Условие задачи
Чем отличаются искусственные волокна от синтетических? Приведите примеры.
Решение
Дисциплина, к которой относится данная задача, – это текстильная химия (наука о материалах) или материаловедение с упором на текстиль. В этой области рассматриваются свойства, состав и способы производства волокон, их классификация и применение.
Ниже приведён подробный разбор задачи.
1. Определения и классификация
╪ Искусственные волокна (также называемые регенерированными) получают из натуральных полимеров, чаще всего целлюлозы, извлечённой из древесной массы, хлопковых линтеров или других растений. При этом натуральный материал сначала растворяют специальными химическими веществами, а затем вновь осаждают в виде волокон. Таким образом, из природного сырья получают волокна посредством химической обработки.
╪ Синтетические волокна получают полностью химическим путём в результате полимеризации мономеров, полученных из нефти или газа. В этом случае исходное сырьё не имеет природной структуры полимера, а формируется искусственно в реакторах посредством химических реакций – полимеризации или поликонденсации.
2. Основные отличия
─ Состав:
• Искусственные волокна состоят преимущественно из натуральной целлюлозы, подвергнутой преобразованию.
• Синтетические волокна состоят из синтезированных полимеров, таких как полиэстер, полиамид (нейлон), акрил и др.
─ Технология производства:
• Для искусственного волокна применяют процесс растворения натурального сырья (например, древесной целлюлозы) с последующим осаждением и формированием волокна.
• Синтетические волокна получают непосредственно в процессе химической полимеризации или поликонденсации, что позволяет контролировать длину цепей и свойства конечного материала.
─ Химические реакции (если говорить о синтетических волокнах):
• Например, при производстве нейлона 6,6 используют реакцию полиcondенса между гекаметилендиамином и адипиновой кислотой, которую можно условно записать как:
Нейлон 6,6: n(C₆H₁₄N₂ + C₆H₁₀O₄) → (C₁₂H₂₂N₂O₂)ₙ + 2nH₂O
Здесь видно, что в реакции выделяется вода (H₂O). В случае искусственных волокон подобного полимерного синтеза не происходит, так как основой является натуральная целлюлоза.
─ Свойства:
• Искусственные волокна зачастую обладают хорошей воздухопроницаемостью и способны хорошо к окраске, но при этом могут быть менее прочными и устойчивыми к механическим воздействиям.
• Синтетические волокна обладают высокой прочностью, износостойкостью и эластичностью, а также устойчивостью к химическим воздействиям, хотя чаще всего имеют худшие эколого-технологические показатели (например, их утилизация представляет проблему).
3. Примеры
╪ Примеры искусственных волокон:
• Реон (радио), вискоза, модал, лайоцелл.
╪ Примеры синтетических волокон:
• Нейлон, полиэстер, акрил, спандекс.
Таким образом, основное отличие между искусственными и синтетическими волокнами заключается в их исходном сырье и способе получения:
▸ Искусственные волокна получают путём химического преобразования натуральных материалов, в основном целлюлозы.
▸ Синтетические волокна создаются полностью химически, из веществ нефтехимического происхождения, посредством реакций полимеризации.
Это различие сказывается на их физико-химических свойствах, области применения и влиянии на окружающую среду.