Современные методы синтеза высокомолекулярные соединений позволяют путем использования различных мономеров и изменения условий синтеза вырабатывать соединения любого состава и, следовательно, изменять свойства полимера и получаемых из него волокон в нужном направлении.

Исходные материалы для синтетических волокон должны удовлетворять следующим требованиям: иметь сравнительно высокий молекулярный вес, вытянутую форму макромолекул, обладать способностью растворяться и образовывать концентрированные вязкие растворы или плавиться и переходить в вязкотекучее состояние без разложения. Для получения синтетических волокон полупродукт подвергают формированию и отделке.

Формуют синтетические волокна из раствора, а также из расплава или размягченного полимера. Полученное при продавливании волокно подвергают вытягиванию и тепловой обработке (термической фиксации).

Свежесформированное синтетическое волокно обычно подвергается значительному вытягиванию (от 2 до 20 раз) для повышения его механических свойств; при этом с увеличением прочности уменьшается удлинение. Чтобы повысить равномерность структуры волокна, стабильность его линейных размеров, снизить усадку в горячей воде, уменьшить сминаемость, некоторые виды волокон подвергают термической фиксации. Для осуществления этой операции необходимы следующие условия: повышенная температура, жидкая среда (вода), воздух или атмосфера насыщенного пара.

Все синтетические волокна в отличие от природных и искусственных имеют малое водопоглощение, что обеспечивает быстрое высыхание изделий из них. Малая чувствительность к влаге этих волокон сказывается и на других их свойствах. Так, физико-механические свойства волокна остаются почти постоянными даже при погружении его в воду.

Во влажном состоянии волокна так же прочны, как и сухом, что, конечно, обусловливает широкую область их применения.

Другим важным свойством является химическая инертность синтетических волокон. Так, капрон и анид устойчивы к щелочам, лавсан к кислотам, а волокно хлорин не изменяет своих свойств при действии на него кислот, щелочей, окислителей и других реагентов. Синтетические волокна устойчивы к действию бактерий, микроорганизмов, плесени и моли.

Синтетические волокна разных видов имеют свои характерные особенности. Так, волокно капрон характеризуется исключительно высокой стойкостью к истиранию, волокно нитрон—отличной устойчивостью к действию солнечного света и атмосферным воздействиям, а также низкой способностью к набуханию. Волокно лавсан отличается очень низким остаточным удлинением. По своему внешнему виду и свойствам сходно с шерстяным.

Синтетические волокна не лишены недостатков. Так, сильное влагопоглощение значительно затрудняет крашение этих волокон, способствует накоплению электростатических зарядов на поверхности волокна, снижает гигиенические свойства и тем самым ограничивает их применение.

Все синтетические волокна, применяемые в настоящее время, подразделяют на следующие группы: полиамидные, полиэфирные, полиакрилонитрильные, полихлорвиниловые, поливинилспиртовые и полиолефиновые.

Полиамидные волокна. Эти волокна в настоящее время занимают основное место среди синтетических волокон. Из полиамидных волокон, выпускаемых нашей промышленностью, известны капрон и анид.

Исходными материалами для получения волокна капрон служат продукты перегонки каменноугольной смолы—фенол и бензол. Из указанных продуктов в результате химических реакций при определенных условиях получают аминокапроновую кислоту NН2(СН2)5СООH из которой образуется капролактам.

Капролактам в специальных расплавителях переходит в расплав при95° С. Прозрачный расплав под давлением чистого азота подают через фильтр в аппарат для полимеризации капролактама. Молекулы лактама при температуре 250—260°С соединяются в длинные цепочки, образуя линейные полимеры из 100—150 звеньев лактама.

Реакция полимеризации протекает в среде азота в течение 10—11 часов.

Получающийся в результате реакции полимеризации промежуточный продукт в виде ленты нарезают на кусочки длиной 7—8 мм (крошку). Для удаления низкомолекулярных функций крошку промывают и затем высушивают. В таком виде крошка может быть использована для получения волокна, щетины и других изделий. Формуют волокна из крошки на прядильных машинах.

Прядильная машина состоит из двух частей: верхней и нижней. В верхней части находится бункер для полиамидной крошки и прядильная головка, включающая плавильную решетку, насосик и фильеру. В нижней части расположено приспособление для приема и намотки волокна. Полиамидная крошка, попадая из бункера на стиральную плавильную решетку, превращается при температуре 270—280° в жидкий расплав. Расплав самотеком попадает в насосик и далее в стальную фильеру, в которой имеются (в зависимости от числа элементарных) от 6 до 40 круглых отверстий диаметром 0,2-0,3мм. Отверстия обычно располагаются по кругу. Струйки расплава, вытекая из отверстии, сразу же под фильерой охлаждаются и превращаются в нити. В отличие от искусственных волокон свежесформированное капроновое волокно не может быть непосредственно использовано как текстильное, так как при приложении сравнительно незначительной нагрузки оно вытягивается в несколько раз (4—5 раз). Поэтому после предварительной подкрутки капроновое волокно подвергается холодному вытягиванию на крутильно-вытяжных машинах. При холодном вытягивании волокна прочность его повышается, а разрывное удлинение уменьшается с 400 до 15—25%. На крутильных машинах капроновые волокна проходят крутку, которая составляет от 100 до 1200 витков на метр (в зависимости от их назначения). Для того чтобы волокно при дальнейших переработках не усаживалось, капроновые нити после вытягивания обрабатывают горячей водой или паром, т. е. фиксируют. В результате такой обработки капроновая нить стабилизирует линейные размеры, которые не изменяются при дальнейшей эксплуатации изделий из этих волокон. После фиксации капроновое волокно сушат, перематывают на бобины и отправляют на текстильные фабрики.

Исходным сырьем для получения смолы и волокна анид является соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (соль АГ), [—СО(СН2)4СОNН (СН2)б Х NH—]п, получаемая из продуктов перегонки каменноугольной смолы. Технологический процесс производства анида во многом аналогичен производству капронового волокна.

Выше рассмотрены способы получения нитей непрерывной длины, состоящих из большого числа элементарных волоконец.

Однако кроме таких нитей вырабатывают также полиамидные штапельные волокна и мононити. Схема производства штапельного волокна несколько отличается от схемы производства полиамидных нитей. Для получения штапельного волокна расплавленную полиамидную смолу пропускают через фильеру, имеющую большое число отверстий. Полученный жгут волокон вытягивается на вытяжной машине. Вытянутые жгуты затем разрезаются на штапельки определенной длины. Отделка включает операции промывки, придания волокну извитости, фиксации извитости и сушки.

Чтобы волокно приобрело извитость, его обрабатывают раствором серной кислоты или подвергают механической гофрировке при повышенных температурах.