Жасанды талшықтар: Полимерлер негізіндегі өндіріс және тарихы
Synthetic fiber
Жасанды талшықтар: химиялық синтез арқылы жасалған, полимерлерге негізделген материалдар. Табиғи талшықтардың орнына қолданылады, өндіріс процесі туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жасанды түрде өндірілген талшықтар, көбінесе полимерлерге негізделген. Синтетикалық талшықтар – адамдар химиялық синтез арқылы жасаған талшықтар, ал табиғи талшықтар тірі организмдерден, мысалы, өсімдіктерден (мақта сияқты) немесе жануарлардың түктерінен тікелей алынады. Олар ғалымдардың табиғи жануарлар мен өсімдік талшықтарын қайта жасау үшін жасаған кең ауқымды зерттеулерінің нәтижесі. Әдетте, синтетикалық талшықтар талшық құрайтын материалдарды спиннерлер арқылы сығып шығару арқылы жасалады. Бұл талшықтар синтетикалық немесе жасанды талшықтар деп аталады. Полимер сөзі грек тіліндегі "поли" – "көп" және "мер" – "бірлік" деген сөздерден құралған. (Ескертпе: полимердің әрбір жеке бірлігі мономер деп аталады).
Artificially manufactured fibers, often based on polymers
Synthetic fibers or synthetic fibres (in British English; see spelling differences) are fibers made by humans through chemical synthesis, as opposed to natural fibers that are directly derived from living organisms, such as plants (like cotton) or fur from animals. They are the result of extensive research by scientists to replicate naturally occurring animal and plant fibers. In general, synthetic fibers are created by extruding fiber forming materials through spinnerets, forming a fiber. These are called synthetic or artificial fibers. The word polymer comes from a Greek prefix "poly" which means "many" and suffix "mer" which means "single units". (Note: each single unit of a polymer is called a monomer).
Алғашқы синтетикалық талшықтар
Найлон – коммерциялық тұрғыдан сәтті шыққан алғашқы синтетикалық термопластикалық полимер болды. DuPont компаниясы 1927 жылы зерттеу жобасын бастады. Алғашқы нейлон, нейлон 66, 1935 жылдың 28 ақпанында Уоллес Хьюм Каротерс DuPont эксперименталды станциясында синтездеді. Ал келесі қадамды француз инженері және өнеркәсіпшісі Илер де Шардонне жасады, ол «Шардонне жібегі» деп атаған алғашқы жасанды жібекті ойлап тапты. 1870 жылдардың соңында Шардонне Луи Пастермен бірге француз жібекқұрттарын қырып салған эпидемияға қарсы ем іздеумен айналысты. Қараңғы бөлмеде төгілген затты тазарта алмауы салдарынан Шардонне нитроцеллюлозаның нағыз жібекке балама бола алатынын ашты. Мұндай жаңалықтың маңыздылығын түсінген Шардонне жаңа өнімін жасап шығара бастады және оны 1889 жылғы Париж көрмесінде көрсетті. Шардонненің материалы өте тез тұтанатындықтан, кейін оны басқа, тұрақтырақ материалдармен алмастырды.
Nylon was the first commercially successful synthetic thermoplastic polymer. DuPont began its research project in 1927. The first nylon, nylon 66, was synthesized on February 28, 1935, by Wallace Hume Carothers at DuPont's research facility at the DuPont Experimental Station. The next step was taken by Hilaire de Chardonnet, a French engineer and industrialist, who invented the first artificial silk, which he called "Chardonnet silk". In the late 1870s, Chardonnet was working with Louis Pasteur on a remedy to the epidemic that was destroying French silkworms. Failure to clean up a spill in the darkroom resulted in Chardonnet's discovery of nitrocellulose as a potential replacement for real silk. Realizing the value of such a discovery, Chardonnet began to develop his new product, which he displayed at the Paris Exhibition of 1889. Chardonnet's material was extremely flammable, and subsequently replaced with other, more stable materials.
Коммерциялық өнімдер
Алғашқы табысты процесті 1894 жылы ағылшын химигі Чарльз Фредерик Крос және оның әріптестері Эдвард Джон Беван мен Клейтон Бидл әзірледі. Олар бұл талшықты "вискоза" деп атады, себебі көміртек дисульфиді мен целлюлозаның реакция нәтижесіндегі өнім негіздік ортада ксантаттың жоғары тұтқыр ерітіндісін берді. Бірінші коммерциялық вискоза rayon-ы 1905 жылы Ұлыбританиядағы Courtaulds компаниясымен өндірілді. "Rayon" атауы 1924 жылы қабылданды, ал "вискоза" атауы rayon және целлофанды жасауға қолданылатын тұтқыр органикалық сұйықтық үшін қолданылды. 1865 жылы осыған ұқсас целлюлоза ацетаты ашылды. Rayon және ацетат екеуі де жасанды талшықтар, бірақ толыққанды синтетикалық емес, олар ағаштан жасалған. "Толық синтетикалық" мағынасындағы алғашқы синтетикалық талшық – нейлонды 1930-шы жылдары DuPont химиялық фирмасының американдық зерттеушісі Уоллес Каротерс әзірледі. Ол көп ұзамай АҚШ-та жібекке балама ретінде пайда болды, дәл сол кезде Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде рационирование енгізілді. Оның әйелдердің колготкилері үшін материал ретінде жаңа қолданылуы, парашюттердегі жібекті алмастыру сияқты практикалық қолданылуларды көлеңкеге түсірді, сондай-ақ арқандар сияқты басқа да әскери мақсаттарда қолданылды. Бірінші полиэстер талшығы 1928 жылы Ұлыбританияда International General Electric компаниясымен патенттелді. Оны 1941 жылы Calico Printers' Association компаниясында жұмыс істеген британдық химиктер Джон Рекс Уинфилд және Джеймс Теннант Диксон да өндірді. Олар алғашқы полиэстер талшықтарының бірін жасап, патенттеді, оны Terylene деп атады, ол сондай-ақ Dacron деп те белгілі, және нейлонмен тең немесе одан да берік болды. ICI және DuPont компаниялары осы талшықтың өз нұсқаларын өндіруге кірісті. 2014 жылы синтетикалық талшықтардың әлемдік өндірісі 55,2 миллион тоннаны құрады.
The first successful process was developed in 1894 by English chemist Charles Frederick Cross, and his collaborators Edward John Bevan and Clayton Beadle. They named the fiber "viscose", because the reaction product of carbon disulfide and cellulose in basic conditions gave a highly viscous solution of xanthate. The first commercial viscose rayon was produced by the UK company Courtaulds in 1905. The name "rayon" was adopted in 1924, with "viscose" being used for the viscous organic liquid used to make both rayon and cellophane. A similar product known as cellulose acetate was discovered in 1865. Rayon and acetate are both artificial fibers, but not truly synthetic, being made from wood. Nylon, the first synthetic fiber in the "fully synthetic" sense of that term, was developed by Wallace Carothers, an American researcher at the chemical firm DuPont in the 1930s. It soon made its debut in the United States as a replacement for silk, just in time for the introduction of rationing during World War II. Its novel use as a material for women's stockings overshadowed more practical uses, such as a replacement for the silk in parachutes and other military uses like ropes. The first polyester fiber was patented in Britain in 1928 by the International General Electric company. It was also produced by British chemists working at the Calico Printers' Association, John Rex Whinfield and James Tennant Dickson, in 1941. They produced and patented one of the first polyester fibers which they named Terylene, also known as Dacron, equal to or surpassing nylon in toughness and resilience. ICI and DuPont went on to produce their own versions of the fiber. The world production of synthetic fibers was 55.2 million tonnes in 2014.
Сипаттамалар
Барлық талшықтың шамамен жартысы синтетикалық, және олар талшық және тоқыма технологиясының барлық салаларында қолданылады. Синтетикалық полимерлерге негізделген көптеген талшық түрлері әлеуетті коммерциялық өнімдер ретінде қарастырылғанымен, нарықта басымдыққа ие болғандары – нейлон, полиэстер, акрил және полиолефин. Осы төртеуі синтетикалық талшық өндірісінің көлемінің шамамен 98 пайызын құрайды, ал полиэстердің өзі шамамен 60 пайызын құрайды. Синтетикалық талшықтар кір жуу машиналарынан микропластик ластанудың көзі болып табылады.
About half of all fibres are synthetic, with applications in every field of fiber and textile technology. Although many classes of fibers based on synthetic polymers have been evaluated as potentially valuable commercial products, four of them nylon, polyester, acrylic and polyolefin dominate the market. These four account for approximately 98 percent by volume of synthetic fiber production, with polyester alone accounting for around 60 percent. Synthetic fibers are a source of microplastic pollution from laundry machines.