Химиялық талшықтардың даму тарихы, классификациясы, түрлері мен қолданылу.

Жасанды талшықтар алу мүмкіндігін бірінші болып XVII ғасырда ағылшын Р.Гук айтқан еді, бірақ өнеркәсіпте жасанды жібек XIX ғасырда ғана алынды.

Целлюлозалық талшықтардан ең бірінші нитратты жібек (1890 ж.), кейін- мыс-аммиакты және вискозды жібектер алынды. Ацетатты жібек бірінші дүниежүзілік соғыстың соңына қарай алынды. Россиядағы вискозды жібек шығару жөніндегі бірінші завод Мытищиде салынды.Ол 1913 жылы 136 т вискоза талшығын өндіру химиялық заводтарда алынады. Химиялық талшықтар жүнге қарағанда 100 есе көп пайдаланылады.

Химиялық талшықтар жасанды және синтетикалық болып бөлінеді. Ағаш целлюлозасы, мақтаның қалдығы, шыны, металдар және басқалар жасанды талшықтар өндірудегі шикізат болып табылады. Синтетикалық талшықтар шикізатын өндірудің бастапқы азығы болып газ және тас көмір мен мұнай өңдеуден шыққан өнімі алынады.

Жасанды талшықтардың химиялық құрамы оларды алатын бастапқы табиғи шикізаттың құрамымен бірдей. Синтетикалық талшықтар синтездің химиялық реакциясы нәтижесінде, яғни төменгі молекулалы заттардың молекулаларын ірілендіру және оларды жоғарғы молекулалық қосындыларға айналдыру нәтижесінде алынады. Мұндай талшықтар дайын күйінде табиғатта болмайды.

Химиялық талшықтарды өндіру процесі үш кезеңді қамтиды: жіп алынатын ерітінді дайындау, талшықты қалыптастыру және оны өңдеу.

Фильерлер құнды металдардан жасалынады. Фильерден шыққан жиі ерітіндісінің сорғаламасы суып қатады да, жіпке айналады. Ерітіндіден жіп алғанда оның қатуы не сулы ортада (бұл сулы әдіс деп аталынады) немесе ыстық ауа ұрып тұрған құрғақ ортада (мұны құрғақ әдіс дейді) болады.

Құрама тоқыма жіптерді өндіргенде фильердің тесіктерінің конфигурациясы күрделі фильерлерді пайдаланады.

Штапель талшықтарын өндіргенде фильердің тесіктерінің саны 40000-ға дейін жетеді. Әр фильерден ширатылған талшықтар алынады. Ширатпаларды лента қылып біріктіреді де сығып, кептіріп, керекті ұзындықпен буда-буда қылып кеседі. Әдетте кесуді тоқыма кәсіпорындарында жүргізеді. Сонымен, қысқа химиялық талшықтары штапельдік деп атайды. Штапель талшықтардың аты негізгі талшықтардың атына да таралған: штапельдік капрон, штапельді лавсан, штапельді нитрон, т.б. Бұйраланған штапель талшықтарын алу үшін ленталарды кескенге дейін гофрилейді. Қыздырылған металл тақталар қысымымен талшықтар бұйраланады. Штапель талшықтарды жіпке айналдыру неттек өзін, не табиғи талшықтармен қосып иіреді. Штапель талшықтардың ұзындығы 4 см-дан 30 см-ға дейін болады және бірге иірілетін табиғи талшықтардың ұзындығына сәйкес келуі тиіс. Талшықтың ассортиментін кеңейту және жақсарту жаңа талшық түзетін полимерлерді жасаумен қатар бұрынғы бар химиялық талшықтарды жетілдіру арқылы да, іске асады.

Бұл жетілдіру физикалық (құрылымды) және химиялық болады.

Физикалық жетілдіру полимерлерді құратын макромолекулалардың құрылымын әдейі өзгертуге байланысты: макромолекулалардың ұзындығын, бағдарын өзгертеді, араларына басқа заттар енгізеді.

Химиялық жетілдіру – талшық түзетін полимерлердің химиялық құрамын жарым-жартылай өзгерту, жетілдірудің нәтижесінде қасиеті басқа жаңа талшықтар алынады.

дамыды.

30 жылдары казейн ақуыздарынан талшықтарды кішкене көлемде өндіріле бастады. Мұндай талшықты тұңғыш рет XX ғасырдың басынада Германияда Тодтенхауп тапқан. Бірақтан, оның өндірістік қолданылуы 1935 жылдары Италян зерттеушісінің А.Феретидің жұмыстарынан кейін қосыла бастады. Кейінен басқа материалдардың ақуыздарына талшық алына басталды. Мысалы, зейнен, жер жаңғағына (арахис) және т.б.

Жасанды талшықтарды өндіруде елеулі қозғалыс болып, синтетикалық талшықтардың пайда болуы болды. Талшықтарды өндіру жаңа шикізаттық база - әр түрлі синтетикалық заттардың пайда болуымен дами бастады. Бұл қасиетті әр түрлі талшықтарды, қасиеттердің көрсеткіштерінің түрін табиғи полимерге қарағанда өзгерту оңай жүреді. 30 жылдардың ортасында құрамында хлоры бар, винилді қосылыстар аздаған көлемде дами бастады. Одан соң полиамидті талшықты найлонды 1939 жылдары өндірістікте қолдана бастады. 30 жылдардың соңына жақын көптеген елдерде полиамидті синтездеуді зерттеу жұмыстары басталды. 1938 жылы неміс ғалымы П.Шлак поликапролактамды алды.

Полиамидті талшықтардың жоғары механикалық қасиеттері және сонымен қатар көптеген артықшылықтары, шикізатты алудың арзан түсуі, оның көп елдерде қолдануына алып келді.

40 жылдарда Д.Уинфилд және Д.Диксон ағылшын ғалымдары полиэфирлі талшықты өндірудің бастамасын салып кетті. 1951 жылдан бастап, Англияда, одан кейін басқа елдерде полиэтилентерефталатты талшықты өндіріске қосу қолға алына басталды. КСРО – да бұны лавсан деп атады. Басында полиэфирлі талшықтар өндірісі жай дамыды. Синтетикалық талшықтардың ішінде полиамидті талшықтар тез дамыды. Бірақтан полиэфирлі талшықтардың дамуы мен оны текстиль өндірісіне терең енуімен, оның кейбір артықшылығы байқалды. Ол оның жоғары температураға тұрақтылығы, құрылысының кейбір күштерге тұрақылық қасиеттері артықшылығы болды.

КСРО – да негізігі полимерді алу жұмыстары 1949 жылдары В.В.Коршаков басқаруымен жүргізілді, ал 1956 жылдары жіптерді және талшықтарды өндірістік шығару қолға алынды.

30 жылдардың ортасынан бастап, 25 жыл бойы, карбо тізбекті полимерлерден синтетикалық талшықтарды алу жұмыстары жүргізілді. Зерттеулер барысында хлор құрамды винилді және полимерлі винилді ацетатты байланыстар және сополимерлерге хлорланған полимерлерге көп көңіл бөлінді. Зерттеушілерді бұл полимерлердің арзандығыжәне оңай табылатындығы, жақсы хемотұрақтылығы және басқа артықшылықтары қызықтырған. Осымен, қатар бұл талшықтардың бәрінің кері әсерлері болған. Олар төмен механикалық қасиеттері және бастысы төмен термотұрақтылығы. Осы талшық пен жіптердің шектеулі мөлшерде қазіргі таңда әр түрлі техникалық мақсттарда қолданылады. Сол кезде құрамында фторы бар политетрафторэтиленді жіптер және фторлон сополимерлі талшықтары пайда болды.

Басқа да карбо тізбекті синтетикалық жіптер мен талшықтарды өндіру тез дамыды. Олардың ішінде полиакрилонитрилді талшықтар мен жіптерді атауға болады.

Арзан және механикалық және басқа артықшылықтарға ие болып тұрып, полиакрилонитрилді полимерлері және сополимерлерлі талшықтар мен жіптерді дүние жүзінде өндіру көлемі бойынша үшінші орында болды.

Поливинилспиртті жіптерді өндірістік қолданылуы 40 жылдардың соңында Жапонияда басталды. КСРО – да бұл жіптерді терең зертелгенімен, оны кең көлемде өндіріске ендіре алмады. Өйткені, оны өндіруде сірке суынан алынатын винилацетатты қосумен байланысты қиындықтар туындады. Бұл талшыққа қызығушылықтың туындауының себебі, осы талшықтың ғана су сіңіру дәрежесі, мақта талшығының су сіңірімділігіне жақын келеді.

Соңғы он жылда химиялық жіп пен талшықты әр түрлі техникалық мақсаттар үшін өндіру қолданылды. Олардың ішіндегі кремний органикалық байланысқан, шынылы және басқа өндірістік мақсаттарда қолданылатын талшықтарды айта кеткен жөн.

Олар техникада электр, жылу және дыбыс изоляциялық материал ретінде, терезе пластиктеріне арматуралаушы материалы және лазер сәулелерін жарықтандырғыш ретінде қолдануға болады. Талшықтарды шиша мен металл қоспасынан алады.

50 жылдары көміртектен жасалған талшық пен жіптерді алу іс қосылды. Оларды вискозды және полиакрилонитрилді жіптерге көміртекті қосу арқылы алынады. оларды негізінен техникада термо тұрақты жіптер, электрөткізетін жіптер, көміртекті талшықтарды компазиттер өндірісінде - пластмасса, солармен армитизацияланады. КСРО да және АҚШ – та басқа елдерде термотұрақты және жоғары тұрақты жіптерді; кей кезде осы екі ерекшелік әр түрлі материалдарға сәйкес келеді. Жоғары тұрақты жіптер кордта, конвеерлі таспа, канаттар және басқа бұйымдар жасауға қолданылады. Термотұрақты – ол қызу жағдайында және үйкеліске, жануға төзімділігі жоғары болады. Бұл материалдарға жаңадан синтезделген, алдында қолданылмаған полимерлерді қолданады.

Айта кететін тағы бір жайт, қызықтыратын бағыттардың бірі болып, химиялық талшық пен жіптің модификациялау болып табылады. Яғни, оларға тән қасиеттерді өзгертіп, химиялық және физикалық модификациялау жолымен іске асырылады.

КСРО – да осы сияқты модифицирлеген жіптер және талшықтарды алды. Олар жоғары термотұрақтылық, антимикробтылығы және басқа қасиеттері жоғары. Химиялық модификация табиғи талшықтар мен жіптерге де қолданылады. Дүние жүзілік талышқтар мен жіптердің ішінде химиялық талшықтар өндірісі бірінші орынға шықты. 1982 жылы құрамында кремний қоспасы бар талшықтар 16 млн тоннаны құрады, ол сол кездегі шығарылатын барлық талшықтардың жартысына жақын болады. оның өзін бөлетін болсақ , жасанды талшықтар 20 % , ал синтетикалық талшықтар 80 % құрайды.

Химиялық талшықтардың өндірудің өсуінің негізгі себептері келесілер:

1.Сол қарастырылып отырылған уақытта халық саны, мәдениет пен техника тез дамыды. Осының нәтижесінде текстиль өнімдерге деген сұраныс күрт өсіп кетті. Сондықтан табиғи талшықтарды өндіруге егістік алқаптардың көп мөлшері, уақытты және шығындарды көп шығындауь керек болды.

2. Индустриялды дамыған елдердің біразы географиялық орналасуына және территориясының кішкене көлемділігіне байланысты табиғи талшық пен жіп ала алмады, ал, химиялық талшықтарды әр түрлі шикізаттардан алады. Ал, ол шикізаттарды шет елдерінен алу оңайлау тиді.

3. Химиялық талшықтардың әр түрлілігі. Оларыдың 80 астам түрлері белігілі. Олар әр түрлі қасиеттерге ие және адамдардың техникадағы сұраныстардың көпшілігін қанағаттандырды.

4. Көптеген химиялық талшықтарды өндіру, табиғи талшықтарды өндіруден тиімді түседі.

Химиялық талшық пен жіптердің КСРО – дағы өндірісі.

30 – шы жылдары зауыттарды салу жалғасып, химиялық талшық пен жіптердің саны өсті.

Ұлы Отан соғысы кезінде көптеген өнеркәсіптер соғыс әсерінен бұзылып кетті. Бірақтан 50 жылдары өндірістер қайтадан салына басталды. Синтетикалық талышқ пен жіптер шығару өнеркәсібі қолға алына басталды. Жасанды талшықтардың үлесіне жасанды талшықтардың жарты үлесіндей келеді. Синтетикалық жіптер ішінде 55 %, полиамидті материалдарға 60%, полиэфирлі 25%, полиакрилонитрлді 10% болады.

1985 жылы химиялық талшық пен жіптердің 1,6 млн. тоннаға жеткізіп ,он бірінші бес жылдықта өндіруді 36% жеткізуге болады. Негізінен синтетикалық талшықтардың дамуы болған.

Әр түрлі химиялық және табиғи талшықтарының техника – экономикалық көрсеткіштері

Олардың көп мөлшері техникада қолданылды. Ол техникалық қажеттілікке жұмсалып жүрген, табиғи талшықтардың көп бөлігін босатады. Бұл талшықтарды матаға, киімге және басқа бұйымдарға жұмсаған жөн.

Химиялық талшық пен жіптердің шет елдердегі кәсіпорындары.

Химиялық талшықтарды және жіптер өндірісі көптеген шетелдерінде дамыған. Есептеулер бойынша дүние жүзінде 800 – нан астам химиялық талшық өндіретін кәсіпорындар бар. Оның ішінде 150 – і жасанды, 70 – шынылы, қалғандары синтетикалық талшықтар үлесіне тиеді.

1980 жылдары Совет Одағында 1176 мың тонна химиялық талшық, Германияда – 307,5 тонна, Болгарияда – 86,1, Польша – 223,9, Югославияда – 136, Чехославакияда – 131,1, сол жылы Қытайда 440мың тонна химиялық талшық шығарылды.

Капиталистік және дамушы елдерде химиялық талшық пен жіптердің өндірісі жақсы дамыған. 1980 жылы АҚШ - та 3607,7мың тонна, Жапонияда – 1754,1мың тонна, ГДР – де 831 мың тонна, Англияда – 433,6 тонна шығарған.

Лекция 15,16