Полиэфирное волокно: свойства и производство¶

Полиэфир — общее название группы синтетических полимеров, в которых эфирные связи (–C–O–C–) входят в основную цепь макромолекулы. В быту и промышленности под словом «полиэстр» чаще всего подразумевается полиэтилентерефталат (ПЭТФ, PET) — термопластичный полимер, из которого производят ткани, упаковку и пластиковые бутылки. По объёму выпуска полиэфирные волокна занимают первое место среди синтетических волокон в мире; в России их производство сосредоточено на предприятиях в Казани, Курске, Саратове и других городах.

¶Строение и свойства

Полиэтилентерефталат получают поликонденсацией терефталевой кислоты (или её диметилового эфира) с этиленгликолем. Среднемолекулярная масса технического ПЭТФ составляет 20 000—30 000, у волокнистых сортов — до 40 000. Полимер кристаллизуется, при этом кристалличность волокна может достигать 40—60 %, что определяет его высокую прочность.

Основные свойства полиэфирного волокна:

• прочность при разрыве — 350—550 МПа, что выше, чем у большинства синтетических и природных волокон;
• малая гигроскопичность (влагопоглощение 0,4—0,6 %), ткань быстро сохнет;
• устойчивость к истиранию и действию органических растворителей;
• устойчивость к действию минеральных кислот, но неустойчивость к концентрированным щелочам;
• термостойкость: волокно размягчается при 230—240 °C, плавится при 255—260 °C;
• электризация и накопление статического заряда;
• гидрофобность, из-за чего ткани из полиэфира плохо впитывают пот.

Полиэфирное волокно не подвергается гниению, не повреждается молью, устойчиво к ультрафиолету (хуже, чем полиамид, но лучше, чем некоторые другие синтетики).

¶Производство

Технология получения волокна включает три стадии: синтез полимера, получение чипсов (гранул) и формование. Полиэфир формуют расплавом — полимер расплавляют при 280—290 °C и продавливают через фильеры с отверстиями диаметром 0,2—0,3 мм. Затем нити охлаждают, вытягивают (ориентируют) в 3—6 раз, что повышает прочность, и наматывают.

Различают два основных типа полиэфирного волокна:

Для имитации шелка и хлопка выпускают волокна с необычным сечением — крестообразным, треугольным, плоским. Из полиэфира получают также штапельное волокно (резаное, длиной 40—120 мм), которое смешивают с хлопком или шерстью, и комплексные нити (филамент).

¶Применение

Полиэфир — наиболее универсальное синтетическое волокно. Основные области применения:

• Текстильная промышленность. Более 60 % мирового производства полиэфирных волокон идёт на изготовление тканей: костюмных, плательных, трикотажа, наполнителя для курток и одеял (синтепон, холлофайбер). В России полиэфирные нити широко используются в производстве технических тканей и нетканых материалов.
• Производство нетканых материалов. Спанбонд, иглопробивные и термоскреплённые полотна из ПЭТФ применяются в медицине (хирургические халаты, маски), сельском хозяйстве (укрывные материалы), строительстве (гидроизоляция, армирование).
• Упаковка. ПЭТФ в виде плёнки и бутылок — основной материал для упаковки продуктов и напитков. ПЭТ-бутылка впервые была запатентована в 1973 году.
• Технические изделия. Ремни, шнуры, тросы, рыболовные сети, фильтровальные ткани, материалы для армирования бетона и дорожного покрытия.
• Композиты. Полиэфирные смолы (не путать с волокном) служат связующим в стеклопластиках и углепластиках.

¶Переработка и экология

Полиэтилентерефталат относится к перерабатываемым пластикам — маркировка ♵ (PET). Из изношенных полиэфирных тканей и бутылок получают вторичное волокно, из которого снова производят ткани и упаковку. В России действуют программы сбора ПЭТ-бутылок, однако доля переработки полиэфирных тканей остаётся невысокой: смешанные ткани (полиэстр с хлопком) перерабатывать сложнее.

При сжигании полиэфир выделяет углекислый газ и воду, при горении в закрытом помещении возможен выброс токсичных веществ. Микроволокна полиэфира, отслаивающиеся при стирке, попадают в водоёмы и являются одним из источников микропластика.

¶История

Полиэтилентерефталат был синтезирован в 1941 году британскими химиками Джоном Рексом Уинфилдом и Джеймсом Диксоном. Коммерческое производство полиэфирного волокно под торговым названием «Терилён» (Terylene) началось в 1950 году в Великобритании, в 1953 году — в США (DuPont, «Дакрон»). В СССР промышленный выпуск полиэфирного волокна «Лавсан» был налажен в 1958 году на Казанском химкомбинате; название «Лавсан» происходит от слов «ленинградское анилиновое волокно».

¶Источники

• Энциклопедический словарь «Полимеры»
• ГОСТ 10774—2015. Волокно полиэфирное. Технические условия
• «Химические волокна» — учебник под ред. А. А. Конкина
• Большая российская энциклопедия, статья «Полиэфиры»