Сверхпрочные волокна и нити. Области их применения для изготовления изделий технического назначения.

ВВЕДЕНИЕ 3
1 Виды, способы производства и свойства сверхпрочных волокон и нитей 5
1.1 Виды сверхпрочных волокон и нитей 5
1.2 История развития производства 6
1.3 Процесс получения 8
1.4 Механические свойства 11
2 Виды волокон и нитей 14
2.1 Параарамидные 14
2.1.1 Армос 15
2.1.2 Кевлар 15
2.1.3 Русар 16
2.1.4 Тварон 17
2.1.5 Технора 17
2.1.6 Терлон 18
2.2 Параарилатные (ароматические полиэфирные) 18
2.3 Полиэтиленовые 20
2.3.1 Спектра 20
2.3.2 Дайнема 21
2.4 Поливинилспиртовые 21
2.4.1 Виналон 22
2.4.2 Куралон 22
2.5 Полипарафениленбензобисоксазольные сверхпрочные волокна 23
3 Применение для изготовления изделий технического назначения 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 29

Производится компанией Kuraray (Япония).
Достоинства:
- высокая прочность на разрыв;
- низкое удлинение;
- низкая температурная усадка;
- хемостойкость;
- устойчивость к действию смол;
- устойчивость к УФ-излучению.
Волокно применяется для армирования резины (ремни, шланги и другое), армирования в строительной области (производство бетона и цемента), армирования пластиков, в качестве волокна для канатов, шнуров и швейных нитей.
2.5 Полипарафениленбензобисоксазольные сверхпрочные волокна
Полипарафениленбензобисоксазольные (ПБО) волокна относятся к полностью ароматическим синтетическим волокнам, спряденным из жидкокристаллических полимерных растворов. Волокна обладают улучшенными изоляционными характеристиками, высокой теплостойкостью и размеростабильностью. К ним относятся РВТ и получивший широкое распространение РВО (Зилон).
Зилон (Zylon®) – торговое название жидкокристаллического полимера РВО, разработанного компанией Toyobo (Япония) в 1980 годах. Выпускается в форме непрерывной нити, штапельного волокна, ткани и трикотажного полотна.
Зилон представляет собой волокно золотистого цвета, обладающее следующими характеристиками:
- чрезвычайная прочность на разрыв (в два раза прочнее кевлара);
- высокий модуль упругости (также вдвое выше кевлара);
- высокая огнестойкость;
- хемостойкость;
- стойкость к истиранию, в том числе при высоких температурах;
- достаточная гибкость;
- термическая стабильность (температура разложения 1470°С).
Недостатками являются деградация под воздействием УФ-излучения, воздуха и морской воды, поэтому в изделиях используется специальное защитное верхнее покрытие.
Применяется для изготовления пуленепробиваемых жилетов, автомобильной брони, защитной одежды, воздушных шаров.
3 Применение для изготовления изделий технического назначения
Благодаря своим исключительным механическим свойствам сверхпрочные нити и волокна нашли широкое применение в изготовлении изделий технического назначения. Различные сочетания механических и физических свойств позволяют находить все новые способы употребления. Во 2 разделе курсовой работы было указано применение для каждого вида волокон, и наглядно показано, что в одних и тех же отраслях могут использоваться различные виды волокон, в зависимости от целесообразности в каждом конкретном случае. На основании полученных данных, была составлена сводная таблица применения сверхпрочных волокон и нитей для изготовления изделий технического назначения (таблица 4).
Таблица 4 - Области применения высокопрочных волокон и нитей
Область применения Свойства, обеспечивающие возможность применения в данной области Виды волокон и нитей Авиационная и космическая техника Устойчивость к действию открытого пламени, термостойкость, легкость Армос, кевлар Армирование пластмасс, резин, кабеля Прочность, износостойкость Армос, вектран, виналон, кевлар, тварон, технора, терлон Армирование бетона и цемента Прочность, устойчивость к УФ-излучению, низкая температурная усадка Куралон, тварон Грузовые контейнеры для авиации Малый вес, прочность Дайнема Защитная одежда, обувь и перчатки для различных отраслей промышленности Малый вес, прочность, стойкость к истиранию и порезам Дайнема, зилон, кевлар, русар, тварон Канаты, тросы, швейные нити Высокая прочность на растяжение, малое растяжение Армос, дайнема, куралон Изделия для рыболовной промышленности (канаты, тросы, паруса, сети, леска) Высокая прочность на растяжение, устойчивость к действию соленой воды, долговечность, гибкость, экологическая безопасность Вектран, виналон, дайнема, спектра, технора, Продолжение таблицы 4
Область применения Свойства, обеспечивающие возможность применения в данной области Виды волокон и нитей Нефтяная промышленность (канаты) Малое удлинение при непрерывной нагрузке, долговечность Дайнема Огнезащитная одежда и снаряжение Устойчивость к действию высоких температур, низкая горючесть Тварон Радиолокационные и антенные системы (обтекатели) Хорошие показатели электромагнитных свойств Дайнема Средства индивидуальной бронезащиты Малый вес, высокая ударная вязкость Армос, зилон, кевлар, русар, спектра Спортивные товары Способность к окрашиванию Вектран Тяжелонагруженные композитные материалы специального назначения Высокая прочность, размеростабильность, устойчивость к воздействию окружающей среды Русар Фильтровальные ткани для фильтрации горячих газов Устойчивость к действию открытого пламени, термостойкость Терлон Шланги Устойчивость к пребыванию в воде, прочность на растяжение, хемостойкость Армос По данным таблицы можно сделать вывод, что сверхпрочные волокна и нити можно встретить во всех отраслях от добычи сырья до авиационной и космической промышленности, при этом идет постоянное расширение областей применения в сочетании с улучшением свойств самих материалов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На сегодняшний день во всем мире неуклонно растут объемы производства синтетических волокон, что, несомненно, связано с возможностью получать волокна и нити с любыми заданными свойствами, обусловленными областями их применения. Сверхпрочные волокна и нити занимают одну из первых позиций среди всех синтетических нитей с экстремальными и специальными свойствами. Их производство, начатое еще в середине прошлого столетия, быстро развивается в настоящее время с использованием результатов новейших научных разработок.
При изучении хронологии развития мирового производства химических волокон было отмечено, что с конца 60 годов в нескольких странах начинается активное развитие производства «волокон третьего поколения», что стало возможным благодаря применению новых и существенному развитию старых технологических приемов получения волокон.
В ходе выполнения курсовой работы были изучены основные виды сверхпрочных волокон и нитей, к которым относятся параарамидные, параарилатные, полиэтиленовые, поливинилспиртовые и полипарафениленбензобисоксазольные волокна и нити, прочность которых достигает порядка 500сН/текс, а максимальное значение модуля деформации составляет около 280ГПа.
Также были рассмотрены наиболее важные свойства исследуемых волокон – механические, их основные показатели и значения этих показателей для разных видов. Анализ показал, что самыми прочными являются полипарафениленбензобисоксазольные, далее в порядке убывания значения показателя прочности следуют параарамидные, параарилатные, полиэтиленовые и, наконец, поливинилспиртовые волокна и нити.
Информация, полученная с официальных сайтов ведущих мировых производителей, таких как DuPont, Teijin Aramid, Kuraray и другие, позволила провести анализ современного ассортимента сверхпрочных волокон и нитей с выявлением их положительных свойств и недостатков. На основании полученных данных была выполнена таблица, содержащая сведения об областях применения для изготовления изделий технического назначения и свойствах, обуславливающих применение в данной области для каждого вида волокон.
На современном этапе большое внимание в производстве сверхпрочных химических волокон и нитей уделяется решению следующих задач:
- уменьшение себестоимости производства и как следствие снижение стоимости готовой продукции, что позволит шире применять ее в материалоемких отраслях промышленности (судостроение, авиационная и космическая промышленность);
- повышение экологичности процесса получения и эксплуатации волокон и нитей, изучение возможностей применения в альтернативных источниках энергии (разработки компании DSM по использованию волокна дайнема в солнечных батареях и ветровых электростанциях);
- дальнейшее улучшение механических свойств и других свойств, обусловленных условиями эксплуатации (например, улучшение способности окрашиваться для изделий спортивной индустрии, снижение массы и повышение гигиенических свойств в производстве защитной одежды).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Шустов, Ю. С. Текстильные материалы технического и специального назначения [Текст] / Ю. С. Шустов, А. В. Курденкова, С. В. Плеханова – М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А. Н. Косыгина», 2012. – 149 с.
Перепелкин, К. Е. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности [Текст] / К. Е. Перепелкин – Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). – 2002. – т. XLVI, №1.
Перепелкин, К. Е. Химические волокна: развитие производства, методы получения, свойства, перспективы [Текст] / К. Е. Перепелкин – Спб: Издание СПГУТД, 2008 – 354 с.
Бузов, Б. А. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности (швейное производство) [Текст] / Б. А. Бузов, Н. Д. Алыменкова – М.: Издательский центр «Академия», 2004 – 448 с.
Кобляков, А. И. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению [Текст] : учеб. пособ. для вузов / А. И. Кобляков, Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьев и др. – М.: Легпромбытиздат, 1986 – 344 с.
Aramid [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Aramid.
Армос - отечественная альтернатива арамидам (кевлару) [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nabivka.ru/a202.shtml.
Продукция ООО «Лирсорт». Высокопрочные высокомодульные нити Армос [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.advtech.ru/lirsot/produkt_armos.htm.
Kevlar [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Kevlar.
DuPont [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/DuPont.
DuPont [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.dupont.ru.
Арамидное волокно Кевлар, Kevlar [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://tehnoimpex.ru/wikki/Kevlar.html.
Параарамидное волокно РУСАР [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://asocompany.ru/paraaramidnoe-volokno-rusar.
Супер-нити НПП «Термотекс» [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=864.
Twaron [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.teijinaramid.com/ aramids/twaron.
Twaron [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Twaron.
Technora [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Technora.
Technora [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.teijinaramid.com/aramids/technora.
Терлон [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id509863p1.html.
Соколов, Л. Б. Справочник химика. Термостойкие ароматические полиамиды [Текст] / Л. Б. Соколов, В. Д. Герасимов, В. М. Савинов, В. К. Беляков – М.: «Химия», 1975 – 256 с.
Vectran [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Vectran.
Vectran [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.vectranfiber.com.
Kuraray [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Kuraray.
Vectran [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.kuraray.co.jp/en/products/fiber/vectran.html.
Ultra-high-molecular-weight polyethylene [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-molecular-weight_polyethylene#Fiber.
Fibers [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://www.honeywell-spectra.com/products/fibers.
Лучшие материалы для буксировочных тросов. Сравнение волокон Дайнема и Кевлара [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://avto-cord.ru/articles/dayneema-i-kevlar.
Dyneema [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.dsm.com/products/dyneema/en_GB/home.html.
Поливинилспиртовые волокна [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3476.html.
Виналон [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Виналон.
KURALON – the high-perfomance PVOH fibre [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.kuraray.eu/en/produkte/product-ranges/kuralon.
Полностью ароматические синтетические волокна, спряденные из жидкокристаллического полимерного раствора, способ получения таких волокон и применение таких волокон [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/220/2202659.html.
Zylon [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Zylon.
PBO fiber Zylon [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.toyobo-global.com/seihin/kc/pbo/zylon_pro.html.
Zylon (PBO) [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.formula1-dictionary.net/zylon.html.
( DuPont – американская химическая компания, одна из крупнейших в мире. Основана в 1802 году как предприятие по производству пороха.
( Kuraray является японским производителем химикатов, волокон и других материалов. Основные производственные мощности расположены в Курашики, Окаяма.
30