Урок по химии на тему: 'Синтетические волокна и их представители' (11 класс)

Тема: Синтетические волокна и их представители

Цель: Познакомить с синтетическими волокнами.

Задачи:

1. Рассмотреть строение, свойства, области применения синтетических волокон;

2. Развивать умение различать волокна; давать характеристику отдельным представителям;

3. Воспитывать коллективизм, взаимовыручку, внимание, аккуратность.

Оборудование: схема 26, табл. 38 - учебник, стр. 303, 307.

Тип урока: изучение нового материала

Методы: словесный, частично-поисковый

Формы работы: коллективные, индивидуальные, групповые

Ход урока

Организационный момент

Приветствие, проверка готовности класса к уроку, психологический настрой.

Опрос домашнего задания

Фронтальный опрос

1. Рассказать о синтетических каучуках.

2. В чем отличие синтетического каучука от натурального?

3. Как проходит процесс вулканизации?

4. Назовите области применения каучука.

Изложение нового материала

Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений.

В зависимости от вида исходного сырья химические волокна подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к химическим волокнам относят так же волокна, получаемые из неорганических соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые).

В качестве исходного сырья для получения синтетических волокон используют продукты переработки газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен...). Вид полученного полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ дается и название полимеру. Синтетические полимеры получают путем реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.

Историческая справка

Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 году поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 году в промышленном масштабе выпущено наиболее известное синтетическое волокно - полиамидное (США). Производство в промышленном масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетических волокон осуществлено в 1954-60 годах.

Производство синтетических волокон развивается более быстрыми темпами, чем производство искусственных волокон. Это объясняется доступностью исходного сырья и быстрым развитием сырьевой базы, меньшей трудоёмкостью производственных процессов и особенно разнообразием свойств и высоким качеством синтетических волокон. В связи с этим синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий.

Капрон
Волокно из полиамидных смол называют в нашей стране капрон и анид, качеством своим они почти не отличаются один от другого.
Капрон или капроновое волокно - бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона на много выше шелка. Капрон относится к полиамидным волокнам. Капрон изготовляется синтетическим путем на наших фабриках и из наших материалов. Исходное сырье - производные аминокислот. Капрон можно рассматривать как продукт внутримолекулярного взаимодействие карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6-аминогексановой кислоты:
Упрощенно превращение капролактама в полимер, из которого производят капроновое волокно, можно представить следующим образом:
Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом. В результате этой реакции образуется высокомолекулярное вещество, макромолекулы которого имеют линейную структуру. Отдельные звенья полимера являются остатками 6-аминогексановой кислоты. Полимер представляет собой смолу. Для получения волокон её плавят, пропускают через фильеры. Струи полимера охлаждаются потоком холодного воздуха и превращаются в волоконца, при скручивании которого образуются нити.
После этого капрон подвергается дополнительной химической обработке. Прочность капрона зависит от технологии и тщательности производства. Окончательно выделанный капрон бело-прозрачный и очень прочный материал. Даже капроновая нить, диаметром 0,1 миллиметра выдерживает 0,55 килограммов.
За рубежом синтетическое волокно типа капрон именуется перлон и нейлон. Капрон вырабатывается нескольких сортов; хрустально-прозрачный капрон более прочен, чем непрозрачный с мутно-желтоватым или молочным оттенком.
Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию, действию многократной деформации (изгибов).
Капроновые волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот - макромолекулы капрона подвергаются гидролизу по месту амидных связей. Сравнительно невелика и теплостойкость капрона. при нагревании его прочность снижается, при 215⁰С происходит плавление.
Изделия из капрона, и в сочетании с капроном, стали уже обычными в нашем быту. Из капроновых нитей шьют одежду, которая стоит намного дешевле, чем одежда из натуральных природных материалов. Из капрона делают рыболовные сети, леску, фильтровальные материалы, кордную ткань. Из кордной ткани делают каркасы авто- и авиапокрышек. Шины с кордом из капрона более износоустойчивы, чем шины с вискозным и х/б кордом. Капроновая смола используется для получения пластмасс, из которых изготавливают различные деталь машин, шестерни, вкладыши для подшипников и т.д. Российская промышленность вырабатывает искусственное волокно еще более прочное, чем капрон, например сверхпрочный ацетатный шелк, который своей прочностью превосходит стальную проволоку. Этот шелк на один квадратный миллиметр выдерживает 126 кг, а стальная проволока - 110 кг.

Лавсан (полиэтилентерефталат) - представитель полиэфиров. Это продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH₂CH₂-OH и двухосновной кислоты - терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) кислоты HOOC-C₆H₄-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир). Полимер относится к линейным полиэфирам и получается в виде смолы. Наличие регулярно расположенных по цепи макромолекулы полярных групп -О - СО - приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость. Макромолекулы в нем расположены беспорядочно, в волокне же они должны быть ориентированны вдоль его оси, чтобы оно приобрело необходимую прочность. С этой целью синтезированную смолу плавят и пропускают через фильеры со множеством отверстий. Тонкие струи полимера опускаются в шахту, куда поступает холодный воздух. При охлаждении струйки превращаются в тонкие волоконца. Прядение волокна на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120°С. Волокно обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к действию повышенных температур, света, окислителей, является хорошим диэлектриком. Лавсан является полноценным заменителем натуральной шерсти. Пленки из него при очень малой толщине обладают большой прочностью. Это свойство используется при изготовлении магнитофонной ленты.
Волокно лавсан добавляют к шерсти для изготовления немнущихся высококачественных тканей и трикотажа. Его применяют также для производства транспортерных лент, ремней, занавесей, парусов и т.д.

Полиакрилонитрил получают из акрилонитрилового ацетальдегида и циановодорода. Он не подвергается ни каким изменениям при нагревании 200⁰С, растворяется в диметилформиамиде, диметилсульфоксиде, акрилонитриле и др. растворителях. Волокно напоминает шерсть, легкое, сохраняет тепло, легко окрашивается. Используется в качестве заменителя натурального шерстяного волокна для изготовления трикотажных, ковровых изделий, постельных принадлежностей, искусственной цигейки. Краткое название волокна - акрилан.

Синтетические волокна являются хорошими заменителями натуральным, но уступают по гигиеническим показателям. Обладают низкой гигроскопичностью, не пропускают воздух.

По многим показателям синтетические волокна превосходят природные. Они устойчивы к действию кислот и оснований, хорошие диэлектрики.

Упр. 1-6 (устно), стр. 308

Упр. 9, стр. 308

Д/з. §15.7, стр. 303-308