Производство волокна нитрон. Сырьем для производства этого волокна
служит акрилонитрил, синтезируемый из пропилена и аммиака или ацетилена
и синильной кислоты (первый метод является более экономичным).
Акрилонитрил полимеризацией превращается в смолу полиакрилонитрил с
молекулярным весом 40 000—60 000. Образующуюся смолу растворяют при
нагревании в особом растворителе— диметилформамиде и получают прядильный
раствор, из которого формуют волокно нитрон.
Формование волокна из раствора может быть осуществлено сухим и мокрым
способами. Сухим способом получают только филаментные нити. Мокрым
способом можно получать как филаментные нити, так и штапельные волокна.
В Советском Союзе в основном вырабатывается штапельное нитроновое
волокно. Формование волокна осуществляется продавливанием прядильного
раствора через отверстия фильер. Число отверстий в фильере при
формовании штапельного волокна от 3000 до 12 000. Скорость формования
3—6 м/сек.
Выходящие из фильеры струйки попадают в осадительную ванну с водным
раствором диметилформамида. При этом растворитель из струек прядильного
раствора переходит в водный раствор и струйки затвердевают, превращаясь
в нити.
Свежесформованное волокно всегда бывает хрупким, и поэтому для придания
ему пластичности его после предварительного прогрева вытягивают на
400—1200% при температуре 100—150° С. При этом макромолекулы
ориентируются вдоль оси волокна, возрастают межмолекулярные связи,
волокно становится прочным и эластичным.
Затем волокно подвергают термофиксации с целью
повышения его теплостойкости и снижения усадочности. Далее жгуты
гофрируют и режут на штапельки определенной длины (от 35 до 150 мм). По
внешнему виду штапельное нитроновое волокно трудно отличить от
высококачественной шерсти, а филаментные нити напоминают натуральный
шелк. Нити — гладкие с гантелеобразной формой поперечного сечения (см.
рис. 7,д).
Свойства нитроновых волокон. Нитроновые волокна характеризуются низкой
гигроскопичностью, что ограничивает применение этих волокон для бельевых
изделий; хорошей устойчивостью к действию воды (в воде не набухают и не
дают усадки); высокими тепло- и светостойкостью, низкой
теплопроводностью.
По теплостойкости нитрон превосходит все карбоцепные волокна и не
уступает лавсану. Если волокно подвергнуть прогреву при температуре 200°
С в течение не менее 60 ч, то оно чернеет и приобретает особо высокую
теплостойкость. Такое волокно, называемое «черный нитрон», может
выдержать прогрев до 600—800° С, не разрушаясь и сохраняя определенную
прочность и эластичность, что очень важно для изготовления специальной
одежды.
По светостойкости нитрон превосходит все известные в настоящее время
волокна, за исключением фторлона. Если подвергнуть нитрон воздействию
светопогоды в течение года, то оно понизит прочность на 20%, в то время
как прочность хлопка за этот период снизится на 95%.
Хемостойкость нитрона недостаточна высокая, так при действии 5—20%-ного
раствора едкого натра в течение более 8 « волокно полностью разрушается.
При действии концентрированных растворов щелочей и серной кислоты
происходит омыление нитрильных групп, сопровождаемое деструкцией
макромолекул. К действию средних и слабых растворов щелочей и кислот, а
также к действию большинства органических растворителей нитрон устойчив.
Нитрон устойчив и к разрушительному действию плесени и микроорганизмов,
не повреждается молью.
Нитрон обладает также особо высокой устойчивостью к ядерным излучениям
(в два раза выше устойчивости полиамидных и в четыре раза выше
устойчивости вискозных волокон).
Прочность нитроновых волокон хорошая, примерно как у хлопка, но ниже,
чем у полиамидных и полиэфирных волокон. При намокании волокна прочность
почти полностью сохраняется. Нитрон имеет хорошую растяжимость и высокую
упругость. Изделия из него после стирки сохраняют свою форму, плиссе, не
требуя утюжки. По устойчивости плиссировки нитрон и лавсан стоят на
первом месте. Если их способность сохранять плиссированные складки в
изделиях принять за 100%, то устойчивость плиссировки у изделий из
шерсти составит 25%, из ацетатного шелка —20%, из вискозного шелка — 5%.
По стойкости к истиранию нитрон значительно
уступает полиамидным, полиэфирным и другим карбоцепным волокнам, а также
искусственному шелку и хлопку. Поэтому для чулочно-носочных изделий
нитрон не используется.
Нитроновое волокно трудно окрашивается, что является его существенным
недостатком. Себестоимость этого волокна значительно ниже себестоимости
полиамидных и полиэфирных волокон.
Нитроновое волокно используется в чистом виде для изготовления
высокообъемной пряжи, из которой вырабатываются шерстеподобные
трикотажные изделия (свитеры, жакеты, шарфы и т. д.), напоминающие
изделия из ангорской шерсти, а также шерстеподобные ткани для платьев,
юбок и костюмов.
Широкое применение находит нитрон в смеси с шерстью для производства
верхнего трикотажа и различных тканей. Кроме того, нитрон применяется
для изготовления искусственного меха, брезентов, гардин и для
технических целей.
Модифицированные полиакрилонитрильные волокна. Наличие у волокна нитрон
таких недостатков, как плохая окрашивае-мость и низкая устойчивость к
истиранию, привели к созданию целого ряда сополимеров на основе
акрилонитрила с другими мономерами. Из наиболее распространенных
сополимеров с преобладающим содержанием акрилонитрила можно назвать
следующие: нитрон М, нитрон А (креслан — США), нитрон В (акрилан — США),
зефран (США).
Нитрон М. Это волокно формуется из сополимера, полученного из
акрилонитрила (92%), метилакрилата (6,3%) и итаконовой кислоты (1,7%).
Процесс сополимеризации протекает при растворении указанных выше
компонентов в концентрированном водном растворе роданистого натрия,
который является также растворителем образующего сополимера. В этом
случае сразу же в результате сополимеризации получается готовый
прядильный раствор, что позволяет одновременно с сополимеризацией
осуществлять процесс формования волокна по мокрому способу с применением
фильер, содержащих до 40 000 отверстий.
Полученное штапельное волокно отличается рыхлостью структуры и наличием
функциональных групп, что обусловливает лучшую окрашиваемость этого
волокна. Кроме того, это волокно имеет лучшую эластичность и
устойчивость к истиранию; остальные свойства его такие же, как у чистого
полиакри-лонитрильного волокна.
Нитрон А. Это волокно формуется из двойного сополимера, состоящего из
акрилонитрила (95%) и метилакрилата (5%)- Оно хорошо окрашивается,
гигроскопичность его несколько больше, чем у полиакрилонитрильного
волокна (2,5%), хемостойкость несколько меньше, прочность ниже (22—25
км), меньше эластичность (примерно в 1,5 раза). Нитрон А имеет
малую тепловую усадку. Используется он, как и
обычный нитрон, а также в смеси с высокоусадочным волокном для получения
высокообъемной пряжи.
Нитрон В. Это волокно формуется из тройного сополимера, состоящего из
акрилонитрила (85%),винилацетата (8%) и винилпиридина (7%). Оно хорошо
окрашивается, гигроскопичность его несколько ниже (1,3%), также
несколько меньше хемостойкость и прочность в мокром состоянии (80%).
Нитрон В обладает большой тепловой усадкой (19—24,5%), что широко
используется при изготовлении высокообъемной пряжи.