¿Cuál es el papel de los sucesivos nacimientos de fibras sintéticas?
Síntesis y producción de nailon
El nailon fue la primera fibra sintética y fue fabricada por científicos estadounidenses y británicos. También lo llamamos nailon. Es un compuesto de poliamida y su estructura molecular contiene el mismo enlace amida, por lo que también se le llama fibra de poliamida.
Tradicionalmente, para distinguir los tipos de fibras de poliamida, se suelen añadir algunos números arábigos después de la poliamida o el nailon, como la poliamida 6, la poliamida 66 o el nailon 66, para indicar la producción de esta fibra. Número de átomos de carbono contenidos en la molécula de monómero. Por ejemplo, la poliamida 6 o nailon 6 se polimeriza a partir del monómero caprolactama con 6 átomos de carbono, y la poliamida 66 o nailon 66 se polimeriza a partir de hexametilendiamina H2N(CH2)6NH2 con 6 átomos de carbono y se forma polimerizando átomos de carbono del ácido adípico HOOC. (CH2)4COOH.
El nailon 66 fue sintetizado en 1935 por científicos estadounidenses y británicos dirigidos por el químico estadounidense Carlos en el laboratorio de DuPont.
No empezaron fabricando fibras sintéticas. 1928 Carrozes fue contratado por DuPont. En aquel momento, en Alemania había un intenso debate sobre la teoría de los compuestos poliméricos propuesta por el químico orgánico Taudinger. Karozes apoyó el punto de vista de Staudinger y estaba decidido a demostrar la exactitud de esta teoría mediante experimentos, por lo que llevó a cabo la agregación de diversas sustancias. En 1930, Carothers utilizó etilenglicol HO(CH2)2OH y ácido sebácico HOOC(CH2)8COOH para realizar la policondensación y obtener poliéster. Cuando Hill, colega de Karozes, sacó el poliéster fundido del reactor con una varilla agitadora, descubrió que se estiraba como un hilo y que los filamentos fibrosos podían seguir estirándose después del enfriamiento, alcanzando su longitud original varias veces. Después del estirado en frío, la resistencia y elasticidad de la fibra aumentan considerablemente. Este fenómeno los llevó a darse cuenta de que esta propiedad puede tener valor práctico y que este polímero fundido puede usarse para hilar fibras. También examinaron una variedad de compuestos de poliéster. Debido a que los poliésteres estudiados en ese momento eran todos polímeros formados por la condensación de ácidos grasos y alcoholes grasos, se hidrolizaban fácilmente, sus puntos de fusión eran inferiores a 100°C y eran fácilmente solubles en solventes orgánicos, por lo que no eran adecuados. para uso en fibras textiles. Entonces recurrieron a la investigación sobre compuestos de poliamida.
A lo largo de varios años, Karozes y sus colegas prepararon varias poliamidas a partir de diferentes reacciones de policondensación de diaminas y diácidos, y sus propiedades no eran las ideales. En 1935 sintetizaron poliamida a partir de pentametilendiamina y ácido sebácico. Los resultados muestran que la resistencia y elasticidad de las fibras fabricadas con esta poliamida superan a las de la seda y no son fáciles de absorber agua y disolver. Sin embargo, el punto de fusión aún es bajo y las materias primas utilizadas son caras, por lo que son caras. todavía no es apto para la producción comercial. Después de condensar y polimerizar la hexametilendiamina y el ácido adípico para formar poliamida, también se colocaron en el gabinete de almacenamiento y se seleccionaron después de una prueba de tracción en frío. Es insoluble en disolventes comunes y tiene un punto de fusión de hasta 263°C.
Después de que esta poliamida fuera identificada como material para la fabricación de fibras sintéticas, no se pudo llevar a la producción industrial por problemas de materia prima. Debido a que las materias primas para fabricar este polímero son hexametilendiamina y ácido adípico, en ese momento solo se fabricaba en el laboratorio. En 1936, R. Williams, químico de DuPont, creó un nuevo catalizador para convertir el fenol en ácido adípico y producir hexametilendiamina a partir de ácido adípico. De este modo, la materia prima es únicamente fenol, que puede proceder del alquitrán de hulla.
El 27 de octubre de 1938, el presidente de DuPont, Justin, anunció el establecimiento de una planta de producción a gran escala en Seaford, Delaware. La fábrica inició operaciones en junio de 1939+0.
Durante la producción, la masa fundida de poliamida se extruye uniforme y cuantitativamente por los orificios de la hilera mediante una bomba dosificadora para formar una fina corriente de moco, que se enfría y se solidifica en el aire en largos filamentos. Esto crea un nuevo método de hilado por fusión para fibras sintéticas, diferente del método de hilado en solución utilizado en fibras sintéticas. El método de hilado en solución consiste en disolver el polímero formador de fibras en un disolvente apropiado para formar una solución de hilado viscosa y luego extruir la solución viscosa de forma cuantitativa y uniforme fuera de la hilera y solidificarse en fibras en otra solución o aire. El método de hilado por fusión es relativamente simple, pero por supuesto requiere que el polímero de fibra sintética no se descomponga a altas temperaturas y tenga suficiente estabilidad.
Los productos Nylon 66 eran originalmente cepillos. En febrero de 1939, las medias tejidas con él se exhibieron en la Exposición Internacional Kinmen en los Estados Unidos. En abril de 1939, se exhibió en la Feria Mundial de Productos Básicos de Nueva York; en octubre de 1939, se lanzó a la venta al público en la sede de DuPont Company en Delaware, EE. UU., el 24 de octubre, causando sensación. La caótica situación en ese momento obligó a los órganos de seguridad pública a enviar fuerzas policiales para mantener el orden.
En mayo de 1940, se vendió en todo Estados Unidos y se consideró un tesoro raro, y la gente se apresuró a comprarlo.
No fue hasta 1945 que el nailon 66 se empezó a tejer paracaídas, cuerdas para neumáticos de aviones, uniformes militares y otros productos militares. Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo fue muy rápido y los productos aparecieron de innumerables formas, desde medias y ropa hasta alfombras y redes de pesca.
Las propiedades destacadas del nailon son su alta resistencia, buena elasticidad y buena resistencia al desgaste. Su resistencia es de 2 a 3 veces mayor que la del algodón y su resistencia al desgaste es 10 veces mayor que la del algodón y 20 veces mayor que la de la lana. También es resistente a la corrosión y a las infestaciones de insectos, y es liviano, pero tiene poca retención de forma y se deforma fácilmente, su resistencia al calor también es pobre y su resistencia a la luz no es lo suficientemente buena;
DuPont inició una investigación básica sobre compuestos poliméricos, que duró varios años y costó 22 millones de dólares. En este trabajo participaron 230 científicos y técnicos. Al final, obtuvimos productos que beneficiaron a la humanidad y recibimos enormes recompensas. Es una pena que Carlo Zeiss, el inventor del nailon 66, no viera su aplicación práctica. Sufriendo de depresión mental, se suicidó bebiendo jugo de limón mezclado con cianuro de potasio en una habitación de hotel en Filadelfia, EE. UU., el 29 de abril de 1937. Tenía 41 años.
Al mismo tiempo que aparecía el nailon 66 en Estados Unidos, en 1937, químicos alemanes encabezados por Schrack sintetizaron el nailon 6, que es un polímero de caprolactama. Se puso en producción industrial en 1939 y en producción en masa en 1941.
Mientras tanto, Rusia produjo nailon 7, un polímero de heptalactama con un átomo de carbono más que la caprolactama. Francia produce nailon 1010, que se polimeriza a partir de decilamina H2n (CH2) 10nh2 con 10 átomos de carbono y ácido sebácico HOOC(CH2)8COOH con 10 átomos de carbono. De acuerdo con las condiciones nacionales de China, el personal científico y tecnológico chino también utilizó aceite de ricino como materia prima para fabricar nailon 1010. En la actualidad, las principales variedades de fibras de poliamida producidas en mi país son el nailon 66 y el nailon 6.
Síntesis y producción de fibra de poliéster
Tras la síntesis de la fibra de poliamida, se abrió el camino a las fibras sintéticas y se impulsó una serie de fibras sintéticas como el poliéster.
El éster es un compuesto de ácido carboxílico orgánico y alcohol, y el poliéster es un polímero de éster con un grupo éster en la estructura molecular.
Antes de fabricar fibras de poliamida, Carrozes realizó una reacción de policondensación con ácido sebácico y etilenglicol para obtener poliéster. Se descubrió que tenía las propiedades de las fibras de hilado, pero se abandonó debido a su fácil hidrólisis, bajo punto de fusión y fácil solubilidad en disolventes orgánicos, y en su lugar se desarrolló la poliamida.
Winfeld, un químico británico, participó en el desarrollo de fibras sintéticas por parte de Carroz. Se dio cuenta de que para convertirse en un polímero para fibras textiles industriales, debía tener un alto punto de fusión y ser capaz de resistir los efectos de los agentes atmosféricos. productos químicos y disolventes y tienen una estructura muy lineal. Después de regresar al Reino Unido, él y el químico Dixon seleccionaron etilenglicol (CH2OHCH2OH) y ácido tereftálico (HOOCC6H4COOH) para una reacción de policondensación, que tuvo éxito en 1939. El ácido tereftálico tiene una estructura más linealmente simétrica que el ácido ftálico y la presencia de anillos de benceno en las moléculas del polímero puede aumentar el punto de fusión del producto.
En 1943, la británica Imperial Chemical Industries Company instaló una fábrica en Jacques Wilton con el nombre comercial "poliéster". En 1953, la empresa estadounidense DuPont obtuvo una patente y construyó una fábrica para la producción. El nombre del producto "Dacron" se transliteró como "Dacron" y se hizo popular.
Mi país comenzó a estudiar la producción de monómeros de poliéster en los años 50, e inició su producción a principios de los 70, con el nombre comercial poliéster.
El poliéster tiene mejor estabilidad térmica que el nailon. Como fibra textil, el poliéster se caracteriza por una buena resistencia a las arrugas y una buena retención de la forma. La ropa hecha de poliéster es nítida, sin arrugas, de apariencia hermosa, buena resistencia y tiene una resistencia al impacto 4 veces mayor que la del nailon. Pero la desventaja es que tiene una baja higroscopicidad y la ropa tejida con él se siente congestionada, se carga fácilmente con electricidad estática y se contamina fácilmente.
Síntesis y producción de fibra acrílica
Después del poliéster apareció la fibra acrílica. DuPont desarrolló con éxito la fibra acrílica a principios de la década de 1940. En 1942, se enviaron muestras experimentales al gobierno de los EE. UU. para uso militar; en 1945, se puso en producción de prueba la fibra acrílica y en 1948 se produjo oficialmente con el nombre comercial (Olun);
Es un polímero de acrilonitrilo (CH2CHCN).
Esta fibra tiene una solidez a la luz especial y superior. Originalmente se utilizaba para fabricar toldos, toldos para coches, etc. Posteriormente se descubrió que sus propiedades eran muy similares a las de la lana, y se mezclaba con lana como sustituto de la lana, por lo que se la denominó lana sintética o lana artificial.
Las fibras acrílicas que se ven en el mercado no están polimerizadas a partir de acrilonitrilo, sino que suelen polimerizarse a partir de tres monómeros. Son el cloruro de vinilo (CH2CCl), el cloruro de vinilo (CH2 ccl 2) y el cianuro de vinilo CH2CC(CN)2. Agregar cloro a la composición proporciona protección contra incendios.
La producción de fibras acrílicas en China se inició a mediados de los años 60. En la actualidad, la producción y la calidad de la fibra acrílica han mejorado considerablemente.
La síntesis y producción del vinilón
Otra fibra sintética es el vinilón o simplemente vinilón, transliteración. Este término fue propuesto por químicos japoneses, porque ellos desarrollaron con éxito el vinilon.
Vinilo es el nombre comercial del polivinilacetal y es un producto del polivinilacetal.
El alcohol polivinílico no polimeriza con el monómero de alcohol vinílico (CH2CHOH). Debido a que la sustancia química alcohol vinílico es muy inestable, se reorganizará formando acetaldehído.
Para obtener alcohol polivinílico se disuelve acetato de polivinilo en metanol y se añade hidróxido de sodio para la alcohólisis.
El acetato de polivinilo es un polímero de acetato de vinilo. El acetato de vinilo está hecho de acetileno.
En 1924, los químicos alemanes Hermann y Heller produjeron por primera vez alcohol polivinílico. En 1931 dominaron la tecnología de hilado de fibras a partir de polietileno. Sin embargo, la ropa hilada con esta fibra no se puede lavar con agua si está sucia, pero desaparecerá después del lavado porque es soluble en agua. Esto se debe a que hay muchos grupos hidroxilo hidrofílicos (-OH) en la cadena larga del alcohol polivinílico, por lo que sólo se puede utilizar en ocasiones especiales, como las suturas quirúrgicas de los cirujanos.
Hasta 1939, el profesor Ichiro Sakurada del Departamento de Química de la Universidad de Kioto, el estudiante graduado coreano Lee Seung-ki del Instituto de Química Aplicada de la Universidad de Kioto y el Dr. Jiangying Yano del Instituto Textil de las Llanuras Centrales. investigaron y propusieron conjuntamente el método de acetalización, convirtiéndola en una fibra con buena resistencia al agua.
La acetalización utiliza formaldehído para condensar formaldehído con los grupos hidroxilo de las moléculas de cadena larga del alcohol polivinílico.
La acetalización no puede "devorar" todos los grupos hidroxilo. Al mismo tiempo, se descubrió que cuando el grado de acetalización es muy alto, el rendimiento de la fibra no es ideal. El grado de acetalización es generalmente del 30% al 35%, por lo que se retiene una cierta cantidad de grupos hidroxilo hidrófilos. La larga cadena de la fibra, lo que hace que el vinilon tenga mayor higroscopicidad que otras fibras sintéticas.
De 1941 a 1942, las empresas japonesas Nakahara Textile Company y Kuratomi Silk Company construyeron plantas piloto con una producción anual de 150 toneladas y 60 toneladas respectivamente. Fueron archivadas después de la Segunda Guerra Mundial y no se industrializaron hasta después de la guerra. .
Mi país comenzó a investigar, diseñar, fabricar e instalar la primera fábrica de vinilón en 1957, y fue oficialmente terminada y puesta en producción en 1964.
El vinilo tiene buena resistencia a la corrosión del agua de mar y es adecuado para redes de pesca y cuerdas utilizadas en operaciones en alta mar. Debido a que la higroscopicidad del vinilon es similar a la del algodón y su apariencia es similar a la fibra de algodón, también se le llama algodón artificial. Se mezcla con algodón y se utiliza para coser ropa interior, sábanas, edredones, manteles y cortinas.
Tanto el polipropileno como el policloruro de vinilo son plásticos y fibras sintéticas, también conocidas como fibra de polipropileno y fibra de cloro.