Удивительный мир органической химии

Его назвали хлорином. Волокно обладает очень высокой стойкостью к действию кислот и щелочей, но недостаточной свето- и термостойкостью. Используют его для производства спецодежды, лечебного белья (волокна легко заряжаются электричеством), фильтровальных тканей. В смеси с другими волокнами применяется для изготовления тканей повышенной плотности, ковров, искусственной кожи, пушистых трикотажных изделий, бумаги для чайных пакетов и т. д.

В настоящее время известно большое число различных синтетических волокон. Кроме перхлорвинилхлоридных волокон, особое значение имеют полиамидные (капрон, анид, энант), полиэфирные (лавсан), полиакрилонитрильные (нитрон) и другие волокна.

Синтетические волокна эластичны, не мнутся, отличаются высокой плотностью. Они не боятся моли и плесени. Однако обладают некоторыми недостатками: плохо впитывают влагу, а при трении накапливают статическое электричество. Были созданы и такие уникальные волокна, которые обладают термостойкостью, негорючестью и даже биологической активностью. Такие волокна позволяют решать многие проблемы, связанные с развитием самолето- и ракетостроения, освоением космоса, атомной энергетики и т. д.

Итак, из большого разнообразия синтетических волокон самыми важными являются полиамидные, полиэфирные и полиакрилонитрильные. Расскажем о них подробнее. Все полиамидные волокна содержат в макромолекуле амидные (пептидные) связи —СО—NH—, но имеют различное строение.

Капроновое волокно — настоящий ветеран синтетических волокон. В СССР оно было получено в 1947 г. группой ученых, в которую входили академик Иван Людвигович Кнунянц (1906-1990) и профессор Захар Александрович Роговин (1905-1981). Капрон получают из ε-капролактама, который под воздействием воды размыкает цикл, образуя ε-аминокапроновую кислоту. В результате реакции поликонденсации эта кислота образует полимер линейного строения:

Капроновое волокно в 2,5 раза прочнее натурального шелка. Из капрона можно получить тончайшую нить: ее длина в 9 км будет весить всего 1 г! Капроновое волокно — ценный материал для производства многих изделий: автомобильного корда, парашютных тканей, канатов, веревок, конвейерных лент и т. д. Это волокно используют для изготовления тканей, ковров, искусственного меха, рыболовных сетей, которые не гниют и не требуют сушки. Из капрона делают чулки и носки, в том числе и безразмерные. Для этого используют эластик — пушистую капроновую пряжу, обладающую повышенной прочностью и очень похожую на натуральную шерсть.

Хорошо известно и другое волокно — анид (найлон). Впервые его получил в 1935 г. У. Карозерс реакцией поликонденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой:

Способ получения анида был запатентован в 1937 г., а уже в начале 1939 г. в г. Сифорде (США) был пущен первый в мире завод по производству этого волокна. Анид выпускают в виде непрерывной нити и штапельного волокна. Волокно анид — «родственник» капрона, но более прочное и эластичное. Оно также устойчиво к действию агрессивных химических веществ. Температура размягчения анида несколько выше, чем у капрона. Анид используют в производстве корда для автомобильных покрышек, прочных лент для тяжелых конвейеров в горнорудной промышленности, сеток бумагоделательных машин, тонкой бумаги, которую почти невозможно разорвать руками. На эту бумагу не действуют влага, лучи солнечного света, микроорганизмы. Ее можно использовать для важных документов, подлежащих вечному хранению, для морских и военных карт. Из анида (найлона) производят товары народного потребления. Интересно, что первые найлоновые чулки появились в США в 1939 г., а найлоновые колготки — в конце 50-х гг. XX века.

Волокно энант, близкое по свойствам к капрону, было синтезировано на основе аминоэнантовой кислоты в 1951-1955 гг. советскими химиками под руководством А. Н. Несмеянова и А. А. Стрепихеева:

Энант не только не уступает капрону, но во многом превосходит его. Он прочнее и намного дешевле естественного волокна. Нить энанта выдерживает 15 тыс. перегибов — в 5 раз больше, чем капрон.

Из полиэфирных волокон наиболее ценным является лавсан. Его впервые получили в Англии в 1941 г., однако в годы войны это открытие было строго засекречено и только в 1947 г. в печати появилось краткое описание взятого на это изобретение патента. С 1949 г. в СССР начались исследования по получению полимера, из которого начали с 1950 г. вырабатывать лавсан. Лавсан получают реакцией поликонденсации терефталевой кислоты с этиленгликолем: