А А КОНКИН

М.П.Зверев

Среди полимерных материалов большого внимания заслу­живает стсреорегулярный 'полипропилен и линейный полиэти - лен,- Широкая сырьевая база (этилен, пропилен), разработка новых методов синтеза регулярных полимеров, ценный ком­плекс физико-механических свойств полиолефинов предопреде­ляют благоприятные технико-экономические предпосылки для развития их производства и применения полученных на их ос­нове разнообразных изделий в различных отраслях народного хозяйства.

Полиолефины, особенно полипропилен, относятся к потен­циально возможным источникам сырья для производства син­тетических волокон. В течение последних лет ведущие фирмы Европы, США и Японии, производящие химические волокна, проявляют большой интерес к полипропиленовому волокну. Многие фирмы организовали опытное производство полипропи­ленового волокна и полиэтиленового моноволокна.

Возможность широкого развития производства полиолефи­новых волокон определяется изысканием путей их рациональ­ного использования для технических целей и для производ­ства товаров народного потребления.

В связи с большим интересом к полиолефиновым волокнам вполне целесообразно и своевременно издание книги, посвя­щенной этим волокнам.

В предлагаемой вниманию читателей книге рассмотрены способы синтеза и некоторые свойства полиолефинов, принци­пы получения волокна, а также физико-механические свойства и модификация полиолефиновых волокон.

По физико-химическим свойствам полиолефинов, особенно полиэтилена, имеется обширная научно-техническая литерату­ра. В данной книге авторы считали целесообразным уделить основное внимание рассмотрению только тех свойств, которые тесно связаны с процессом получения и свойствами волокна. К ним относятся деструкция и стабилизация полиолефинов, закономерности течения расплавов полимеров и физическая структура полиолефинов. Полиолефиновым волокнам присущи существенные недостатки, поэтому в книге излагаются наме­тившиеся пути модификации свойств волокон этой группы.

В главах, посвященных получению волокон, рассматрива­ются некоторые теоретические предпосылки процесса формова­ния волокна, методы формования, вытягивания, текстильной подготовки и термофиксации волокон.

Книга не лишена недостатков, и авторы заранее выражают благодарность читателям, которые выскажут свои критические замечания.

Главы I, II, IV и V написаны М. П. Зверевым; введение, главы III, VI и VII — А. А. Конкиным.

Авторы выражают благодарность докт. техн. наук К. Е. Пе - репелкину, канд. техн. наук Т. В. Дружининой, канд. хим. наук А. Я. Малкину и А. Р. Гантмахер за ряд полезных советов, учтенных авторами при работе над книгой.

Производство химических волокон развивается в течение последних лет чрезвычайно бурными темпами. За пять лет (1958—1963 гг.) мировое производство химических волокон увеличилось на 63,5% и в 1963 г. составило 4404 тыс. т. В ба­лансе текстильного сырья эти волокна занимают второе место (после хлопка). Объем производства химических волокон в 1964 г. составил 5576 тыс. г, а в 1965 г. предполагалось вы­работать 6341 тыс. т, в том числе синтетических волокон 2343 тыс. т.

Среди химических волокон по-прежнему превалирующее по­ложение занимают искусственные волокна, на долю которых приходится 70% продукции. Однако темпы роста производства синтетических волокон значительно опережают темпы роста производства искусственных волокон. Так, за период 1958— 1965 гг. производство искусственных волокон возросло в 1,35 ра­за, а синтетических в 3,2 раза. В отдельных странах в течение последних лет ежегодное увеличение производства синтетичес­ких волокон составляло 20—25%. Особенно бурно эта отрасль промышленности развивается в США, Японии, Англии и ФРГ. Уже в 1964 г. производство синтетических волокон в США со­ставляло 49,5% от общей выработки химических волокон, в Япо­нии— 38%, в Англии — 34,8%, в ФРГ — 32%. Объем производ­ства химических волокон в ведущих капиталистических странах за 1964 г. показан в табл. 1.

В СССР производство химических волокон особенно быстры­ми темпами начало развиваться после майского Пленума ЦК КПСС (1958 г.). За семь лет (1958—1965 гг.) объем производ­ства химических волокон возрос в 2,5 раза, в том числе синте­тических волокон в 6 раз, и в 1965 г. составил 407,8 тыс. т. За этот период введены в строй новые крупные заводы: Бала - ковский, Энгельский, Саратовский, Курский, Светлогорский, Ки - роваканский, Даугавпилский и др. Значительно расширены мощности действующих предприятий. Среднегодовые темпы прироста химических волокон составляют 13,6%, а синтетиче­ских— 29,5%.

ТАБЛИЦА 1

Производство химических волокон в ведущих капиталистических странах за 1964 г. (в тыс. т)

XXIII съезд КПСС наметил на пятилетие (1965—1970 гг.) широкую программу создания материально-технической базы коммунизма в нашей стране. В текущей пятилетке предусмат­ривается увеличение объема производства химических волокон в 2 раза с доведением в 1970 г. выпуска волокон до 780— 830 тыс. т. Как и в предыдущем семилетии, намечено преиму­щественное развитие производства синтетических волокон. За 5 лет предполагается увеличить производство синтетических во­локон в 3 раза, при этом удельный вес их в общем объеме производства химических волокон возрастет с 19% в 1965 г. до 33% в 1970 г. Применение химических волокон для произ­водства товаров народного потребления увеличится в 1,9 раза.

Следует отметить все возрастающее использование хими­ческих волокон для технических целей. Основным потребите­лем технического волокна (примерно 85%) является шинная промышленность. Синтетические волокна с успехом применя­ются для производства рыболовных сетей, разнообразных ре - зино-технических изделий, в качестве фильтровальных и элект­роизоляционных материалов, для изготовления спецодежды, технических сукон, крученых изделий и др. За последнее вре­мя значительно расширяется применение в различных отрас­лях техники волокон, обладающих специфическими свойства­ми. Большое внимание уделяется получению армированных пластиков с применением химических волокон, ионообменных тканей и волокон, обладающих бактерицидными свойствами, негорючих и термостойких волокон и др.

Дальнейшие исследования в области волокнообразующих полимерных материалов развиваются преимущественно в на­правлении модификации свойств и синтеза новых полимеров.

Наиболее перспективными являются физические, химичес­кие и термо-механические методы модификации полимеров и волокон, дающие возможность на основе доступного сырья (мономеров и полимеров) получать по существу новые типы волокон. Регулирование тонкой физической структуры в про­цессе переработки лолимера привело к созданию высокопроч­ного вискозного корда, полинозного волокна, высокопрочного медноаммиачного и ацетатного волокон. Структура, создавае­мая в процессе формования, оказывает большое влияние так­же на свойства синтетических волокон (полипропиленовое, капроновое и др.). Получение волокон из смесей или «сплавов» полимеров относится к одному из перспективных физических методов модификации свойств волокон.

К химическим методам модификации полимеров и волокон относятся методы привитой полимеризации, блокполимериза - ции, а также сополимеризации. Сополимеры уже давно приме­няются в технологической практике. Синтезу блок - и особенно привитых сополимеров начали уделять большое внимание в последние годы. Этот метод используется для получения воло­кон, обладающих специальными свойствами (негорючими, ионо­обменными, бактерицидными и др.).

Термо-механические методы модификации основаны на тепловой и механической обработке волокон, полученных из термопластичных полимеров. Изготовленные таким образом высокоэластические (типа эластик) и высокообъемные нити являются новым видом сырья, используемого в текстильной промышленности для получения разнообразных товаров широ­кого потребления.

Интенсивные исследования проводятся по синтезу новых во­локнообразующих полимеров и получению волокон. Особенно большая потребность испытывается в термостойких и тепло­стойких волокнах.

Из огромного числа новых волокнообразующих полимеров только немногие находят практическое применение для произ­водства синтетических волокон. К перспективным типам син­тетических волокон, появившимся за последние годы, относят­ся термостойкое и теплостойкое полиамидное волокно НТ-1, вы­сокоэластические каучукоподобные волокна, известные под на­званием' спандекс-волокон, и полипропиленовое волокно. Эти волокна производятся в опытном и полупромышленном мас­штабах.

Производство полиолефиновых волокон имеет благоприят­ные технико-экономические предпосылки. Сырьевая база (эти­лен, пропилен) для производства этих волокон по существу яз- ляется неограниченной, процесс ^получения волокна крайне

прост; волокна характеризуются достаточно высокими физи­ко-химическими показателями. Среди синтетических волокон полипропиленовое волокно должно быть одним из самых де­шевых.

Для изготовления полиолефиновых волокон могут быть при­менены полиэтилен высокого, среднего и низкого давления, изотактический полипропилен, сополимеры этилена и пропи­лена, поли-4-метил-пентилен-1, изотактический полистирол. Од­нако в полупромышленном масштабе вырабатывается только полиэтиленовое и полипропиленовое волокно. Для других по­лиолефинов показана принципиальная возможность получения волокна, но целесообразность практического использования этих полимеров пока не ясна, так как в одних случаях исход­ные мономеры имеют относительно высокую стоимость, а по­лученные из соответствуюших полимеров волокна не обла­дают заметным преимуществом перед пропиленовым волокном, в других случаях получаются волокна недостаточно высокого качества.

Исходным сырьем для получения полиолефиновых волокон служит полиэтилен низкого и высокого давления и изотакти­ческий полипропилен. За короткий срок во многих странах освоено производство изотактического полипропилена и линей­ного полиэтилена (табл. 2).

В нашей стране полиэтилен высокого и низкого давления производится в больших количествах, а полипропилен в опыт­но-промышленном масштабе, но в ближайшее время намечен пуск промышленного производства полипропилена.

Волокно из разветвленного полиэтилена (полученного при высоком давлении) начали вырабатывать около 20 лет тому назад. Вследствие наличия разветвлений в цепи, снижающих степень кристалличности полимера, волокно из этого полимера обладает сравнительно невысокими механическими показате­лями, поэтому объемы его производства невелики. В связи с разработкой Циглером и Натта новых каталитических систем цепной полимеризации стало возможным получение линейного полиэтилена, используемого для получения волокон. Волокно из линейного полиэтилена (полученного при низком давлении) в отличие от волокна из разветвленного полимера имеет боль­шую прочность и не уступает по этому показателю большинству синтетических волокон.

Полиэтиленовое волокно вырабатывается во многих стра­нах. Его получают исключительно в виде моноволокна (жил­ки) диаметром 0,2—0,8 мм. В последнее время показана также возможность получения филаментного и штапельного полиэтиленового волокна.

С момента разработки метода синтеза изотактического по­липропилена и организации его производства большинство ве­дущих фирм начало проводить исследования по получению во­локна на его основе. В настоящее время полипропиленовое волокно во многих странах вырабатывается в полупромышлен­ном масштабе. Так, например, в Италии за первое полугодие 1963 г. было выпущено 1982 т, а во втором полугодии 1964 г.— 2912 т полипропиленового волокна. В США за 1963 г. выра­ботано 11,6 тыс. т, в Японии 11,7 тыс. т (в том числе около 5 тыс. т полиэтиленового) полиолефиновых волокон.

Полипропиленовое волокно вырабатывается в широком ассортименте: моноволокно, филаментные нити и штапельное волокно. Моноволокно обычно имеет диаметр 0,2—0,8 мм, фи­ламентные нити выпускают с метрическим номером, изменяю­щимся в пределах от 0,6 до 150, и штапельное волокно с мет­рическим номером от 600 до 6000. В 1962 г. в США полипро­пиленовое волокно в основном потреблялось в виде моново­локна; в Италии, видимо, в сравнительно больших количест­вах выпускается штапельное волокно.

В настоящее время в СССР и за рубежом проводятся науч­но-исследовательские работы по дальнейшему усовершенство­ванию технологического процесса получения полиолефиновых волокон, выявляются рациональные пути использования ново­го вида волокна для технических целей и для изготовления из­делий широкого потребления. Это является необходимой пред­посылкой для создания крупного промышленного производства полиолефиновых волокон.