Условие задачи
Чем отличаются искусственные волокна от синтетических?
Решение
Дисциплина, к которой относится данная задача, — это материаловедение (в частности, текстильная наука) с элементами химии полимеров. Решение задачи требует знания состава волокон, их происхождения, способов получения и основных свойств.
1. Общее подразделение волокон
В текстильной промышленности волокна делятся на три основные группы:
• Натуральные – полученные непосредственно из природных источников (например, хлопок, шерсть);
• Искусственные (или регенерированные) – полученные из природного сырья с помощью химико-механических процессов;
• Синтетические – получаемые полностью химическим синтезом из мономеров, зачастую на основе нефтепродуктов.
2. Искусственные волокна
• Происхождение сырья: Основной компонент искусственных волокон — натуральная целлюлоза, извлекаемая из древесины, хлопка или других растений.
• Технология изготовления: Целлюлозу растворяют с применением химических веществ (например, щелочей и различных реагентов), получая раствор. Затем этот раствор преобразуют в волокна посредством процесса, называемого «искусственным прядением» – раствор экструдируется через мельчайшие отверстия (фибриньеры) в контрольной зоне, где происходит формирование волокна.
• Пример: Вискоза. Формула целлюлозы, из которой получают волокна, выглядит так: (C₆H₁₀O₅)ₙ, где n – число повторяющихся звеньев.
• Свойства: Эти волокна по составу близки к натуральным, обладают хорошей гигроскопичностью (поглощением влаги), но часто уступают синтетическим в прочности и устойчивости к износу.
3. Синтетические волокна
• Происхождение сырья: Сырье полностью химического происхождения, обычно получаемое из нефтепродуктов.
• Технология изготовления: Синтетические волокна создаются путём полимеризации мономеров, где происходит формирование длинных цепей полимеров. Процесс контролируется с использованием химических реакций, например, поликонденсации или радикальной полимеризации.
• Примеры: Нейлон, полиэстер (политерефталат) и акрил.
• Свойства: Синтетические волокна, как правило, обладают высокой прочностью, устойчивостью к истиранию, низкой гигроскопичностью и специфическими характеристиками (например, термостойкостью или эластичностью), что позволяет использовать их в различных сферах текстильной промышленности.
4. Основные отличия
• Сырьё. Искусственные волокна получают из натуральной целлюлозы, которая затем химически перерабатывается, а синтетические создаются из химически синтезированных мономеров.
• Технология получения. Для искусственных волокон характерно растворение и последующее восстановление природного полимера, тогда как синтетические волокна образуются непосредственно в ходе химической полимеризации.
• Свойства готовых волокон. Искусственные волокна обычно ближе по ощущениям к натуральным (хорошая воздухопроницаемость, гигроскопичность), а синтетика – более устойчива к механическим воздействиям, химическим веществам и имеет особенности в уходе и применении.
Вывод: Искусственные волокна отличаются от синтетических прежде всего источником сырья и способом получения. Искусственные волокна изготовлены из натуральной целлюлозы с последующим химическим преобразованием, в то время как синтетические волокна получаются полностью химическим синтезом из мономеров, зачастую на основе нефтепродуктов.