история возникновения химических волокон

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

    Идея искусственным путем создать волокна и нити, напомиющие натуральные, возникла давно. Сначала появилось желание воспроизвести вить, напоминающую натуральный шелк. Он ценился очень высоко и постоянно был в центре внимания алхимиков так же, как золото и другие благородные металлы. Более 300 лет назад, в 1665 г., выдающийся английский физик Роберт Гук, законы которого положили начало науке о сопротивлении материалов, опубликовал трактат, в котором логически подошел к проблеме получения искусственного шелка. Гук писал: «Я часто думаю, что можно, по-видимому, найти пути искусственно получать клейкую массу, аналогично тому, как она образуется у шелковичного червя, или даже еще лучше. Если такая масса будет найдена, то, по-видимому, более легкой задачей будет найти путь вытягивания этой массы в тонкие нити. Я не буду указывать на пользу такого изобретения она совершенно очевидна…»  Ученый предположил, что получать искусственные волокна можно из отходов белковых веществ взамен натурального шелка.

    Позднее, в 1734 г., французский естествоиствоиспытатель Рене Антуан Реомюр пытался воспроизвести процесс выделения гусеницей шелкопряда шелковой нити и получить волокно, но составу и свойствам аналогичное натуральному шелку. Он считал, что шелк это не что иное, как жидкая смола, которую высушили, и высказал предположение, что искусственный шелк можно получать из различных смол. Но невысокий уровень развития химии в то время не позволил ученым решить задачу по созданию искусственных волокон.

    С момента опубликования логических выкладок Роберта Гука до получения первой нити химическим путем прошло почти два столетия. Сначала для производства искусственных волокон использовали только природное сырье. И лишь в 80-х годах ХIХ в. ботаник К. Негели установил, что хлопок состоит из целлюлозы — то есть из того же вещества, что и бумага, которую получают из древесины.

Ученые поняли, что дрёвесина вполне может быть сырьем для получения волокон. Это было открытие, которое помогло создать искусственные волокна. Первый патент на производство искусственного шелка был получен в 1853 г. англичанином Джорджем Аудемарсом. Он предложил формовать бесконечные тонкие ниши из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта и эфира.

     Следующим был патент, выданный в 1857 г. Эдварду Джозефу Хьюзу из Манчестера. Он предлагал получать волокно из смеси жира, клея, муки, масла, желатина и целлюлозы. Однако практически его идею воплотить в жизнь не удалось.

    В конце ХIХ в. промышленное производство искусственных волокон было организовано во Франции — в Безансоне. В 1884 г. молодому французскому химику Шардонне, помогавшему в свое время Луи Пастеру в изучении болезней шелковичных червей, удалось получить искусственные волокна. Шардонне обработал целлюлозу азотной кислотой, получил нитроцеллюлозу, растворил ее в смеси эфиров и после продавливания раствора через тонкие стеклянные трубочки, удалив растворитель, получил пить, очень похожую на шелковую. В 1884 г. он основал в Безансоне компанию по производству искусственного шелка, в качестве исходного материала использован волокна шелковицы и хлопка. Эти нити имели очень большой недостаток — они обладали повышенной горючестью.

    Текстильные журналы того времени опубликовали ряд статей с предостережениями о последствиях использования одежды из искусственных волокон. Французское правительство вынуждено было закрыть компанию, но Шардонне продолжил работы по усовершенствованию технологии своего производства. И уже в 1889 г. на Всемирной выставке в Париже ученый представил новые образцы пряжи и тканей промышленного производства.

    Его методом получали искусственный шелк в Германии, Швейцарии и Бельгии. Но не только Шардонне удалось получить синтетическое волокно. В 1883 г. в Англии Д. Суон тоже получил нитроцеллюлозу, растворил ее в уксусной кислоте и после пропуска через тончайшие отверстия получил нити. Дочери изобретателя даже изготовили несколько скатертей из полученных волокон. Эти скатерти были представлены на выставке изобретений в 1885 г. как «искусственный шелк».

    В конце ХIХ в. химики предложили еще один способ приготовления «шелкового сиропа» из целлюлозы. Целлюлозу растворяли в реактиве Швейцера, образующемся при взаимодействии гидроксида меди и аммиака. Из этого раствора получили новый вид искусственного шелка — медноаммиачный. Как и в производстве нитрошелка, медноаммиачный раствор целлюлозы продавливали через тончайшие отверстия сначала в воду, а затем — в раствор серной кислоты. При этом происходило отщепление растворителя, и получались нити, состоящие из целлюлозы.

.

Наиболее широкое распространение получило вискозное волокно. В /891г. молодые английские химики Чарльз Кросс и Эдвард Бивен открыли процесс получения вискозы:они предложили обрабатывать целлюлозу едким натром и сероуглеродом. Полученная жидкость после продавливания через отверстия и обработки кислотой давала тонкую и прочную нить.

     К 1900 г. производство вискозного волокна составляло уже 1000 тонн. Перспектива производства этого волокна была очевидна. Огромные сырьевые ресурсы и их дешевизна открыли широкие возможности для производства вискозных волокон. Один кубический метр древесины дает 200 кг целлюлозы и примерно 150 кг волокна, из которого можно выработать до 1500 м ткани.

На основе целлюлозы производится ацетатное волокно. Натуральные волокна обрабатывали уксусной кислотой, а затем растворяли в ацетоне. Из раствора получали ацетатные нити. Впервые этот метод был предложен в 1869 г., но практическое применение началось только в 1890-м. В 1908 г. организовано производство белковых волокон из молочного казеина.

    Волокна, получаемые в результате химической переработки природных полимеров растительного и животного происхождения, называют искусственными. Создавая волокна из готовых природных полимеров, ученые пришли к выводу, что можно научиться самим создавать нечто подобное. В результате многолетних исследований в 30-хгодах ХХ в. были разработаны методы синтеза волокнообразующих полимеров состоящих из элементов углерода, водорода, кислорода, азота и др. На практике полимеры синтезируют из таких соединений, как бензол, фенол, этилен, ацетилен, аммиак, синильная кислота, которые в огромных количествах производят на химических заводах путем переработки природного сырья нефти, каменного угля, газа. Такие волокна называют синтетическими.

С выпуска в 1932 г. поливинилхлоридного волокна в Германии в текстильной промышленности новая эра.

Первый в мире завод по производству нейлона был открыт в 1939г. в США в Сифорде (штат Делавэр). Любопытно, что капрон распространенный волокнообразующий полиамид - был получен на 40 лет раньше нейлона. В 1899 г. немецкие исследователи Габриэль и Маас получили полимер Е-капролактам, но за этим открытием ничего не последовало.

    В 1938 г. капрон заново открыл, и снова в Германии, Пауль Шлак, и назвал его перлоном. Но производство перлона в годы Второй мировой войны было засекречено: материал шел на военные нужды — в основном на производство парашютов и шинный корд.

    В России капрон впервые был получен в 1947 г., а с 1950 г. началось производство лавсана. Он относится к полиэфирным волокнам и получил свое название в лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР. Полиакрилонитрильные волокна (ПАИ) в мире производят с 1942 г., а у нас в стране — с 1963 г. Мир химических волокон многообразен. Производство этих волокон интенсивно развивается, причем более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья, меньшей трудоемкостью производственных процессов, разнообразием свойств тканей из таких волокон и их хорошим качеством.