ТЕХНОЛОГИЯ 
Переходим к новому разделу: Технологии получения и преобразования текстильных материалов

ТЕМА УРОКА: Высокотехнологичные волокна текстильных материалов.
Текстильные волокна нового поколения
«High-tech» текстильные материалы технического и бытового назначения Текстиль – важнейший приоритет культуры, объект удовлетворения потребностей человека и важнейшая компонента наукоемких технологий, необходимых для решения прикладных программ, важных для безопасного развития общества, решения научно-технических проблем.
Главенствующая роль в развитии текстиля, принадлежит химии полимеров. История текстиля в XX в. – это история химии.В 30–40 годы XX в. были сделаны первые технологические открытия: новые виды химических волокон (вискозное, полиамидное) с уникальными новыми возможностями по формированию свойств готовой продукции. Сейчас произошел новый виток развития этой наукоемкой отрасли. С точки зрения науки, текстиль – сложный наукоемкий продукт. На пороге XXI в. посредством текстиля инженерная мысль стала решать почти все человеческие и технические проблемы. Среди главных из них:
• функциональная одежда (с эффектом сухого белья, защитная от воздействий критических температур, огня, влаги, ветра, механических воздействий (прокол, износ), от микроорганизмов, от москитов, с компрессионным эффектом и т.п.), защита от техногенных воздействий: физических, электрических, магнитных и биологических (скопления микроорганизмов);
• «геотекстиль» – текстильные полотна для защиты от эрозии почв; дренаж, формирование искусственного ландшафта (набережные, дамбы); дорожное строительство;
• сельскохозяйственные проблемы (защита урожая от птиц, града,
затаривания продукции);
• обивочные материалы (салоны автомобилей, космическая техника), дублированные, подкладки для искусственной кожи; звуко и теплоизоляция, герметизация салона;
• композиты (наполнители пластмасс);
• защитные материалы при строительстве объектов от солнечной радиации, снежных заносов, камнепада;
• маскирующие и защитные (военный камуфляж, техника, чехлы);
• антенны (в средствах коммуникационной и спутниковой связи);
• радиоотражающие, радиопрозрачные и эрозионностойкие объекты летательных аппаратов;
• фильтры (воздушные, масляные, для очистки воды, отходов производства, нефти, функциональные избирательные, биологические, для защиты человека и помещений от химического, биологи-
ческого и радиологического воздействий);
• высокопрочные композиты (на основе биаксиальных и других структур);
• технические ткани (брезенты, парусные, парашютные, транспортерные);
• маскировочные (одежда, покрытия, военные объекты, в том числе ложные цели);
• область профилактической и функциональной медицины, посттравматические изделия;
• рыболовство и фермерское разведение рыбы, устриц (различного вида сети) и другие направления в области морского хозяйства
На рис. 1.15 схематично показаны сферы применения текстиля (см. ниже).

В целях расширения ассортимента и области применения химических волокнистых материалов (волокон и нитей) в различных областях техники созданы высокопрочные, высокомодульные (малорастяжимые), высокоэластичные, термостойкие, негорючие, светостойкие и другие виды волокон со специальными свойствами, которые могут быть названы химическими волокнами нового поколения. Особое место среди таких волокон занимают так называемые «high-tech» (высокотехнологичные) волокна, отличающиеся уникальными свойствами. В производстве высокопрочных и высокомодульных волокон или «супер волокон» можно выделить четыре новых технологии их получения.
Первая технология заключается в прядении высокомолекулярного полиэтилена из геля с последующей значительной вытяжкой волокна (до 30 раз). По данной технологии в США получены высокопрочные волокна Спектр 900 и Спектр 100, используемые для производства технических изделий широкого назначения: шлемов, канатов и тросов, чемоданов и др., а также волокно Dyneema SK60, отличающееся от других высокопрочных волокон самой высокой износостойкостью, значительной химической устойчивостью, малым весом. Эти волокна имеют точку плавления 145–155 °С, при этом сохраняют свои механические свойства в течение короткого промежутка времени даже при температурах, близких к точке плавления. Волокно Dyneema SK71 – в 10 раз прочнее стали. Его разрывная длина 428 км, а в воде из-за низкой плотности полиэтилена (менее 1) – бесконечна. Материалы из этого волокна обладают высокой разрывной нагрузкой, высокой стойкостью к действию светопогоды и хорошими гидрофобными свойствами. Поэтому они применяются при производстве пуленепробиваемой одежды, защитных изделий, фильтров, одежды моряков, парашютов, строительных материалов и др. В Японии, компанией Mitsubishi, разработано полиэтиленовое волокно высшего качества Tekmilon, которое ис-пользуется для изготовления теннисных ракеток, лыж, игр, тетивы спортивных луков и др.
Вторая технология получения высокопрочных и высокомодульных волокон – это процесс прядения из жидких кристаллов, который предполагает прядение жидкокристаллического раствора твердых полимеров в полусухом и полувлажном состоянии с высокой степенью ориентации макромолекул при кристаллизации твердых полимеров. В качестве растворителя при этом используется концентрированная серная кислота. По данной технологии получают волокна из ароматических полиамидов, в частности из полипропилен-терефталатамида (ППТА), которые по решению торгового комитета США были названы арамидными. Позже этот термин был одобрен Международной организацией по стандартизации (ИСО). Отличительной особенностью получения арамидных волокон из жидких кристаллов является отсутствие вытяжки волокна после формования, т.е. необходимая степень ориентации макромолекул и надмолекулярных образований достигается непосредственно при формовании волокна. Арамидные волокна имеют высокую прочность и большую термостойкость. Компанией Du Pont (США) разработаны ароматические полиамидные смолы двух типов: связанный зигзагообразный meta-тип, называемый Nomex, и линейный para-тип под названием Kevlar. Волокно Nomex хорошо сопротивляется действию открытого пламени, дыму и высокой радиации, поэтому применяется при изготовлении огнезащитной одежды, спецодежды рабочих металлургических и нефтеперерабатывающих заводов. Kevlar отличается высокой прочностью, а также высокой термостойкостью. Именно при его получении используется прядение из «жидких кристаллов».
Область применения волокна Kevlar очень широка. Это волокно используется для производства тросов специального назначения, кабелей для оптических волокон, шлемов безопасности при спортивных состязаниях, деталей мотоциклов и других износостойких материалов, применяемых для спорта и досуга, защитной рабочей одежды и перчаток и т.п. Оно находит применение в космической, автомобильной промышленности, авиастроении, строительстве, электронике и других отраслях индустрии. Физические свойства волокна Kevlar позволяют применять его при производстве одежды: специальной типа пуленепробиваемых жилетов, жилетов безопасности, защитных перчаток и т.п. Компания Goldwin, изготовитель спортивной одежды, использует Kevlar в смеси с шерстью или хлопком при производстве брюк для альпинизма и анораков. Новым волокном, при производстве которого используется прядение из «жидких кристаллов», является полипарафенилонбисоксазолоновое волокно (ППО волокно), превышающее Kevlar по прочности в два раза. При диаметре поперечного сечения 1 мм оно может выдержать вес 400 кг. При этом ППО волокно значительно гибче большинства высокомодульных волокон, недостатком которых является повышенная ломкость, а также имеет высокую огнестойкость. Данное волокно может найти применение для напряженных участков оптического кабеля и тросов, сложных кабелей для лопастей турбин, для облегченных конструкций, испытывающих напряжение, изготовления сосудов, находящихся под давлением и т.п.
Третья технология получения «супер-волокон» предполагает преобразование твердой параарамидной молекулярной структуры в полусухую и полувлажную системы путем растворения в органическом растворителе. Хотя вещество на стадии прядения находится в аморфном состоянии, эта новая технология позволяет добиться высокой степени ориентации макромолекул благодаря вытягиванию при высокой температуре. При данной технологии используется органический растворитель вместо высококонцентрированной серной кислоты.
Получаемое волокно имеет более высокую прочность, чем арамидные волокна, полученные прядением из «жидких кристаллов». Четвертая технология позволяет получать волокна с супервысокой прочностью путем прядения полутвердых полимеров при высокой температуре. Эта технология пригодна для ароматических полиэстеров, в ней не используется растворитель. Примером волокон, получаемых по данной технологии, является Vectran. В бывшем Советском Союзе на основе полимеров ароматического строения разработаны уникальные термостойкие особо прочные арамидные волокна типа фенилон, внивлон, сульфон Т, оксолон и др.
Современные «high-tech» технологии позволяют получать волокна, сочетающие в себе целый ряд уникальных свойств, обеспечивающих их широкое применение в различных областях. Например, углеродное волокно Витлан применяется в восстановительной хирургии. Его способность при прохождении электрического тока выделять тепло используется при создании костюмов с электроподогревом, применяемых в космической промышленности. Оно успешно применяется в фильтрах для очистки лекарств и донорской крови, для защиты органов дыхания. Волокно сочетает в себе огнестойкость и морозостойкость при температурах, близких к температуре жидкого азота, и при этом сохраняет прочность и эластичность при длительном радиационном и ультрафиолетовом облучении. Такой уникальный набор достоинств дает сверхстойкому волокну право занять одно из ведущих мест в наиболее перспективных областях науки. Разработанные сверхпроводящие синтетические волокна успешно заменяют хрупкие стеклянные световоды в волокнистой оптике, с которой связано будущее кибернетических машин.
Новые химические волокна обладают многими особенностями свойств, которые отсутствуют не только у натуральных, но и у традиционных химических волокон. К таким свойствам относятся: одновременная способность к поглощению влаги и водоупорность, электропроводимость, антибактериальные и аромопрофилактические свойства; устойчивость к действию ультрафиолетовых излучений, антимикробные свойства, ионообменность, очень малый вес, фотохромность и термохромность (способность изменять цвет под действием света или температуры соответственно), радужная (переливающаяся) поверхность и другие.
Волокна нового поколения широко используются в медицине в качестве ниток, которые не требуют удаления после заживания швов; для создания искусственных органов: легких, почек, сосудов и т.п., а также при диагностике различных вирусных заболеваний, в том числе для выделения вирусов СПИДа и гепатита. Некоторые высокомолекулярные соединения можно «наполнить» лекарственными веществами. Материалы, выработанные из таких волокон (биолан, иодин, летулан), способны защищать живой организм от болезнетворных микробов. Одежда медиков, в частности хирургов, изготавливается из специальных антимикробных полотен, выработанных из волокон с ионообменными свойствами. В перспективе – создание лечебных видов текстильных материалов, содержащих лекарственные вещества, которые смогут оказывать целительное действие на определенные участки кожи человека или на весь организм в целом.
Значительные изменения претерпели и технологии получения различных волокон бытового назначения. Основными направлениями совершенствования их производства являются следующие: улучшение потребительских свойств волокон из традиционных волокнообразующих полимеров за счет применения инновационных технологических методов, а также повышение экологичности и экономичности технологических процессов получения ранее разработанных искусственных и синтетических волокон.
Наиболее известным и исторически первым гидратцеллюлозным волокном является вискоза. Данное волокно по своим физическим свойствам наиболее близко к натуральным волокнам, в частности к хлопку. Однако оно имеет ряд существенных недостатков, к каковым, в том числе, относится высокая степень загрязнения окружающей среды отходами производства (диоксидом серы, сульфидом водорода, сульфидом углерода и другими вредными химическими реагентами).
В настоящее время разработаны новые технологии, позволяющие сделать производство вискозного волокна экологически чистым. Так, исследования компании Atomic Energy (Канада) доказали, что обработка целлюлозы электронами высокой энергии (радиацией) позволяет уменьшить содержание гидроксида натрия с 19 до 16%, этап предсозревания может быть полностью устранен, а концентрация дисульфида углерода уменьшена с 30–36% до 16–26%. Кроме того, исключается необходимость фильтрации раствора с целью удаления непрореагировавшей целлюлозы. Все это позволяет в значительной степени уменьшить загрязнение окружающей среды за счет уменьшения концентрации вредных веществ, а также обеспечивает существенную экономию химических реагентов и, как следствие, снижает производственные затраты. Компания Лензинга (Австрия) разработала технологию производства вискозы без использования хлора и с минимальным загрязнением в ходе процесса производства. Основными составляющими экологически чистого процесса производства вискозы являются, в том числе замкнутый процесс при формовании и вытягивании; высокопродуктивное восстановление сульфата натрия; восстановление серы и сульфида углерода на специальных заводах; производство серной кислоты из водородных, богатых сульфидом газов; отбеливание волокна без хлора; биологический распад; биологическая обработка сточных вод и др.
Все перечисленное позволило свести к минимуму все вредные выбросы в окружающую среду. Например, количество сточных вод после внедрения названных мероприятий сокращается столь значительно, что их объем составляет менее 1% от первоначального.
Альтернативой традиционным гидратцеллюлозным волокнам являются целлюлозные волокна типа лайоцель (Lyocell, Tencell, Newcell), которые получают непосредственно из раствора целлюлозы, без ее химического превращения. Используемый при этом растворитель не вступает в химическое взаимодействие с целлюлозой и после фильтрации может использоваться вновь, что позволяет создать замкнутый технологический цикл производства и обеспечить его экологическую чистоту. Термин «Lyocell» первоначально применялся для обозначения группы химических целлюлозных волокон, получаемых непосредственно из раствора древесной целлюлозы в аминооксиде. В настоящее время Lyocell называют короткие штапельные волокна этой группы, производимые компанией Лензинг (Австрия). Тencell – первое промышленное (штапельное) волокно из группы Lyocell, производимое компанией Коуртаулдс (Великобритания). Нити, производимые из волокон группы Lyocell компаниями Коуртаулдс и Акзо Нобель, поучили название Newcell.
Таким образом, Тencell, Lyocell, Newcell являются торговыми марками волокон одной группы (Lyocell), выпускаемых в виде штапельного волокна либо в виде комплексных нитей. Волокна лиоцелла и материалы на их основе близки по свойствам и по назначению вискозным, но имеют более высокую прочность в сухом и мокром состоянии. Волокна группы Lyocell отличаются высокой прочностью, соизмеримой с прочностью полиэфирных волокон, которая, в отличие от традиционных гидратцеллюлозных волокон, изменяется во влажном состоянии не более чем на 15%. При этом они имеют высокую гигроскопичность, аналогичную гигроскопичности хлопка. Достоинством этих волокон является также небольшая усадка, мягкий гриф и блеск. В мокром состоянии лиоцелл сохраняет 85 % прочности и является единственным искусственным целлюлозным волокном, которое прочнее хлопка в этих условиях. Волокна типа лиоцелла характеризуются высоким модулем деформации и пониженным удлинением, повышенной фибриллируемостью в мокром состоянии, а, следовательно, пониженной износоустойчивостью. В настоящее время созданы малофибриллирующиеся виды этих волокон с улучшенными потребительскими характеристиками. Наиболее широкое распространение в настоящее время имеет волокно Тencell.
Ана

Геометрия.
Тема: Понятие вектора. Равенство векторов.
Просмотрите урок https://www.youtube.com/watch?v=66jnOBZKRDQ.
Прочитайте стр. 189-193 и выполните практическую работу № 738, 741, 742.