13. Хемостойкие волокна полифен (тефлон) и фторон

13. Хемостойкие волокна полифен (тефлон) и фторон
Полифеновые волокна. Эти волокна получают из политетра­фторэтилена, который обладает высокой температуростойкостью и хемостойкостью.
Однако переработка политетрафторэтилена в изделия затруд­няется из-за того, что этот полимер не может быть переведен в расплав без разложения и не растворяется в известных раство-.
рителях.               -              . •
Промышленный способ получения политетрафторэтилена осно­ван на полимеризации тетрафторэтилена, который получается из фтористого водорода и хлороформа:
2HF + СНСl3 --> CHF2Cl + 2HC1
Образующийся дифторхлорметан при нагревании до 700 °С от­щепляет НС1; при этом получается тетрафторэтилен:
2CHF2C1 —> CF2=CF2 + 2HCI
Тетрафторэтилен способен полимеризоваться в присутствии пер-оксидов при 70—80 °С и сравнительно высоком давлении (4— 10МПа):

n(CF2=CF2) --> --СF2-СF2-СF2-СF2--
Полимер имеет линейную структуру. Для получения полифеновых волокон пришлось разработать принципиально новый метод, отли­чающийся от методов получения других синтетических волокон.
В результате полимеризации тетрафторэтилена получается вод­ная дисперсия, которая после концентрирования содержит 58— 62% политетрафторэтилена. В эту дисперсию вводят загуститель-раствор водорастворимого или щелочерастворимого полимера, на­пример раствор поливинилового спирта, или вискозу (1 объем дис­персии иа 1 объем загустителя). Получается вязкий прядильный раствор, содержащий 30—40% политетрафторэтилена, из которо­го можно формовать нити. Политетрафторэтилен является напол­нителем в этом растворе, так же, как это получается при введении в прядильный раствор суспензии двуокиси титана при матирова­нии нитей (например, вискозы). При формовании приготовленного таким образом прядильного раствора получаются гидратцеллюлоз--ные или поливинилспиртовые нити с равномерно распределенны­ми в них мельчайшими частицами политетрафторэтилена. Из-за большого содержания наполнителя прочность нитей невысока (8 мН/текс), и они подвергаются дополнительным операциям — спеканию и вытяжке.
В процессе спекания нить (полуфабрикат) подвергается быст­рому нагреванию до 380—390 °С при помощи электрических нагре­вателей. При этой температуре основа нити разрушается и уда­ляется в виде газообразных веществ, а частицы политетрафтор­этилена спекаются, образуя монолитную нить, прочность которой несколько выше прочности нити, поступившей на спекание. При быстром нагревании высокодисперсные частицы спекаются до на­чала разложения полимера. При нагревании более крупных кусоч­ков политетрафторэтилена  спекание их  протекает значительно медленнее и полимер при этом начинает разлагаться. Таким об­разом, при спекании необходимо иметь полимер в высокодисперс­ном состоянии, придав ему форму нити.
Упрочнение нити достигается дополнительной вытяжкой его на 300—500% при повышенной температуре (более 300°С). Полу­ченные таким образом поли'тётрафторэтиленовые волокна имеют плотность 2200 кг/м3 и прочность 100—150 мН/текс. Гигроскопич­ность полифеновых волокон ничтожна, и вследствие этого проч­ность и удлинение нитей в мокром и сухом состояниях не изме­няются. Полифеновые волокна обладают хорошей хемо- и тер мостойкостью.
Благодаря перечисленным свойствам эти волокна нашли широ­кое применение в различных областях техники. Из них изготав­ливают ткани для фильтрации горячих газов и сильно агрессив­ных жидкостей, кислотоупорные набивки для центробежных насосов и другие изделия.
Однако следует учитывать, что сырьевая база для полифено­вых волокон ограничена, а стоимость их значительно выше стои­мости других синтетических волокон. Поэтому эти волокна и ткани из них целесообразно применять только в тех случаях, ко­гда другие синтетические волокна не могут выдержать условий эксплуатации.
Фторлоновые волокна. Как указывалось выше, недостатком по* лифеновых волокон является сложность технологии их изготовле­ния из-за нерастворимости политетрафторэтилена. Однако изве­стно, что существуют фторсодержащие полимеры — производные-а-олефинов, растворимые в доступных растворителях, например в ацетоне. Получение прядильного раствора в ацетоне значитель­но упрощает технологический процесс получения нити, так как для формования нитей могут быть использованы существующие мето­ды и оборудование и, кроме того, это дает возможность получить нить более прочную, чем полифеновая.
Текстильная нить из ацетонового раствора фторлона формуется "так же, как хлориновая нить, в водно-ацетоновую осадительную ванну, содержащую 4% ацетона, на прядильных машинах, пред­назначенных для формования текстильных хлориновых нитей.
Прядильный ацетоновый раствор содержит 14—16% полимера. Свежесформованная фторлоновая нить, содержащая значительное^ количество растворителя, вытягивается на 150—200% между дис­ками на прядильной машине при комнатной температуре.
Для повышения прочности высушенная нить дополнительно вытягивается в среде глицерина, нагретом до 136—142 °С. Сум­марная вытяжка фторлоновой нити может быть доведена до 1500—1600%. Затем нить отмывается от глицерина и сушится с одновременной термофиксацией при 120— 130°С в течение 1 ч. При такой обработке удлинение нити повышается с 8—10% до 12—20% без снижения прочности.
Плотность фторлонового волокна составляет 2130 кг/м3. При вытягивании нити на 1500% ее прочность может быть доведена до 1—1,2 ГПа. Такая высокая прочность фторлоновых нитей не всегда нужна, тем более, что при этом снижается удлинение нити. Поэтому часто оказывается достаточным вытягивать нить на 300— 400%, что значительно упрощает технологический процесс и дает возможность получать нити с прочностью 0,5 ГПа. Удлинение ни­ти можно регулировать в пределах от 8 до 40%, что связано со степенью вытяжки и терморелаксацией нити.
Гигроскопичность фторлоновых волокон очень незначительна, примерно такая же, как полифеновых, поэтому прочность и эла­стические свойства фторлоновых волокон в сухом и мокром со­стоянии не изменяются.
Светостойкость этих волокон высокая, равная примерно свето­стойкости полифеновых волокон и не уступающая светостойкости полиакрилонитрильных волокон. Хемостойкость фторлоновых во­локон так же высока, как и хемостойкость полифеновых волокон. Эти волокна устойчивы в концентрированной азотной кислоте как при нормальной, так и при повышенной температуре.
По термостойкости фторлоновые волокна значительно уступа­ют полифеновым. С увеличением степени вытяжки термостойкость их несколько повышается, но даже для высокопрочных фторлоно­вых волокон максимальная температура, при которой они могут применяться, не превышает 120—130°С.
Как видно из приведенных данных, свойства фторлоновых и полифеновых волокон довольно близки, кроме прочности, которая у фторлоновых волокон в несколько раз больше, чем у полифено­вых, и термостойкости, которая у полифеновых волокон значитель­но выше, чем у фторлоновых волокон.
Технология получения фторлоновых волокон менее сложна, чем полифеновых, но сырьевая база для фторсодержащих волокон ог­раничена.