ще мати відомості про природу міжмолекулярної взаємодії. Слід мати на увазі, що характерні властивості полімерів можуть бути реалізовані тільки тоді, коли зв'язки вздовж ланцюга набагато міцніше поперечних зв'язків, що утворюються внаслідок міжмолекулярної взаємодії будь-якого походження. Саме в цьому і полягає основна особливість будови полімерних тел. Тому можна стверджувати, що весь комплекс аномальних властивостей полімерів визначається наявністю лінійних ланцюгових молекул з відносно слабким міжмолекулярним взаємодією. Розгалуження цих молекул або з'єднання їх у сітку вносить деякі зміни в комплекс властивостей, але не змінює положення справ по суті до тих пір, поки залишаються досить довгі ланцюгові лінійні відрізки. Навпаки, втрата ланцюгового будівлі молекул при утворенні з них глобул або густих сіток призводить до повної втрати всього комплексу характерних для полімерів властивостей.
Наслідком вищевказаного є виникнення гнучкості ланцюгової молекули. Вона полягає в її здатність змінювати форму під впливом теплового руху ланок або зовнішнього поля, в яке поміщений полімер. Ця властивість пов'язана з внутрішнім обертанням окремих частин молекули відносно один одного. У реальних молекулах полімерів валентні кути мають цілком певну величину, а ланки розташовані не довільно, і положення кожного наступного ланки виявляється залежним від положення попереднього.
Полімери, у яких спостерігаються досить інтенсивні крутильні коливання, називаються гібкоцепнимі, а полімери, у яких повороти однієї частини ланцюга щодо іншої утруднені - жорстколанцюгових.
Значить, молекули можуть обертатися і змінювати свою будову без розриву хімічних зв'язків, утворюючи різні конформації, під якими розуміють різні просторові форми молекули, що виникають при зміні відносної орієнтації окремих її частин у результаті внутрішнього обертання атомів або груп атомів навколо простих зв'язків, вигину зв'язків та ін .
5.Конформаціонний аналіз полімерів.
Конформаційний аналіз - розділ стереохімії, що вивчає конформації молекул, їх взаємоперетворення і залежність фізичних і хімічних властивостей від конформаційних характеристик. Кожній певної конформації відповідає певна енергія. У звичайних умовах молекула прагне перейти з енергетично найменш вигідного становища в найбільш вигідне. Енергія, необхідна для переходу молекули з положення з мінімальним значенням потенційної енергії в положення, відповідне її максимального значення, називається потенційним бар'єром обертання. Якщо рівень цієї енергія високий, то цілком реально виділити молекули з певною просторовою структурою. Безліч конформацій, що знаходяться в околиці енергетичного мінімуму з енергією нижче відповідного потенційного бар'єру, являє собою конформеров. Зміна конформації макромолекули відбувається через обмеження обертання ланок навколо зв'язків, в результаті чого вона зазвичай приймає найбільш ймовірну форму статистичного клубка. Різні внутрішньо-і міжмолекулярні взаємодії можуть призводити до впорядкованим конформація, а також до гранично - згорнутої глобулярної конформації. Виключне значення відіграє конформаційний аналіз в біохімії. Хімічні та біологічні властивості біополімерів у великій мірі залежать від їх конформаційних властивостей. Конформаційні зміни є обов'язковою складовою частиною практично всіх біохімічних процесів. Наприклад, у ферментативних реакціях упізнання субстрату ферментом визначається просторовою будовою і можливостями взаємної конформаційної підстроювання беруть участь молекул.
- Конформація макромолекулярного клубка, тобто більш-менш згорнута конформація, яку клубок може приймати під впливом теплового руху;
- Конформація витягнутої жорсткої палички (або стрижня);
- Конформація спіралі, характерна для білків і нуклеїнових кислот, виникає і в вінілових полімерів та поліолефінів, проте вони не стабілізовані водневими зв'язками і, тому, менш стійкі. Спіраль може бути як лівосторонньої, так і правобічної, тому що на міцність це не впливає
- Конформація глобули, тобто дуже компактною сферичної частинки;
- Складчаста конформація, характерна для багатьох кристалічних полімерів;
- Конформація "колінчастого валу" або "кривошипа"
Кожна конформація макромолекули має певні розміри. Теоретичний розрахунок розмірів макромолекул був вперше зроблений для вільно зчленованою ланцюга, яка під впливом теплового руху може згортатися в клубок. Відстань між кінцями такого макромолекулярного клубка позначається h або r. Очевидно, що воно може змінюватися від 0 до L (довжини повністю розгорнутої ланцюга). Для розрахунку проміжних значень h використовують апарат статистичної фізики (методи молекулярної механіки), так як в одній колі є дуже велике число ланок.
Аналогічний розрахунок можна провести і для ланцюга з фіксованими валентними кутами, замінивши її вільно зчленованою ланцюгом (ланцюгом, в якій ланки не взаємодіють). У вільно зчленованою ланцюга становище кожної ланки не залежить від положення попереднього. У реальному ланцюга положення ланок взаємопов'язані. Однак при дуже великій довжині ланцюга між досить віддаленими ланками взаємодія дуже малий. Якщо такі ланки з'єднати лініями, то спрямування цих ліній виявляються незалежними. Це означає, що реальну ланцюг, що складається з n мономерних ланок довжиною l, можна розбити на N незалежних статистичних елементів (відрізків, сегментів) довжиною A.
Вважають, що статистичний елемент, або відрізок ланцюга, довжиною A, положення якого не залежить від положення сусідніх відрізків, називається термодинамічним сегментом або сегментом Куна.
Довжина максимально витягнутої ланцюга без порушення валентних кутів називається контурній довжиною ланцюга L. Вона пов'язана з довжиною сегмента співвідношенням
L = AN
6.Емпіріческіе хімічні методи розрахунку.
Для теоретичного передбачення найбільш вірогідною конформації молекули використовують метод молекулярної механіки. Молекулярна механіка - розрахунковий емпіричний метод визначення геометричних характеристик і енергії молекул. Він заснований на припущенні про те, що енергія молекули може бути представлена сумою вкладів, які можуть бути віднесені до довжин зв'язків, валентних кутах і торсіонним кутах. Крім того, в загальному виразі для енергії завжди є член, що відображає ван дер Ваальсових взаємодія валентно не пов'язаних атомів, і член, що враховує електростатична взаємодія атомів і що обумовлює наявність ефективних атомних зарядів.
Е = Е св + Е вал + Е тор + Е ВДВ + Е кул
Для розрахунку перших двох доданків найчастіше застосовують відомих з механіки закон Гука:
Е св = Ѕ k r (r - r 0) 2
Передбачається, що найбільш стійкою термодинамічної конформації відповідає мінімальна енергія. Метод молекулярної механіки дозволяє отримувати інформацію для повного опису геометрії різних конформерів в основному стані.
Для реального розрахунку будь-якої конформації молекули, метод молекулярної механіки був реалізований в пакеті програм HyperChem. Так, для того, щоб зробити розрахунок будь-якої молекули, необхідно побудувати дану молекулу на екрані монітора, оптимізувавши початкові параметри довжин зв'язків, валентних і торсіонних кутів. Потім у меню вибирається метод розрахунку та, крім того, математичний спосіб розрахунку, що відноситься до способів розрахунку методами обчислювальної математики. Після запуску, програма шукає енергетично найбільш вигідну конформацію молекули, яку і видає в кінці обчислень на екрані. Потім виявляється можливим визначити за допомогою наявних у програмі інструментів довжину сегмента Куна і середньоквадратичне відстань між кінцями молекули. Метою даної роботи, таким чином, є визначення за допомогою комп'ютерної розрахункової програми найбільш ймовірних конформацій кількох модельних олігомерних.
Дані розрахунків представлені у наступній таблиці.
| Полімер | Сегмент Куна, | Число мономерних залишків у сегменті |
| Полідиметилсилоксан | 14,0 | 4,9 |
| Поліізобутилен | 18,3 | 7,3 |
| Поліетилен | 20,8 | 8,3 |
| Полістирол | 20,0 | 7,9 |
| Полівінілхлорид | 29,6 | 11,7 |
| Поліметилметакрилат | 15,1 | 6,0 |
Переробка полімерів
7.ПЛАСТІКІ
Слово "пластик" походить від грецької мови і означає матеріал, який може бути спресований або сформован в будь-яку форму за вибором. Відповідно до цієї етимології навіть глину можна було б назвати пластиком, однак насправді пластиками називають тільки вироби з синтетичних матеріалів. Американське суспільство випробувань і матеріалів визначає, що таке пластик, наступним чином: "це будь-який представник широкого кола різноманітних матеріалів, повністю або частково органічних за складом, якому можна надати необхідну форму при дії температури і тиску". Відомі сотні пластиків. У табл. 1 представлені основні їх види і наведені окремі представники кожного з видів. Слід зазначити, що в даний час не існує єдиного способу опису всієї різноманітності пластиків через їхню численність.
Таблиця 1. Основні типи пластиків
| Тип | Типові представники | Тип | Типові представники |
| Акрилові пластики. Амінопластікі | Поліметилметакрилат (ПММА). Поліакрилонітрил (ПАН). Мочевіноформальдегидних смола. Меламіноформальдегідних смола | Поліефіри | Ненасичені поліефірні смоли. Поліетілтерефталат (ПЕТФ). |
| Целюлози | Етилцелюлоза. Ацетат целюлози. Нітрат целюлози. | Поліолефіни. Стирольні пластики | Поліетилен (ПЕ). Поліпропілен (ПП). Полістирол (ПС). |
| Епоксидні пластики | Епоксидні смоли. Епоксидні новолачние смоли. | Сополімер стиролу з акрилонітрилом | |
| Фторопласти | Політетрафторетилен (ПТФЕ). | Сополімер акрилонітрилу зі стиролом і бутадієном (АБС). | |
| Фенопласти | Фенолоформальдегідних смола. | Вінілові пластики. | Полівінілхлорид (ПВХ). |
| Поліамідні пластики (нейлону). | Полікапролактам (ПА-6). Полігексаметіленадіпамід (ПА-6, 6). | Сополимер вінілхлориду з вінілацетату. |
Зазвичай еластомери називають каучуками. Повітряні кулі, підошви черевиків, шини, хірургічні рукавички, садові шланги - це типові приклади виробів з еластомерів. Класичним прикладом еластомерів є природний каучук. В даний час використовується кілька синтетичних еластомерів. Вони включають в себе полібутадієн, сополімери стиролу з бутадієном, акрилонітрилу з бутадієном (нітрильних каучук), поліізопрен, поліхлоропрен (неопрен), сополімер етилену з пропиленом, сополімер ізопрену з ізобутиленом (бутиловий каучук), поліфторуглерод, поліуретан і силіконові каучуки.
9.ВОЛОКНА
Всім нам відомі волокна природного походження, такі, як бавовна, шерсть, льон і шовк. Також нам знайомі синтетичні волокна з нейлону, поліефірів, поліпропілену і акрилів. Основною відмінною рисою волокон є те, що їх довжина в сотні разів перевершує їх діаметр. Якщо натуральні волокна (крім шовку) представляють собою штапельні волокна, то синтетичні можуть бути отримані як у вигляді безперервних ниток, так і у вигляді штапельних волокон.
З точки зору споживача волокна можуть бути трьох типів:
1. Повсякденного попиту;
2. Безпечні;
3. Промислові.
Волокнами повсякденного попиту називають волокна, що використовуються для виготовлення нижньої і верхньої одягу. У цю групу входять волокна для виготовлення білизни, шкарпеток, сорочок, костюмів, жіночого одягу і пр. Ці волокна повинні мати відповідну міцність і розтяжність, м'якістю, негорючістю, поглинати вологу і добре фарбуватися. Типовими представниками цього класу волокон є бавовна, шовк, шерсть, нейлон, поліефіри та акрилати.
Безпечними волокнами називають волокна, що використовуються для виробництва килимів, завіс, чохлів для крісел, драпіровок та ін Подібні волокна повинні бути жорсткими, міцними, довговічними і зносостійкими. З точки зору безпеки до цих волокнах пред'являються наступні вимоги: вони повинні погано займатися, не поширювати полум'я і при горінні виділяти мінімальна кількість тепла, диму та токсичних газів. При додаванні невеликих кількостей речовин, що містять такі атоми, як В, N, Si, P, C1, Вг або Sb, у волокна повсякденного попиту, вдається надати їм вогнестійкі властивості і, таким чином, перетворити їх у безпечні волокна. Введення в волокна модифікуючих добавок зменшує їх горючість, знижує поширення полум'я, але не призводить до зменшення виділення токсичних газів і диму при горінні. Дослідження показали, що в якості безпечних волокон, можуть бути використані ароматичні поліаміди, полиимид, полібензімідіазоли і поліоксідіазоли. Однак при горінні цих волокон спостерігається виділення токсичних газів, оскільки в їх молекулах містяться атоми азоту. Цього недоліку позбавлені ароматичні поліефіри.
Промислові волокна використовуються в якості армуючих матеріалів в композитах. Ці волокна також називають структурними волокнами, оскільки вони володіють високим модулем, міцністю, термостійкістю, жорсткістю, довговічністю. Структурні волокна використовують для зміцнення таких виробів, як жорсткі та гнучкі труби, трубки і шланги, а також в композиційних структурах, званих волокніту і застосовуються в конструкціях кораблів, автомобілів, літаків і навіть будинків. До цього класу волокон відносяться одноосновні орієнтовані волокна ароматичних поліамідів і поліефірів, вуглецеві та крем'яні волокна.
10. Компаундування
Полімери в чистому вигляді, отримані з промислових підприємств після їх виділення та очищення, називаються первинними полімерами або первинними смолами. За винятком деяких полімерів, таких, як полістирол, поліетилен, поліпропілен, первинні полімери зазвичай не придатні для прямої переробки. Первинний полівінілхлорид, наприклад, є матеріалом рогоподобного фактури і не може бути сформований без попереднього пом'якшення шляхом додавання пластифікатора. Аналогічно цьому для формування натурального каучуку потрібне введення в нього вулканизующего агента. Більшість полімерів захищають від термічної, окисної і фотодеструкции введенням в них відповідних стабілізаторів. Додавання в полімер барвників та пігментів перед формуванням дозволяє отримати вироби самих різних кольорів. Для зменшення тертя і поліпшення перебігу полімеру всередині переробного обладнання більшість полімерів додають мастильні матеріали і речовини для покращення технологічних властивостей. Наповнювачі ж, в полімер зазвичай додають для додання їм спеціальних властивостей і зменшення вартості кінцевого продукту.
Процес, що включає в себе введення таких інгредієнтів, як пластифікатори, вулканізуючими агенти, отверджувачі, стабілізатори, наповнювачі, барвники, пламегасители та мастильні речовини, в первинний полімер, називають компаундированием.
Первинні пластичні полімери, такі, як полістирол, поліетилен, поліметилметакрилат і полівінілхлорид, зазвичай знаходяться у вигляді сипучих дрібних порошків. Інгредієнти у вигляді дрібного порошку або рідини змішують з порошкоподібною первинним полімером з використанням планетарних міксерів, V-змішувачів, мішалок із стрічковою гвинтовий лопаттю, Z-міксерів або перекидачів. Зсув можна проводити або при кімнатній, або при підвищеній температурі, яка, однак, має бути набагато нижча за температуру розм'якшення полімеру. Рідкі форполимера змішують з використанням простих високошвидкісних мішалок.
Первинні еластомірні полімери, такі, як натуральний каучук, бутадієн-стирольний каучук або нітрильних каучук, отримують у вигляді крихти, спресованої в товсті пластини, звані стосами. Вони, як правило, змішані з вулканізуючими агентами, каталізаторами, наповнювачами, антиоксидантами та мастильними матеріалами. Оскільки еластомери не є сипучими порошками, як первинні пластичні матеріали, їх не можна змішувати з названими вище інгредієнтами, використовуючи методи, які застосовуються для первинних пластиків. Змішання первинних пластичних полімерів з іншими компонентами компаунда досягається перемішуванням, тоді як отримання компаунда первинних еластомерів включає в себе вальцювання крихти в пластичні листи і подальше введення в полімер необхідних інгредієнтів. Компаундування еластомерів проводять або на двухвалковой каучукової млині, або на змішувачі Бенбері з внутрішнім змішуванням. Еластоміри у вигляді латексу або низькомолекулярних рідких смол можуть бути змішані простим перемішуванням з використанням високошвидкісних мішалок. У разі волокнообразующих полімерів компаундування не проводять. Такі компоненти, як мастильні речовини, стабілізатори і наповнювачі, зазвичай безпосередньо вводять в розплав або розчин полімеру безпосередньо перед прядінням нитки.
11.ТЕХНОЛОГІЯ ПЕРЕРОБКИ
Той факт, що полімерні матеріали використовують в самих різних формах, таких, як стрижні, труби, листи, пінопласти, покриття, а також як пресовані вироби, передбачає наявність різноманітних способів переробки полімерних компаундів і кінцеві продукти. Більшість полімерних виробів отримано або формуванням, або обробкою, або виливком рідких форполимера у формі з подальшим затвердінням або зшиванням. Волокна отримують в процесі прядіння.
Процес формування можна порівняти, наприклад, з ліпленням іграшкової конячки з глини, а процес обробки - з вирізуванням іграшки зі шматка мила. У процесі формування компаунд у вигляді порошку, лусочок або гранул поміщають в прес-форму і піддають дії температури і тиску, в результаті чого утворюється кінцевий продукт. У процесі обробки одержують вироби у вигляді простих форм, таких, як листи, стрижні або труби, використовуючи штапелірованіе, штампування, склейку і зварювання.
Близько 50 років тому існувало дуже обмежена кількість процесів переробки полімерів в кінцеві вироби. В даний час є безліч процесів і методів, основними з них є каландрование, виливок, пряме пресування, лиття під тиском, екструзія, пневмоформования, холодне формування, термоформування, спінювання, армування, формування з розплаву, сухе і мокре формування. Останні три методи використовують для виробництва волокон з волокнообразующих матеріалів, а решта - для переробки пластичних і еластомерних матеріалів у промислові вироби.
Перш ніж перейти до обговорення різноманітних методів переробки полімерів, нагадаємо, що полімерні матеріали можуть бути термопластичними або термореактивними (термоотверждающіміся). Після формування термопластичних матеріалів під дією температури і тиску перед звільненням з прес-форми їх слід охолоджувати нижче температури розм'якшення полімеру, тому що в противному випадку вони втрачають форму. У разі термореактивних матеріалів такої необхідності немає, оскільки після одноразового спільного впливу температури і тиску виріб зберігає придбану форму навіть при його звільненні з прес-форми при високій температурі.
12.КАЛАНДРОВАНІЕ
Процес каландрования зазвичай застосовують для виробництва безперервних плівок і листів. Основною частиною апарату (рис.1) для каландрования є комплект гладко відполірованих металевих валків, що обертаються в протилежних напрямках, і пристрій для точного регулювання зазору між ними. Зазор між валками визначає товщину Каландрований аркуша. Полімерний компаунд подається на гарячі валки, а лист, що надходить з цих валків, охолоджується при проходженні через холодні валки. На останньому етапі листи змотуються в рулони, як показано на рис. 1. Однак, якщо замість аркушів потрібно отримати тонкі полімерні плівки, застосовують серію валків з поступово зменшується зазором між ними. Зазвичай в листи каландр такі полімери, як полівінілхлорид, поліетилен, каучук і сополімер бутадієну, стиролу і акрилонітрилу.
При використанні в каландровочной машині профільованих валків можна отримувати тиснені листи різних малюнків. Різні декоративні ефекти, такі, як імітація під мармур, можуть бути досягнуті шляхом введення в каландр суміші компаундів різних кольорів. Технологія обробки під мармур зазвичай використовується у виробництві плиток для підлоги з полівінілхлориду.
Рис. 1. Схема апарату для каландрования
1 - полімерний компаунд; 2 - каландровочние валки: гарячі (3) і холодний (4), 5 - Каландрований лист; б - направляючі валки; 7 - змотують пристрій.
13. ЛИТТЯ У ФОРМІ
Лиття у формі - це порівняно недорогий процес, який полягає у переробці рідкого форполимера у тверді вироби необхідної форми. Цим методом можуть бути отримані листи, труби, стрижні і т.п. вироби обмеженої довжини. Схематично процес лиття в формі представлений на рис.2. У цьому випадку форполимера, змішаний у відповідних пропорціях з затверджувачем та іншими інгредієнтами, виливають в чашку Петрі, яка і служить формою. Потім чашку Петрі поміщають на кілька годин в піч, нагріту до необхідної температури, до повного завершення реакції затвердіння. Після охолодження до кімнатної температури твердий продукт виймають з форми. Тверде тіло, відлите таким чином, буде мати форму внутрішнього рельєфу чашки Петрі. Якщо замість чашки Петрі використовувати циліндричну скляну трубу, закриту з одного кінця, можна отримати виріб у вигляді циліндричного стрижня. Крім того, замість форполимера і затверджувача у формі можна вилити суміш мономера, каталізатора та інших інгредієнтів, нагріту до температури полімеризації. Полімеризація в цьому випадку буде протікати всередині форми до утворення твердого продукту. Для лиття у формі підходять акрили, епоксиди, поліефіри, феноли і уретани.
Форми для лиття виготовляють з алебастру, свинцю або скла. У процесі твердіння відбувається усадка полімерного блоку, що полегшує його звільнення з форми.
Р іс.2. Найпростіше зображення процесу лиття у формі:
а) Наповнення чашки Петрі форполимера і затверджувачем, б) Нагрівання в печі, в) Витяг з форми отвержденного продукту
14. РОТАЦІЙНІ ЛИТТЯ
Порожнисті вироби, такі, як м'ячі і ляльки, отримують в процесі, званому ротаційне лиття. Апарат, який використовується в цьому процесі, представлений на рис.3.
Компаунд термопластичного матеріалу у вигляді дрібного порошку поміщають в порожню форму. Використовуваний апарат має спеціальне пристосування для одночасного обертання форми навколо первинної та вторинної осей. Форму закривають, нагрівають і обертають. Це призводить до однорідного розподілу розплавленого пластику по всій внутрішній поверхні порожнистої форми. Потім обертається форму охолоджують холодною водою. При охолодженні розплавлений пластичний матеріал, однорідно розподілений по внутрішній поверхні форми, твердне. Тепер форму можна відкрити і вийняти кінцевий виріб.
Також у форму може бути завантажена рідка суміш термореактивного форполимера з затверджувачем. Отверждение в цьому випадку буде відбуватися при обертанні під дією підвищеної температури.
Ротаційним литтям виробляють вироби з полівінілхлориду, такі, як калоші, порожнисті кулі або голови для ляльок. Отверждение полівінілхлориду здійснюється шляхом фізичного гелеутворення між полівінілхлоридом і рідким пластифікатором при температурах 150-200 ° С. Дрібні частинки полівінілхлориду однорідно дисперговані в рідкому пластифікатори разом із стабілізаторами і барвниками, утворюючи, таким чином, речовина з порівняно низькою в'язкістю. Цей пастоподібний матеріал, називають пластизоль, його завантажують у форму і відкачують з нього повітря. Потім форму починають обертати і нагрівати до необхідної температури, що призводить до гелеутворення полівінілхлориду. Товщина стінок утворюється продукту визначається часом гелеутворення. Після досягнення необхідної товщини стінок надлишок пластизолю видаляється для проведення повторного циклу. Для остаточної гомогенізації суміші частинок полівінілхлориду з пластифікатором гелеподібний продукт всередині форми нагрівають. Кінцевий продукт виймають з форми після його охолодження струменем води. Метод ротаційного лиття з використанням рідкого матеріалу відомий як метод формування порожнистих виробів заливкою і обертанням форми.
Рис.3. У процесі ротаційного лиття порожнисті форми, наповнені полімерним матеріалом, одночасно обертаються навколо первинної та вторинної осей
1 - первинна вісь; 2 - вторинна вісь; 3 - деталь рознімної форми; 4 - порожнини форми, 5 - кожух зубчастої передачі; б-до мотора.
15. ВИЛИВКИ ПЛІВОК
Метод виливки використовують також і для виробництва полімерних плівок. У цьому випадку розчин полімеру відповідної концентрації поступово виливають на рухомий з постійною швидкістю металевий пояс (рис. 4), на поверхні якого і відбувається утворення безперервного шару полімерного розчину. При випаровуванні розчинника в контрольованому режимі на поверхні металевого пояса відбувається утворення тонкої полімерної плівки. Після цього плівка знімається простим відшаровуванням. Цим способом отримують більшість промислових целофанових листів та фотографічних плівок.
Рис.4. Схема процесу виливка плівок
1 - розчин полімеру; 2 - розподільний клапан; 3 - розчин полімеру розтікається з утворенням плівки; 4 - розчинник випаровується, 5 - нескінченний металевий пояс; 6 - безперервна полімерна плівка; 7 - змотуються котушка
Рис.5. Схематичне зображення прес-форми, яка у процесі прямого формування
1 - порожнину форми, наповнена термореактивним матеріалом; 2 - напрямні шипи; 3 - задирок; 4 - сформованное виріб
16. Пряме пресування
Метод прямого пресування широко використовується для виробництва виробів з термореактивних матеріалів. На рис.5 представлена типова прес-форма, яка використовується для прямого пресування. Форма складається з двох частин - верхньої і нижньої або з пуансона (позитивна форма) та матриці (негативна форма). У нижній частині прес-форми є виїмка, а у верхній - виступ. Зазор між виступом верхній частині і виїмкою нижній частині в закритій прес-формі і визначає кінцевий вигляд пресованого вироби.
У процесі прямого пресування термореактивний матеріал піддається однократному впливу температури і тиску. Застосування гідравлічного преса з нагріваються пластинами дозволяє отримати бажаний результат. Температура і тиск при пресуванні можуть досягати 200 ° С і 70 кг / см 2 відповідно. Робочі температура і тиск визначаються реологічними, термічними та іншими властивостями пресованого пластичного матеріалу. Виїмка прес-форми повністю заповнюється полімерним компаундом. Коли під тиском прес-форма закривається, матеріал всередині неї стискається і пресується в необхідну форму. Надмірна матеріал, витісняється з прес-форми у вигляді тонкої плівки, називається задирок. Під дією температури пресована маса твердне. Для звільнення кінцевого продукту з прес-форми охолодження не потрібно.
17. ЛИТТЯ ПІД ТИСКОМ
Найбільш зручним процесом для виробництва виробів з термопластичних полімерів є процес лиття під тиском. Незважаючи на те, що вартість устаткування в цьому процесі досить висока, його безсумнівною перевагою є висока продуктивність. У цьому процесі дозовану кількість розплавленого термопластичного полімеру впорскується під тиском у порівняно холодну прес-форму, де і відбувається його затвердіння у вигляді кінцевого продукту.
Апарат для лиття під тиском зображений на рис.6. Процес складається з подачі компаундированного пластичного матеріалу у вигляді гранул, таблеток або порошку з бункера через певні проміжки часу в нагрітий горизонтальний циліндр, де і відбувається його розм'якшення. Гідравлічний поршень забезпечує тиск, необхідний для того, щоб проштовхнути розплавлений матеріал по циліндру у форму, розташовану на його кінці. При русі полімерної маси вздовж гарячої зони циліндра пристрій, який називається торпедою, сприяє однорідному розподілу пластичного матеріалу по внутрішніх стінках гарячого циліндра, забезпечуючи, таким чином, рівномірний розподіл тепла по всьому об'єму. Потім розплавлений пластичний матеріал впорскують через литьевое отвір у гніздо прес-форми.
У найпростішому вигляді прес-форма являє собою систему з двох частин: одна з частин рухома, інша - стаціонарна (див. рис.6). Стаціонарна частина прес-форми фіксується на кінці циліндра, а рухлива знімається і надівається на неї. За допомогою спеціального механічного пристрою прес-форма щільно закривається, і в цей час відбувається всприсківаніе розплавленого пластичного матеріалу під тиском 1500 кг / см 2. Закриває механічний пристрій має бути зроблено таким чином, щоб витримувати високі робочі тиску. Рівномірний протягом розплавленого матеріалу у внутрішніх областях прес-форми забезпечується її попереднім нагріванням до певної температури. Зазвичай ця температура трохи нижча за температуру розм'якшення пресованого пластичного матеріалу. Після заповнення форми розплавленим полімером її охолоджують циркулюючої холодною водою, а потім відкривають для вилучення готового виробу. Весь цей цикл може бути повторений багаторазово як в ручному, так і в автоматичному режимі.
Рис .. 6. Схематичне зображення процесу лиття під тиском
1 - компаундированного пластичний матеріал; 2 - завантажувальна воронка, 3 - поршень, 4 - електричний нагрівальний елемент; 5 - стаціонарна частина форми;
6 - рухома частина форми; 7 - основний циліндр; 8 - торпеда; 9 - розм'якшений пластичний матеріал; 10 - прес-форма; 11 - виріб, сформованное методом лиття під тиском
Рис.7. Схематична діаграма, яка пояснює стадії процесу пневмоформования
а - заготівля, вміщена у відкриту прес-форму; б - закрита прес-форма, в - вдування повітря в прес-форму; г - відкривання прес-форми. 1 - заготовка;
2 - голка для подачі повітря, 3 - прес-форма; 4 - повітря; 5 - виріб, виготовлений методом пневмоформования
18. Пневмоформования
Велика кількість порожніх пластичних виробів виробляють методом пневмоформования: каністри, м'які пляшки для напоїв та ін пневмоформования можуть бути піддані наступні термопластичні матеріали: поліетилен, полікарбонат, полівінілхлорид, полістирол, поліпропілен, акрили, акрилонітрил, акрилонітрил-бутадіенстірольний полімер, проте по щорічному споживанню перший місце займає поліетилен високої щільності.
Пневмоформования веде своє походження від склодувної промисловості. Схема цього процесу дана на рис. 7. Гарячу розм'якшену термопластичних трубку, звану заготівлею, поміщають всередину порожнистої форми, що складається з двох частин. Коли форма закрита, обидві її половини затискають в один кінець заготівлі і голку для подачі повітря, розташовану на іншому кінці трубки. Під дією тиску, що подається з компресора через голку, гаряча заготівля роздувається як кулю до щільного зіткнення з відносно холодної внутрішньою поверхнею форми. Потім форму охолоджують, відкривають і виймають готовий тверде термопластичное виріб.
Заготівля для пневмоформования може бути отримана методом лиття під тиском або екструзії, і залежно від цього метод називають відповідно литтям під тиском з раздувкой або пневмоформования з екструзією.
19.ЕКСТРУЗІЯ
Екструзія є одним з найдешевших методів виробництва, широко поширених пластичних виробів, таких, як плівки, волокна, труби, листи, стрижні, шланги і ремені, причому профіль цих виробів задається формою вихлопного отвору головки екструдера. Розплавлений пластик при певних умовах видавлюють через вихідний отвір голівки екструдера, що і додає бажаний профіль екструдера. Схема найпростішої екструзійної машини показана на рис.8.
У цій машині порошок або гранули компаундированного пластичного матеріалу завантажують з бункера в циліндр з електричним обігрівом для розм'якшення полімеру. Спіральний обертається шнек забезпечує рух гарячої пластичної маси по циліндру. Оскільки при русі полімерної маси між обертовим шнеком і циліндром виникає тертя, це призводить до виділення тепла і, отже, до підвищення температури переробляється полімеру. У процесі цього руху від бункера на виходi головки екструдера, пластична маса переходить три чітко розділені зони: зону завантаження (а), зону стиснення (б) і зону гомогенізації (в) (див. рис 9).
Кожна з цих зон вносить свій внесок у процес екструзії. Зона завантаження, наприклад, приймає полімерну масу із бункера і направляє її в зону стиснення, ця операція проходить без нагрівання. У зоні стиску нагрівальні елементи забезпечують плавлення порошкоподібної завантаження, а обертовий шнек здавлює її. Потім пастоподібний розплавлений пластичний матеріал надходить у зону гомогенізації, де і набуває постійну швидкість течії, зумовлену гвинтовою нарізкою шнека. Під дією тиску, створюваного в цій частині екструдера, розплав полімеру подається на вихідний отвір голівки екструдера і виходить з нього з бажаним профілем. Через високу в'язкості деяких полімерів іноді потрібно наявність ще однієї зони, званої робочої, де полімер піддається впливу високих зсувних навантажень для підвищення ефективності змішання. Екструдований матеріал необхідного профілю виходить з екструдера в сильно нагрітому стані (його температура становить від 125 до 350 ° С), і для збереження форми потрібно його швидке охолодження. Екструдат надходить на конвеєрну стрічку, що проходить через чан з холодною водою, і твердне. Для охолодження екструдату також застосовують обдування холодним повітрям і зрошення холодною водою. Сформовані продукт надалі або розрізається, чи змотується в котушки.
Процес екструзії використовують також для покриття дротів і кабелів полівінілхлоридом або каучуком, а стрижнеподібні металевих прутів - підходящими термопластичними матеріалами.
Рис 8. Схематичне зображення найпростішої екструзійної машини:
1 - завантажувальна лійка; 2 - шнек, 3 - основний циліндр, 4 - нагрівальні елементи; 5 - вихідний отвір голівки екструдера, а) - зона завантаження, б) - зона стиснення; в) - зона гомогенізації
20.ФОРМОВАНІЕ листових термопластов
Формування листових термопластів є надзвичайно важливим процесом для тривимірних виробів з пластиків. Цим методом з листів акрилонитрилбутадиенстирола отримують навіть такі великі вироби, як корпуси підводних човнів.
Схема цього процесу така: термопластичний лист нагрівають до температури його розм'якшення. Потім пуансон упресовують гарячий гнучкий лист в матрицю металевій прес-форми (мал. 9), при цьому лист приймає певну форму. При охолодженні сформованное виріб твердне і витягується з прес-форми.
У модифікованому методі під дією вакууму гарячий лист засмоктується в порожнину матриці і приймає необхідну форму (рис. 10). Цей метод називається методом вакуумного формування.
Рис. 9. Схема процесу формування листових термопластів
1 - лист термопластичного матеріалу; 2 - затискач; 3 - пуансон; 4 - розм'якшений нагріванням лист; 5 - матриця; 6 - виріб, отримане методом формування листових термопластів
Рис.10. Схема процесу вакуумного формування термопластів
1 - затискач; 2 - лист термопласту, 3 - прес-форма; 4 - виріб, отримане методом вакуумного формування термопластів
Рис.11. Схематичне зображення ніздрюватих структур відкритого та закритого типів, що утворюються в процесі спінювання
1 - дискретні (закриті) осередки; 2 - взаємопроникні (відкриті) осередки;
3 - стінки осередків
21. Вспенивание
Вспенивание є простим методом отримання піно-і губкоподібної матеріалів. Особливі властивості цього класу матеріалів - амортизуюча здатність, легка вага, низька теплопровідність - роблять їх дуже привабливими для використання в різних цілях. Звичайними спінюється полімерами є поліуретани, полістирол, поліетилен, поліпропілен, силікони, епоксиди, ПВХ та ін Спінена структура складається з ізольованих (закритих) або взаємопроникних (відкритих) порожнеч. У першому випадку, коли порожнечі закриті, вони можуть містити в собі гази. Обидва типи структур схематично представлені на рис.11.
Існує кілька методів для виробництва спінених або ніздрюватих пластиків. Один з них полягає в тому, що через розплавлений компаунд продувають повітря або азот до його повного спінювання. Процес спінювання полегшується при додаванні поверхнево-активних агентів. Після досягнення необхідного ступеня спінювання матрицю охолоджують до кімнатної температури. У цьому випадку термопластичний матеріал твердне у вспененном стані. Термореактивні рідкі форполимера можуть бути вспінь в холодному стані, а потім нагріті до повного їх затвердіння. Зазвичай спінення досягається додаванням в полімерну масу піно-чи газообразователей. Такими агентами є низькомолекулярні розчинники або певні хімічні сполуки. Процес кипіння таких розчинників, як н-пентан і н-гексан, при температурах затвердіння полімерних матеріалів супроводжується інтенсивним процесом пароутворення. З іншого боку, деякі хімічні сполуки при цих температурах можуть розкладатися з виділенням інертних газів. Так, азо-біс-ізобутіронітріл термічно розкладається, звільняючи при цьому великий обсяг азоту. Азот, що виділяється в полімерну матрицю в результаті протікання реакції між изоцианатом і водою, також використовується для виробництва спінених матеріалів, наприклад піни поліуретану.
Оскільки поліуретани отримують по реакції пів-иола з диизоцианатом, то для спінювання продукту реакції необхідно додавання додаткових невеликих кількостей диизоцианата і води. Отже, велика кількість парів або газів, що виділяються піно-і газообразователями, призводить до вспениванию полімерної матриці. Полімерну матрицю у вспененном стані охолоджують до температур нижче температури розм'якшення полімеру (у разі термопластичних матеріалів) або піддають реакції затвердіння або зшивання (у разі термореактивних матеріалів), в результаті матриця набуває жорсткість, необхідну для збереження спіненої структури. Цей процес називається процесом стабілізації піни. Якщо матрицю не охолоджувати нижче температури розм'якшення або не зшивати, наповнити її гази залишають систему пір і піна колапсує.
Пінопласти можуть бути отримані в гнучкій, жорсткою і напівжорсткої формах. Для того щоб отримати вироби з пінопласту безпосередньо, спінення слід проводити безпосередньо всередині прес-форми. Пінопластові листи і стрижні також можуть бути використані для виробництва різних виробів. Залежно від природи полімеру і ступеня спінювання щільність пінопластів може становити від 20 до 1000 кг / см 3. Використання пінопластів дуже різноманітне. Наприклад, автомобільна промисловість використовує великі кількості пінопластів з ПВХ і поліуретану для оббивки. Велику роль ці матеріали відіграють і при виготовленні меблів. Жорсткі полістирольні пінопласти широко використовуються для упаковки та теплоізоляції будівель. Пінорезини і пінополіуретани використовують для набивання матраців та ін Жорсткі пінополіуретани також застосовуються для теплоізоляції будівель і для виготовлення протезів.
22. АРМІРОВАНІЕ
При армуванні пластичної матриці високоміцним волокном, отримують системи, звані армовані волокном пластики (АВП). АВП мають дуже цінними властивостями: їх відрізняє висока відношення міцності до ваги, значна корозійна стійкість і простота виготовлення. Методом армування волокнами вдається отримувати широке коло виробів. Наприклад, конструкторів, творців космічних кораблів при створенні штучних супутників в АВП, перш за все, приваблює разюче високе відношення міцності до ваги. Гарний зовнішній вигляд, невелику вагу і корозійна стійкість дозволяють використовувати АВП для обшивки морських судів. Крім того, АВП використовують навіть в якості матеріалу для танків, у яких зберігають кислоти.
Зупинимося тепер докладніше на хімічному складі і фізичну природу цих незвичайних матеріалів. Як було зазначено вище, вони представляють собою полімерний матеріал, спеціальні властивості якого обумовлені введенням у нього армуючих волокон. Основними матеріалами, з яких виготовляють армуючі волокна (як дрібно нарізані, так і довгі), є скло, графіт, алюміній, вуглець, бор і берилій. Самі останні досягнення в цій області пов'язані з використанням в якості армуючих волокон повністю ароматичного поліаміду, що забезпечує більш ніж 50%-ве зменшення ваги в порівнянні з армованими пластиками на основі традиційних волокон. Для армування також використовуються і натуральні волокна, такі, як СИСА, азбест та ін Вибір армуючого волокна, перш за все, визначається вимогами, що пред'являються до кінцевого продукту. Однак скляні волокна залишаються і до цього дня широко використовуваними і до цих пір вносять основний внесок у промислове виробництво АВП. Найбільш привабливими властивостями скляних волокон є низький коефіцієнт термічного розширення, висока стабільність розмірів, низька вартість виробництва, висока міцність при розтягуванні, низька діелектрична константа, негорючість і хімічна стійкість. Інші армуючі волокна використовують в основному в тих випадках, коли потрібні деякі додаткові властивості для експлуатації АВП в специфічних умовах, незважаючи на їх, більш високу вартість у порівнянні зі скляними волокнами.
АВП отримують шляхом зв'язування волокон з полімерною матрицею та її подальшого твердіння під дією тиску і температури. Армуючі добавки можуть бути у вигляді дрібно порізаних волокон, довгих ниток і тканин. Основними полімерними матрицями, використовуваними в АВП, є поліефіри, епоксиди, феноли, силікони, меламін, похідні вінілу і поліаміди. Більшість АВП отримують на основі поліефірних полімерів, головна перевага яких становить їхня низька вартість. Фенольні полімери використовують в тих випадках, коли потрібна висока термостійкість. Надзвичайно високі механічні властивості АВП набувають при використанні як полімерної матриці епоксидних смол. Використання силіконових полімерів надає АВП чудові електричні та термічні властивості.
В даний час існує декілька методів армування пластикою. Найбільш часто використовуваними з них є: 1) метод нашарування аркушів вручну, 2) метод намотування волокна, 3) метод просочення розпиленням.
Рис.12. Схематичне зображення методу нашарування аркушів вручну
1 - чергуються шари полімеру і склотканини, 2 - прес-форма; 3 - здійснюють прокат ролик
Рис 13 Схематичне зображення методу намотування волокна
1 - подає котушка; 2 - безперервна нитка; 3 - вузол для просочення волокна і віджимання смоли; 4 - сердечник, 5 - просочені смолою волокна, намотані на сердечник
а). Метод нашарування аркушів вручну
Цілком ймовірно, що це найпростіший метод армування пластиків. У цьому випадку якість кінцевого продукту багато в чому визначається вмінням і майстерністю оператора. Весь процес складається з наступних стадій. Спочатку форму покривають тонким шаром адгезійної мастила на основі полівінілового спирту, силіконового масла або парафіну. Це робиться для запобігання прилипання кінцевого виробу до форми. Потім форму покривають шаром полімеру, поверх якого кладуть склотканина або мат. Цю склотканина, у свою чергу, покривають іншим шаром полімеру. Все це для однорідного притискання склотканини до полімеру і видалення бульбашок повітря щільно прокочують роликами. Кількість шарів, що чергуються полімеру і склотканини визначає товщину зразка (рис.12). Потім при кімнатній або підвищеній температурі відбувається затвердіння системи. Після затвердіння армований пластик знімають із форми і проводять зачистку і остаточну обробку. Цим методом отримують листи, частини автомобільного кузова, корпуси для судів, труби і навіть фрагменти будівель.
б). Метод намотування волокна
Цей метод дуже широко використовується для виробництва таких армованих пластичних виробів, як циліндри, що витримують високі тиски, цистерни для зберігання хімічних речовин і корпусу моторів ракет. Він полягає в тому, що безперервну мононитка, волокно, пучок волокон або ткану стрічку пропускають через ванну зі смолою і затверджувачем. У міру виходу волокна з ванни надлишок смоли віджимається. Просочені смолою волокна або стрічку потім намотують на осердя необхідної форми і отверждают під дією температури. Намотувальний машина (рис.13) сконструйована так, щоб волокна могли намотуватися на сердечник певним чином. Натяг волокна і спосіб його намотування дуже важливі з точки зору кінцевих деформаційних властивостей готового виробу.
в). Метод обприскування
У цьому методі використовують пульверизатор з многоручьевой голівкою. Струмені смоли, отверджувача і нарізаного волокна одночасно подаються з пульверизатора на поверхню форми (рис.14), де вони утворюють шар певної товщини. Нарізане волокно певної довжини отримують безперервною подачею волокон в подрібнюючих голівку апарату. Після досягнення необхідної товщини полімерну масу при нагріванні отверждают. Розпилення є експрес-методом для покриття великих поверхонь. Багато сучасні пластичні вироби, такі, як вантажні платформи, резервуари для зберігання, кузова вантажівок і корпуси кораблів, отримують саме цим методом.
Рис.14. Схематичне зображення методу обприскування
1 - форма; 2 - розпорошена суміш нарізаного волокна і смоли; 3 - струмінь нарізаного волокна; 4 - безперервне волокно, 5 - смола; 6 - затверджувач; 7 - вузол для нарізування волокна і розпилення; 8 - струмінь смоли
Рис.15. Схематичне зображення методу виробництва безперервних шаруватих матеріалів
1 - подаючі котушки; 2 - безперервні листи склотканини, 3 - ванна для просочення в суміші смоли з затверджувачем, 4 - безперервний шаруватий пластик, 5 - шаруватий пластик, нарізати на шматки необхідного розміру
23. Інші методи
Крім описаних вище методів, у виробництві армованих пластиків відомі й інші, кожен з яких має своє специфічне призначення. Так, метод виготовлення безперервних шаруватих матеріалів використовують для виробництва безперервних аркушів армованих шаруватих пластиків різної товщини. У цьому процесі кожен окремий шар тканої стрічки, що надходить з рулонів, просочують смолою і затверджувачем, а потім спресовують разом, пропускаючи через систему гарячих валків. Після затвердіння під дією температури отримують шаруватий пластик I необхідної товщини (рис.15). Товщину матеріалу можна варіювати, змінюючи кількість шарів.
Рис.16. Схематичне зображення методу отримання одноосно орієнтованого волокнистого пластика
1 - безперервний пучок волокон, просочений смолою і затверджувачем; 2 - нагрівальний елемент; 3 - фільєри, 4 - обертові витягаючі валки; 5 - готовий виріб, нарізане на шматки; 6 - профіль готового виробу
Інший метод, відомий як метод отримання одноосно орієнтованого волокнистого пластика, дозволяє виготовити з безперервних пучків волокон такі вироби, як порожнисті прути або рибальські вудки. Цей процес порівняно простий. Безперервний пучок волокон, попередньо оброблений смолою і затверджувачем, протягають через фильеру відповідного профілю (рис.16), нагріту до певної температури. На виході з фільєри профільоване виріб продовжують нагрівати. Отверділий профіль витягають з фільєри системою обертових валків. Цей процес дещо нагадує екструзію з тією лише різницею, що при екструзії полімерний матеріал проштовхують через фильеру зсередини за допомогою обертового шнека, а в описаному методі матеріал простягають через вихідний отвір фільєри із зовнішнього боку.
Крім того, суміш, яка містить нарізані волокна, смолу і затверджувач, може бути сформована будь-яким іншим відповідним методом, наприклад методом прямого пресування. Термопластичні матеріали, наповнені нарізаними волокнами, можуть бути сформована прямим пресуванням, литтям під тиском або екструзією для отримання кінцевого продукту з поліпшеними механічними властивостями.
24. Прядіння волокон
Полімерні волокна отримують в процесі, званому прядінням. Існують три принципово різних методи прядіння: прядіння з розплаву, сухе і мокре прядіння. У процесі прядіння з розплаву полімер знаходиться в розплавленому стані, а в інших випадках - у вигляді розчинів. Однак у всіх цих випадках полімер, в розплавленому або розчиненому стані, протікає через багатоканальний мундштук, являє собою пластину з дуже дрібними отворами для виходу волокон.
Рис.17. Схематичне зображення процесів сухого прядіння (а) і прядіння з розплаву (б)
1 - завантажувальна лійка; 2 - полімерні лусочки; 3 - нагріта грати; 4 - гарячий полімер; 5 - дозуючий насос; 6 - розплав; 7 - багатоканальний мундштук, 8 - свежеспряденное волокно; 9 - котушка, 10 - розчин полімеру; 11 - фільтр;
12 - дозуючий насос, 13 - багатоканальний мундштук; 14 - свежеспряденное волокно; 15 - на котушку
25. Прядіння з розплаву
У своїй найпростішої формі процес прядіння з розплаву може бути представлений таким чином. Спочатку полімерні лусочки розплавляють на нагрітої решітці, перетворюючи полімер у в'язку рухому рідину. Іноді в процесі нагрівання відбувається утворення грудок внаслідок перебігу процесів зшивання або термічної деструкції. Ці грудки можуть бути легко видалені з гарячого полімерного розплаву пропусканням через систему блок-фільтрів. Крім того, для запобігання окисної деструкції розплав слід захищати від кисню і повітря. Це досягається в основному створенням навколо розплаву полімеру інертної атмосфери азоту і водяної пари. Дозуючий насос подає розплав полімеру з постійною швидкістю на багатоканальний мундштук (фильеру). Розплав полімеру проходить через систему дрібних отворів мундштука і виходить звідти у вигляді безперервних і дуже тонких філаментів. При контакті з холодним повітрям відбувається миттєве затвердіння волокон, що виходять із фильер. Процеси охолодження та затвердіння можуть бути значною мірою прискорені при обдувке холодним повітрям. Вихідні з фільєр тверді мононитки намотуються на котушки. Важлива особливість, яку слід враховувати у процесі прядіння з розплаву, полягає в тому, що діаметр мононитки в значній мірі залежить від швидкості, з якою розплавлений полімер проходить через фильеру, і від швидкості, з якою мононитка витягають з фільєри і змотують на котушки.
Рис.18. Схематичне зображення процесу мокрого прядіння
1 - розчин полімеру; 2 - фільтр, 3 - дозуючий насос, 4 - багатоканальний мундштук; 5 - осадітель; 6 - свежеспряденное волокно; 7 - ванна для коагуляції і осадження; 8 - ванна для промивки; 9 - сушка; 10 - на котушку
26. Сухе прядіння
Велика кількість таких традиційних полімерів, як ПВХ або поліакрилонітрил, переробляють у волокна у великих масштабах у процесі сухого прядіння. Суть цього процесу показана на рис. 17. Полімер розчиняють у відповідному розчиннику з утворенням висококонцентрованого розчину. В'язкість розчину регулюють збільшенням температури. Гарячий в'язкий розчин полімеру продавлюють через фільєри, отримуючи, таким чином, тонкі безперервні цівки. Волокно з цих цівок утворюється при простому випаровуванні розчинника. Випаровування розчинника може бути прискорене шляхом обдування зустрічним потоком сухого азоту. Волокна, які утворюються з розчину полімеру, в кінці кінців, намотують на котушки. Швидкість прядіння волокон може досягати 1000 м / хв. Промислові ацетатцелюлозних волокна, отримані з 35%-ного розчину полімеру в ацетоні при 40 ° С, служать типовим прикладом одержання волокон методом сухого прядіння.
27. Мокре прядіння
При мокрому прядінні, як і при сухому, використовують сильно концентровані полімерні розчини, високу в'язкість яких вдається знизити підвищенням температури прядіння. Детально процес мокрого прядіння зображений на рис. 18. У процесі мокрого прядіння відбувається переробка в'язкого розчину полімеру в тонкі струнки при пропущенні через фільєри. Потім ці полімерні цівки потрапляють в коагуляционную ванну з осадителем, де і відбувається висаджування полімеру з розчину у вигляді тонких ниток, які після промивання, сушіння та ін збирають на котушках. Іноді в процесі мокрого прядіння замість безперервних ниток утворюються грудки, що відбувається в результаті обриву випливає з фільєри цівки під дією сил поверхневого натягу. Цього вдається уникнути при збільшенні в'язкості полімерного розчину. Коагуляція, яка є лімітуючою стадією мокрого прядіння, процес досить повільний, чим і пояснюється низька, порівняно з іншими, швидкість прядіння розчину, що дорівнює 50 м / хв. У промисловості процес мокрого прядіння використовують для отримання волокон з полиакрилонитрила, целюлози, віскозного волокна і т.д.
Рис.19. Схематичне зображення апарата для одновісного орієнтування
1 - невитягнутих нитка; 2 - зона витяжки, 3 - розтягувальна шпилька; 4 - витягнуте волокно
28.Одноосная орієнтація
У процесі прядіння волокон з полімерного розплаву або розчину макромолекули у волокні не орієнтовані і, отже, їх ступінь кристалічності порівняно низька, що небажаним чином відбивається на фізичних властивостях волокна. Для поліпшення фізичних властивостей волокна піддають операції, званої одноосной витяжкою, використовуючи розтягують апарати певного типу.
Основною особливістю апарату є наявність системи двох роликів А і В (рис.19), що обертаються з різними швидкостями. Ролик У обертається в 4-5 разів швидше ролика А. спряденной нитка послідовно пропускають через ролик А, розтягувальну шпильку 3 і ролик В. Оскільки ролик У обертається зі швидкістю більшою, ніж ролик А, волокно витягується під навантаженням, що задається шпилькою 3. Витяжка волокна здійснюється в зоні 2. Після проходження через ролик У витягнута полімерна нитка намотується на металеву бобіну. Незважаючи на те, що в процесі витяжки відбувається зменшення діаметра нитки, її міцнісні властивості в значній мірі поліпшуються внаслідок орієнтації макромолекул, паралельно осі волокна.
29. Подальша обробка волокон
Для поліпшення корисних властивостей волокон їх часто піддають додатковій спеціальній обробці: очищення, змащування, проклейке, фарбуванню і т.д.
Для очищення використовують мила та інші синтетичні миючі засоби. Очищення є не що інше, як видалення бруду й інших домішок з поверхні волокна. Мастило полягає в обробці волокон з метою захисту їх від тертя з сусідніми волокнами і грубими металевими поверхнями в процесі переробки. В якості змащувальних агентів в основному використовують природні масла. Змазування призводить також до зменшення статичної електрики, що накопичується на волокнах.
Проклейкою називають процес захисного покриття волокон. Як проклеивающих матеріалів для більшості волокон використовують полівініловий спирт або желатину. Проклейка дозволяє утримувати волокна в межах компактного пучка і забезпечує, таким чином, рівномірний якість. Перед фарбуванням тканини проклейку слід видаляти промиванням у воді.
Для фарбування волокна поміщають у розчин барвника, молекули якого проникають зазвичай лише в аморфні області волокна.
Волокна на основі целюлози або білків швидко адсорбують кислотні барвники, які легко зв'язуються з аміно-або гідроксильними групами полімерів. Процес фарбування синтетичних волокон, таких, як поліефіри, поліаміди або акрили, протікає набагато повільніше. Швидкість фарбування в цьому випадку вдається збільшувати підвищенням температури. Фарбування волокон на основі полівінілхлориду, поліетилену і пр. практично неможливо без введення в них активних абсорбційних центрів при кополімеризації та хімічному окисленні.
У модифікованому методі під дією вакууму гарячий лист засмоктується в порожнину матриці і приймає необхідну форму (рис. 10). Цей метод називається методом вакуумного формування.
Рис. 9. Схема процесу формування листових термопластів
1 - лист термопластичного матеріалу; 2 - затискач; 3 - пуансон; 4 - розм'якшений нагріванням лист; 5 - матриця; 6 - виріб, отримане методом формування листових термопластів
Рис.10. Схема процесу вакуумного формування термопластів
1 - затискач; 2 - лист термопласту, 3 - прес-форма; 4 - виріб, отримане методом вакуумного формування термопластів
Рис.11. Схематичне зображення ніздрюватих структур відкритого та закритого типів, що утворюються в процесі спінювання
1 - дискретні (закриті) осередки; 2 - взаємопроникні (відкриті) осередки;
3 - стінки осередків
21. Вспенивание
Вспенивание є простим методом отримання піно-і губкоподібної матеріалів. Особливі властивості цього класу матеріалів - амортизуюча здатність, легка вага, низька теплопровідність - роблять їх дуже привабливими для використання в різних цілях. Звичайними спінюється полімерами є поліуретани, полістирол, поліетилен, поліпропілен, силікони, епоксиди, ПВХ та ін Спінена структура складається з ізольованих (закритих) або взаємопроникних (відкритих) порожнеч. У першому випадку, коли порожнечі закриті, вони можуть містити в собі гази. Обидва типи структур схематично представлені на рис.11.
Існує кілька методів для виробництва спінених або ніздрюватих пластиків. Один з них полягає в тому, що через розплавлений компаунд продувають повітря або азот до його повного спінювання. Процес спінювання полегшується при додаванні поверхнево-активних агентів. Після досягнення необхідного ступеня спінювання матрицю охолоджують до кімнатної температури. У цьому випадку термопластичний матеріал твердне у вспененном стані. Термореактивні рідкі форполимера можуть бути вспінь в холодному стані, а потім нагріті до повного їх затвердіння. Зазвичай спінення досягається додаванням в полімерну масу піно-чи газообразователей. Такими агентами є низькомолекулярні розчинники або певні хімічні сполуки. Процес кипіння таких розчинників, як н-пентан і н-гексан, при температурах затвердіння полімерних матеріалів супроводжується інтенсивним процесом пароутворення. З іншого боку, деякі хімічні сполуки при цих температурах можуть розкладатися з виділенням інертних газів. Так, азо-біс-ізобутіронітріл термічно розкладається, звільняючи при цьому великий обсяг азоту. Азот, що виділяється в полімерну матрицю в результаті протікання реакції між изоцианатом і водою, також використовується для виробництва спінених матеріалів, наприклад піни поліуретану.
Оскільки поліуретани отримують по реакції пів-иола з диизоцианатом, то для спінювання продукту реакції необхідно додавання додаткових невеликих кількостей диизоцианата і води. Отже, велика кількість парів або газів, що виділяються піно-і газообразователями, призводить до вспениванию полімерної матриці. Полімерну матрицю у вспененном стані охолоджують до температур нижче температури розм'якшення полімеру (у разі термопластичних матеріалів) або піддають реакції затвердіння або зшивання (у разі термореактивних матеріалів), в результаті матриця набуває жорсткість, необхідну для збереження спіненої структури. Цей процес називається процесом стабілізації піни. Якщо матрицю не охолоджувати нижче температури розм'якшення або не зшивати, наповнити її гази залишають систему пір і піна колапсує.
Пінопласти можуть бути отримані в гнучкій, жорсткою і напівжорсткої формах. Для того щоб отримати вироби з пінопласту безпосередньо, спінення слід проводити безпосередньо всередині прес-форми. Пінопластові листи і стрижні також можуть бути використані для виробництва різних виробів. Залежно від природи полімеру і ступеня спінювання щільність пінопластів може становити від 20 до 1000 кг / см 3. Використання пінопластів дуже різноманітне. Наприклад, автомобільна промисловість використовує великі кількості пінопластів з ПВХ і поліуретану для оббивки. Велику роль ці матеріали відіграють і при виготовленні меблів. Жорсткі полістирольні пінопласти широко використовуються для упаковки та теплоізоляції будівель. Пінорезини і пінополіуретани використовують для набивання матраців та ін Жорсткі пінополіуретани також застосовуються для теплоізоляції будівель і для виготовлення протезів.
22. АРМІРОВАНІЕ
При армуванні пластичної матриці високоміцним волокном, отримують системи, звані армовані волокном пластики (АВП). АВП мають дуже цінними властивостями: їх відрізняє висока відношення міцності до ваги, значна корозійна стійкість і простота виготовлення. Методом армування волокнами вдається отримувати широке коло виробів. Наприклад, конструкторів, творців космічних кораблів при створенні штучних супутників в АВП, перш за все, приваблює разюче високе відношення міцності до ваги. Гарний зовнішній вигляд, невелику вагу і корозійна стійкість дозволяють використовувати АВП для обшивки морських судів. Крім того, АВП використовують навіть в якості матеріалу для танків, у яких зберігають кислоти.
Зупинимося тепер докладніше на хімічному складі і фізичну природу цих незвичайних матеріалів. Як було зазначено вище, вони представляють собою полімерний матеріал, спеціальні властивості якого обумовлені введенням у нього армуючих волокон. Основними матеріалами, з яких виготовляють армуючі волокна (як дрібно нарізані, так і довгі), є скло, графіт, алюміній, вуглець, бор і берилій. Самі останні досягнення в цій області пов'язані з використанням в якості армуючих волокон повністю ароматичного поліаміду, що забезпечує більш ніж 50%-ве зменшення ваги в порівнянні з армованими пластиками на основі традиційних волокон. Для армування також використовуються і натуральні волокна, такі, як СИСА, азбест та ін Вибір армуючого волокна, перш за все, визначається вимогами, що пред'являються до кінцевого продукту. Однак скляні волокна залишаються і до цього дня широко використовуваними і до цих пір вносять основний внесок у промислове виробництво АВП. Найбільш привабливими властивостями скляних волокон є низький коефіцієнт термічного розширення, висока стабільність розмірів, низька вартість виробництва, висока міцність при розтягуванні, низька діелектрична константа, негорючість і хімічна стійкість. Інші армуючі волокна використовують в основному в тих випадках, коли потрібні деякі додаткові властивості для експлуатації АВП в специфічних умовах, незважаючи на їх, більш високу вартість у порівнянні зі скляними волокнами.
АВП отримують шляхом зв'язування волокон з полімерною матрицею та її подальшого твердіння під дією тиску і температури. Армуючі добавки можуть бути у вигляді дрібно порізаних волокон, довгих ниток і тканин. Основними полімерними матрицями, використовуваними в АВП, є поліефіри, епоксиди, феноли, силікони, меламін, похідні вінілу і поліаміди. Більшість АВП отримують на основі поліефірних полімерів, головна перевага яких становить їхня низька вартість. Фенольні полімери використовують в тих випадках, коли потрібна висока термостійкість. Надзвичайно високі механічні властивості АВП набувають при використанні як полімерної матриці епоксидних смол. Використання силіконових полімерів надає АВП чудові електричні та термічні властивості.
В даний час існує декілька методів армування пластикою. Найбільш часто використовуваними з них є: 1) метод нашарування аркушів вручну, 2) метод намотування волокна, 3) метод просочення розпиленням.
Рис.12. Схематичне зображення методу нашарування аркушів вручну
1 - чергуються шари полімеру і склотканини, 2 - прес-форма; 3 - здійснюють прокат ролик
Рис 13 Схематичне зображення методу намотування волокна
1 - подає котушка; 2 - безперервна нитка; 3 - вузол для просочення волокна і віджимання смоли; 4 - сердечник, 5 - просочені смолою волокна, намотані на сердечник
а). Метод нашарування аркушів вручну
Цілком ймовірно, що це найпростіший метод армування пластиків. У цьому випадку якість кінцевого продукту багато в чому визначається вмінням і майстерністю оператора. Весь процес складається з наступних стадій. Спочатку форму покривають тонким шаром адгезійної мастила на основі полівінілового спирту, силіконового масла або парафіну. Це робиться для запобігання прилипання кінцевого виробу до форми. Потім форму покривають шаром полімеру, поверх якого кладуть склотканина або мат. Цю склотканина, у свою чергу, покривають іншим шаром полімеру. Все це для однорідного притискання склотканини до полімеру і видалення бульбашок повітря щільно прокочують роликами. Кількість шарів, що чергуються полімеру і склотканини визначає товщину зразка (рис.12). Потім при кімнатній або підвищеній температурі відбувається затвердіння системи. Після затвердіння армований пластик знімають із форми і проводять зачистку і остаточну обробку. Цим методом отримують листи, частини автомобільного кузова, корпуси для судів, труби і навіть фрагменти будівель.
б). Метод намотування волокна
Цей метод дуже широко використовується для виробництва таких армованих пластичних виробів, як циліндри, що витримують високі тиски, цистерни для зберігання хімічних речовин і корпусу моторів ракет. Він полягає в тому, що безперервну мононитка, волокно, пучок волокон або ткану стрічку пропускають через ванну зі смолою і затверджувачем. У міру виходу волокна з ванни надлишок смоли віджимається. Просочені смолою волокна або стрічку потім намотують на осердя необхідної форми і отверждают під дією температури. Намотувальний машина (рис.13) сконструйована так, щоб волокна могли намотуватися на сердечник певним чином. Натяг волокна і спосіб його намотування дуже важливі з точки зору кінцевих деформаційних властивостей готового виробу.
в). Метод обприскування
У цьому методі використовують пульверизатор з многоручьевой голівкою. Струмені смоли, отверджувача і нарізаного волокна одночасно подаються з пульверизатора на поверхню форми (рис.14), де вони утворюють шар певної товщини. Нарізане волокно певної довжини отримують безперервною подачею волокон в подрібнюючих голівку апарату. Після досягнення необхідної товщини полімерну масу при нагріванні отверждают. Розпилення є експрес-методом для покриття великих поверхонь. Багато сучасні пластичні вироби, такі, як вантажні платформи, резервуари для зберігання, кузова вантажівок і корпуси кораблів, отримують саме цим методом.
Рис.14. Схематичне зображення методу обприскування
1 - форма; 2 - розпорошена суміш нарізаного волокна і смоли; 3 - струмінь нарізаного волокна; 4 - безперервне волокно, 5 - смола; 6 - затверджувач; 7 - вузол для нарізування волокна і розпилення; 8 - струмінь смоли
Рис.15. Схематичне зображення методу виробництва безперервних шаруватих матеріалів
1 - подаючі котушки; 2 - безперервні листи склотканини, 3 - ванна для просочення в суміші смоли з затверджувачем, 4 - безперервний шаруватий пластик, 5 - шаруватий пластик, нарізати на шматки необхідного розміру
23. Інші методи
Крім описаних вище методів, у виробництві армованих пластиків відомі й інші, кожен з яких має своє специфічне призначення. Так, метод виготовлення безперервних шаруватих матеріалів використовують для виробництва безперервних аркушів армованих шаруватих пластиків різної товщини. У цьому процесі кожен окремий шар тканої стрічки, що надходить з рулонів, просочують смолою і затверджувачем, а потім спресовують разом, пропускаючи через систему гарячих валків. Після затвердіння під дією температури отримують шаруватий пластик I необхідної товщини (рис.15). Товщину матеріалу можна варіювати, змінюючи кількість шарів.
Рис.16. Схематичне зображення методу отримання одноосно орієнтованого волокнистого пластика
1 - безперервний пучок волокон, просочений смолою і затверджувачем; 2 - нагрівальний елемент; 3 - фільєри, 4 - обертові витягаючі валки; 5 - готовий виріб, нарізане на шматки; 6 - профіль готового виробу
Інший метод, відомий як метод отримання одноосно орієнтованого волокнистого пластика, дозволяє виготовити з безперервних пучків волокон такі вироби, як порожнисті прути або рибальські вудки. Цей процес порівняно простий. Безперервний пучок волокон, попередньо оброблений смолою і затверджувачем, протягають через фильеру відповідного профілю (рис.16), нагріту до певної температури. На виході з фільєри профільоване виріб продовжують нагрівати. Отверділий профіль витягають з фільєри системою обертових валків. Цей процес дещо нагадує екструзію з тією лише різницею, що при екструзії полімерний матеріал проштовхують через фильеру зсередини за допомогою обертового шнека, а в описаному методі матеріал простягають через вихідний отвір фільєри із зовнішнього боку.
Крім того, суміш, яка містить нарізані волокна, смолу і затверджувач, може бути сформована будь-яким іншим відповідним методом, наприклад методом прямого пресування. Термопластичні матеріали, наповнені нарізаними волокнами, можуть бути сформована прямим пресуванням, литтям під тиском або екструзією для отримання кінцевого продукту з поліпшеними механічними властивостями.
24. Прядіння волокон
Полімерні волокна отримують в процесі, званому прядінням. Існують три принципово різних методи прядіння: прядіння з розплаву, сухе і мокре прядіння. У процесі прядіння з розплаву полімер знаходиться в розплавленому стані, а в інших випадках - у вигляді розчинів. Однак у всіх цих випадках полімер, в розплавленому або розчиненому стані, протікає через багатоканальний мундштук, являє собою пластину з дуже дрібними отворами для виходу волокон.
Рис.17. Схематичне зображення процесів сухого прядіння (а) і прядіння з розплаву (б)
1 - завантажувальна лійка; 2 - полімерні лусочки; 3 - нагріта грати; 4 - гарячий полімер; 5 - дозуючий насос; 6 - розплав; 7 - багатоканальний мундштук, 8 - свежеспряденное волокно; 9 - котушка, 10 - розчин полімеру; 11 - фільтр;
12 - дозуючий насос, 13 - багатоканальний мундштук; 14 - свежеспряденное волокно; 15 - на котушку
25. Прядіння з розплаву
У своїй найпростішої формі процес прядіння з розплаву може бути представлений таким чином. Спочатку полімерні лусочки розплавляють на нагрітої решітці, перетворюючи полімер у в'язку рухому рідину. Іноді в процесі нагрівання відбувається утворення грудок внаслідок перебігу процесів зшивання або термічної деструкції. Ці грудки можуть бути легко видалені з гарячого полімерного розплаву пропусканням через систему блок-фільтрів. Крім того, для запобігання окисної деструкції розплав слід захищати від кисню і повітря. Це досягається в основному створенням навколо розплаву полімеру інертної атмосфери азоту і водяної пари. Дозуючий насос подає розплав полімеру з постійною швидкістю на багатоканальний мундштук (фильеру). Розплав полімеру проходить через систему дрібних отворів мундштука і виходить звідти у вигляді безперервних і дуже тонких філаментів. При контакті з холодним повітрям відбувається миттєве затвердіння волокон, що виходять із фильер. Процеси охолодження та затвердіння можуть бути значною мірою прискорені при обдувке холодним повітрям. Вихідні з фільєр тверді мононитки намотуються на котушки. Важлива особливість, яку слід враховувати у процесі прядіння з розплаву, полягає в тому, що діаметр мононитки в значній мірі залежить від швидкості, з якою розплавлений полімер проходить через фильеру, і від швидкості, з якою мононитка витягають з фільєри і змотують на котушки.
Рис.18. Схематичне зображення процесу мокрого прядіння
1 - розчин полімеру; 2 - фільтр, 3 - дозуючий насос, 4 - багатоканальний мундштук; 5 - осадітель; 6 - свежеспряденное волокно; 7 - ванна для коагуляції і осадження; 8 - ванна для промивки; 9 - сушка; 10 - на котушку
26. Сухе прядіння
Велика кількість таких традиційних полімерів, як ПВХ або поліакрилонітрил, переробляють у волокна у великих масштабах у процесі сухого прядіння. Суть цього процесу показана на рис. 17. Полімер розчиняють у відповідному розчиннику з утворенням висококонцентрованого розчину. В'язкість розчину регулюють збільшенням температури. Гарячий в'язкий розчин полімеру продавлюють через фільєри, отримуючи, таким чином, тонкі безперервні цівки. Волокно з цих цівок утворюється при простому випаровуванні розчинника. Випаровування розчинника може бути прискорене шляхом обдування зустрічним потоком сухого азоту. Волокна, які утворюються з розчину полімеру, в кінці кінців, намотують на котушки. Швидкість прядіння волокон може досягати 1000 м / хв. Промислові ацетатцелюлозних волокна, отримані з 35%-ного розчину полімеру в ацетоні при 40 ° С, служать типовим прикладом одержання волокон методом сухого прядіння.
27. Мокре прядіння
При мокрому прядінні, як і при сухому, використовують сильно концентровані полімерні розчини, високу в'язкість яких вдається знизити підвищенням температури прядіння. Детально процес мокрого прядіння зображений на рис. 18. У процесі мокрого прядіння відбувається переробка в'язкого розчину полімеру в тонкі струнки при пропущенні через фільєри. Потім ці полімерні цівки потрапляють в коагуляционную ванну з осадителем, де і відбувається висаджування полімеру з розчину у вигляді тонких ниток, які після промивання, сушіння та ін збирають на котушках. Іноді в процесі мокрого прядіння замість безперервних ниток утворюються грудки, що відбувається в результаті обриву випливає з фільєри цівки під дією сил поверхневого натягу. Цього вдається уникнути при збільшенні в'язкості полімерного розчину. Коагуляція, яка є лімітуючою стадією мокрого прядіння, процес досить повільний, чим і пояснюється низька, порівняно з іншими, швидкість прядіння розчину, що дорівнює 50 м / хв. У промисловості процес мокрого прядіння використовують для отримання волокон з полиакрилонитрила, целюлози, віскозного волокна і т.д.
Рис.19. Схематичне зображення апарата для одновісного орієнтування
1 - невитягнутих нитка; 2 - зона витяжки, 3 - розтягувальна шпилька; 4 - витягнуте волокно
28.Одноосная орієнтація
У процесі прядіння волокон з полімерного розплаву або розчину макромолекули у волокні не орієнтовані і, отже, їх ступінь кристалічності порівняно низька, що небажаним чином відбивається на фізичних властивостях волокна. Для поліпшення фізичних властивостей волокна піддають операції, званої одноосной витяжкою, використовуючи розтягують апарати певного типу.
Основною особливістю апарату є наявність системи двох роликів А і В (рис.19), що обертаються з різними швидкостями. Ролик У обертається в 4-5 разів швидше ролика А. спряденной нитка послідовно пропускають через ролик А, розтягувальну шпильку 3 і ролик В. Оскільки ролик У обертається зі швидкістю більшою, ніж ролик А, волокно витягується під навантаженням, що задається шпилькою 3. Витяжка волокна здійснюється в зоні 2. Після проходження через ролик У витягнута полімерна нитка намотується на металеву бобіну. Незважаючи на те, що в процесі витяжки відбувається зменшення діаметра нитки, її міцнісні властивості в значній мірі поліпшуються внаслідок орієнтації макромолекул, паралельно осі волокна.
29. Подальша обробка волокон
Для поліпшення корисних властивостей волокон їх часто піддають додатковій спеціальній обробці: очищення, змащування, проклейке, фарбуванню і т.д.
Для очищення використовують мила та інші синтетичні миючі засоби. Очищення є не що інше, як видалення бруду й інших домішок з поверхні волокна. Мастило полягає в обробці волокон з метою захисту їх від тертя з сусідніми волокнами і грубими металевими поверхнями в процесі переробки. В якості змащувальних агентів в основному використовують природні масла. Змазування призводить також до зменшення статичної електрики, що накопичується на волокнах.
Проклейкою називають процес захисного покриття волокон. Як проклеивающих матеріалів для більшості волокон використовують полівініловий спирт або желатину. Проклейка дозволяє утримувати волокна в межах компактного пучка і забезпечує, таким чином, рівномірний якість. Перед фарбуванням тканини проклейку слід видаляти промиванням у воді.
Для фарбування волокна поміщають у розчин барвника, молекули якого проникають зазвичай лише в аморфні області волокна.
Волокна на основі целюлози або білків швидко адсорбують кислотні барвники, які легко зв'язуються з аміно-або гідроксильними групами полімерів. Процес фарбування синтетичних волокон, таких, як поліефіри, поліаміди або акрили, протікає набагато повільніше. Швидкість фарбування в цьому випадку вдається збільшувати підвищенням температури. Фарбування волокон на основі полівінілхлориду, поліетилену і пр. практично неможливо без введення в них активних абсорбційних центрів при кополімеризації та хімічному окисленні.