 |
§ 9. Биотехнологии в производстве текстильных волокон
|
|
|
|
48
а б в
Рис. 3. 2. Высокопрочные волокна для производства: а — парашютов;
б — спецодежды; в — тетивы спортивных луков
ентации макромолекул при кристаллизации твёрдых полимеров. При этом в качестве растворителя используется концентрированная серная кислота.
Волокно Nomex применяется при изготовлении огнезащитной одежды, спецодежды рабочих металлургических и нефтеперерабатыва- ющих заводов из-за хорошей сопротивляемости действию открытого пламени, дыму и высокой радиации.
Ещё одно волокно Kevlar получают прядением из жидких кристал- лов, оно отличается высокой прочностью и термостойкостью. Области применения волокна Kevlar — космическая, автомобильная промыш- ленность, авиастроение, строительство, электроника и другие отрасли индустрии. Его используют при производстве специальной одежды и материалов (пуленепробиваемых жилетов, жилетов безопасности, за- щитных перчаток, шлемов безопасности для спортивных состязаний), деталей мотоциклов и износостойких материалов, применяемых для спорта и досуга, тросов специального назначения, опто-волоконных кабелей, кабелей для лопастей турбин, облегчённых конструкций, ис- пытывающих напряжение, для изготовления сосудов, находящихся под давлением, и т. п. (рис. 3. 3).
Третья технология получения суперволокон предполагает преоб-
разование твёрдой параарамидной молекулярной структуры в полу- сухую и полувлажную системы путём растворения в органическом растворителе. Хотя вещество на стадии прядения находится в аморф- ном состоянии, новая технология позволяет добиться высокой степени ориентации макромолекул благодаря вытягиванию их при высокой тем- пературе. При этом вместо высококонцентрированной серной кислоты используется органический растворитель. Получаемое волокно имеет
|
|
|
Рис. 3. 3. Спортивное снаряжение
более высокую прочность, чем арамидные во локна, полученные прядением из жидких кри сталлов.
Четвёртая технология позволяет получать волокна с супервысокой прочностью путём пря- дения полутвёрдых полимеров при высокой температуре. Эта технология пригодна для аро матических полиэстеров, в ней не используется растворитель. Примером волокон, получаемых по данной технологии, является волокно Vectran.
Современные высокие технологии позво ляют получать волокна с рядом уникальных свойств, что обеспечивает их широкое примене ние в различных областях. Углеродное волокно Vectran применяется в восстановительной хирур гии, в фильтрах для очистки лекарств и донор ской крови, для защиты органов дыхания, в кос
мической промышленности, так как его способность при прохождении электрического тока выделять тепло используется при создании костю мов с электроподогревом. Волокно сочетает в себе огнестойкость и мо розостойкость при температурах, близких к температуре жидкого азота, и при этом сохраняет прочность и эластичность при длительном радиа ционном и ультрафиолетовом облучении. Разработанные сверхпрово дящие синтетические волокна успешно заменяют хрупкие стеклянные световоды в волокнистой оптике, с которой связано будущее киберне тических машин.
Свойства волокон нового поколения. Новые химические волокна обладают особенными свойствами, которые отсутствуют не только у на туральных, но и у традиционных химических волокон: одновремен ная способность к поглощению влаги и водоупорность, электропро водимость, антибактериальные и аромопрофилактические свойства; устойчивость к действию ультрафиолетовых излучений, антимикроб ные свойства, ионообменность, очень малый вес, фотохромность и тер мохромность (способность изменять цвет под действием света или тем пературы), радужная (переливающаяся) поверхность и др.
|
|
|
Волокна нового поколения широко используются в медицине в ка честве ниток, которые не требуют удаления после заживания швов; для создания искусственных органов: лёгких, почек, сосудов и т. п., а также при диагностике различных вирусных заболеваний.
50
Некоторые высокомолекулярные соединения можно «наполнить» лекарственными веществами. Материалы, выработанные из таких во- локон (биолан, иодин, летулан), способны защищать живой организм от болезнетворных микробов. Одежда хирургов изготавливается из спе- циальных антимикробных полотен, выработанных из волокон с ионо- обменными свойствами. В перспективе планируется создание лечебных видов текстильных материалов, содержащих лекарственные вещества, которые смогут оказывать целительное действие на определённые участки кожи человека или на весь организм в целом.
Основными направлениями совершенствования технологий произ- водства волокон бытового назначения являются улучшение потреби- тельских свойств волокон из традиционных волокнообразующих поли- меров за счёт применения инновационных технологических методов, а также повышение экологичности и экономичности технологических процессов получения ранее разработанных искусственных и синтетиче- ских волокон.
1. Интенсивно развиваются исследования в области производства синтетических волокон, наполненных наночастицами оксидов ме-
таллов: ТiO2, Al2O3, ZnO, MgО. В результате волокна приобретают новые свойства: фотокаталитическую активность (самоочистка матери- ала); УФ-защиту; антимикробные свойства; электропроводность; гря-
зеотталкивающие свойства; фотоокислительную способность в различ- ных химических и биологических условиях.
2. Ещё одним интересным направлением в производстве наново- локон является придание им ячеистой (пористой) структуры с на- норазмерными порами. При этом достигается резкое снижение удель- ной массы (получение лёгких материалов), хорошая теплоизоляция, устойчивость к растрескиванию. Образующиеся нанопоры волокон мо- гут быть заполнены различными жидкими, твёрдыми и даже газообраз- ными веществами с различным функциональным назначением (меди- цина, ароматизация текстильных полотен, биологическая защита).
|
|
|
3. Другой тип нановолокон — ультратонкие волокна, диаметр которых не превышает 100 нм. Такая толщина волокна обеспечива- ет высокое значение удельной поверхности и, как следствие, высокое удельное содержание функциональных групп. Последнее обеспечивает хорошую сорбционную способность (способность поглощения одного вещества другим вне зависимости от механизма поглощения) и катали- тическую активность материалов из подобных волокон. Синтетические
белковые волокна, имитирующие структуру паутины, применяются в медицине как хирургические нити, а в военном деле из них изготавли вают невесомые, но очень прочные бронежилеты.
 |
? Вопросы и задания
1. Какие волокна называют высокотехнологичными? Какими свойства- ми они обладают? 2. Расскажите об использовании высокотехнологичных во- локон в сельском хозяйстве. 3. Какие свойства высокотехнологичных волокон применяются в производстве одежды и домашнего текстиля? 4. Расскажите об использовании высокотехнологичных волокон в медицине. Какими уни- кальными свойствами они обладают? 5. Какие технологии используются в производстве высокопрочных и высокомолекулярных волокон?
Задание 1
Подготовьте сообщение об использовании биотехнологий в производ- стве текстильных волокон. Свой рассказ можете сопроводить компьютерной презентацией.
Задание 2
Подготовьте сообщение о промышленном применении ананасовых и ба- нановых листовых волокон. Свой рассказ можете сопроводить компьютерной презентацией.
§ 9. Биотехнологии в производстве текстильных волокон
 |
В настоящее время при производстве новых текстильных волокон, которые по своим свойствам мало отличаются от натуральных, широко используются биотехнологии.
|
|
|
«БиоПАНволокна». В процессе производства БиоПАНволокон (биологических полиакрилонитрильных волокон) синтетические поли
|
|
|
