Підручник з Хімії. 10 клас. Величко - Нова програма

§ 49. СИНТЕТИЧНІ ВОЛОКНА

Як вам відомо, натуральні волокна — бавовну, льон, вовну, шовк — виробляють із природних волокнистих матеріалів. Із природного полімеру целюлози добувають штучні (ацетатне, віскозне) волокна, а з них виробляють штучний шовк.

Речовини, які здатні утворювати волокна, можна й синтезувати. Якщо бавовна й льон — полімерні матеріали, мономером яких є вуглевод, то вовна і шовк — полімери білкової природи. Їхні молекули утворюються в результаті поліконденсації амінокислот. З’ясовано, що подібну структуру має полімер ε-амінокапронової кислоти.

У промисловості для полімеризації використовують не саму ε-амінокапронову кислоту, а її похідну — капролактам:

Волокно, вироблене з такого полімеру, називають капроном.

Капрон належить до поліамідних волокон, оскільки утворюється за рахунок амідних (пептидних) зв’язків. Подібність структури капрону до природних волокон білкового походження, зокрема шовку, можна виявити, порівнявши загальні схеми їхньої будови (мал. 162).

Мал. 162. Фрагмент будови макромолекули натурального шовку (а) і капрону (б)

Бачимо, що в обох структурах є міжмолекулярні водневі зв’язки. Це надає волокнам високої міцності. Крім того, капронове волокно має ще низку цінних властивостей: не вбирає вологу й через це швидко висихає, стійке проти стирання.

Іншу групу синтетичних волокон становлять поліестерні волокна. Неважко здогадатися, що ця назва відбиває будову полімеру. Справді, у структурі згаданих волокон є естерні зв’язки. Полімер, з якого виробляють відоме вам волокно лавсан (або терилен), утворюється внаслідок поліконденсації етиленгліколю й терефталевої кислоти. Взаємодія відбувається між гідроксильними та карбоксильними групами цих сполук:

Лавсанове волокно має цінні властивості: воно міцне, термостійке, на нього не діють розбавлені розчини кислот і лугів.

Капрон і лавсан використовують для пошиття одягу, виготовлення оздоблювальних матеріалів. Застосовують їх і в техніці: з капронової смоли формують деталі різних механізмів, із лавсану виробляють фільтрувальні тканини, канати тощо·

Лабораторний дослід 12

Відношення синтетичних волокон до розчинів кислоти й лугу

Налийте у дві пробірки по кілька мілілітрів розбавленої сульфатної кислоти, у дві інші — розчину лугу. Опустіть у розчини клаптики тканин капрону й лавсану. Що спостерігаєте?

Нагрійте вміст пробірок на слабкому вогні. Що спостерігаєте?

Завдання для самоконтролю

1. Які види волокон вам відомі?

2. У чому полягає відмінність у хімічній природі бавовни й шовку?

3. Схарактеризуйте структуру капрону. Поясніть, чому він належить до поліамідних волокон.

4. Які переваги й недоліки капрону?

5. Схарактеризуйте структуру поліестерних волокон. Поясніть їхню назву.

6. Поясніть застосування синтетичних волокон на основі їхніх властивостей.

Додаткові завдання

7. Поліпропілен стереорегулярної будови — кристалічна, високоплавка речовина, що дає міцні волокна, а нестереорегулярний полімер м’який, еластичний. Поясніть це з погляду теорії будови.

8. Наведіть приклади природних полімерів лінійної, розгалуженої та просторової будови.

9. Поясніть, чим зумовлена подібність деяких властивостей парафіну й поліетилену.

10. Нейлон — поліамідне волокно, утворене внаслідок поліконденсації гексаметилендіаміну H₂N—(CH₂)₆—NH₂ та дикарбонової адипінової кислоти HOOC—(CH₂)₄—COOH. Складіть хімічне рівняння цього процесу.

11. Схарактеризуйте значення полімерів у побуті й техніці.

Висновки

• Синтетичні полімери добувають за реакціями полімеризації та поліконденсації.

• Полімерні ланцюги бувають лінійної, розгалуженої й просторової будови.

• Полімери характеризують ступенем полімеризації, середньою відносною молекулярною масою.

• За відношенням до нагрівання полімери поділяються на термопластичні й термореактивні.

• До синтетичних полімерних матеріалів належать пластмаси, синтетичні каучуки, синтетичні волокна.

• Щоб перетворити полімер на пластмасу, до нього додають спеціальні речовини.

• Поліетилен низького тиску має кращі експлуатаційні властивості порівняно з поліетиленом високого тиску.

• Промисловість виробляє каучуки загального й спеціального призначення.

• Стереорегулярний ізопреновий каучук наближається за властивостями до натурального.

• Капрон належить до синтетичних поліамідних волокон, а лавсан — до поліестерних волокон.

• Широке застосування пластмас, синтетичних каучуків і волокон зумовлене їхніми унікальними експлуатаційними властивостями.