Номер 3, страница 212 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Назовите наиболее известное вам полиамидное волокно. Охарактеризуйте свойства и получение этого волокна.

Наиболее известным полиамидным волокном является капрон (также известный как нейлон-6 или поликапроамид).

Свойства этого волокна

Капрон обладает комплексом ценных свойств. Механические свойства: отличается высокой прочностью на разрыв (в пересчете на сечение превосходит многие виды стали), высокой износостойкостью и устойчивостью к многократным изгибам. Он очень эластичен и упруг. Физические свойства: волокно легкое, имеет гладкую, блестящую поверхность. Оно термопластично, температура плавления составляет около $220-225$ °С. Однако капрон имеет низкую термо- и светостойкость — при нагревании выше $140$ °С и под действием солнечного света (ультрафиолета) он теряет прочность и желтеет. Химические свойства: капрон устойчив к действию щелочей, разбавленных кислот, масел и большинства органических растворителей. Разрушается концентрированными кислотами (серной, азотной) и фенолами. Эксплуатационные свойства: низкая гигроскопичность (впитывает $3–4\%$ влаги) обеспечивает быстрое высыхание изделий, но снижает их гигиеничность. Сильно электризуется. Не подвержен гниению и воздействию плесени и бактерий.

Ответ: Свойствами капрона являются высокая прочность, износостойкость, эластичность, термопластичность, химическая стойкость к щелочам, но низкая свето- и термостойкость, низкая гигроскопичность и способность к электризации.

Получение этого волокна

Процесс получения капронового волокна включает несколько основных стадий. Первая стадия — синтез мономера. Исходным веществом для производства капрона служит ε-капролактам. Его, в свою очередь, получают промышленным способом из бензола или фенола через циклогексан и циклогексанон. Вторая стадия — полимеризация. Капрон (поликапроамид) получают в результате реакции полимеризации ε-капролактама. Процесс проводят в автоклаве при высокой температуре ($260–270$ °С) и давлении в присутствии инициатора (воды). При этом происходит раскрытие циклической молекулы капролактама и образование длинных линейных макромолекул полимера. Уравнение реакции полимеризации: $n(C_6H_{11}NO) \rightarrow [-NH-(CH_2)_5-CO-]_n$, где $n$ — степень полимеризации, достигающая 200. Третья стадия — формование волокна. Полученный вязкий расплав поликапроамида продавливают через тончайшие отверстия в металлической пластине — фильере. Струйки расплава при выходе из фильеры охлаждаются потоком холодного инертного газа или воздуха и затвердевают, образуя элементарные нити. Четвертая стадия — вытягивание и отделка. Для придания волокну необходимой прочности и эластичности его подвергают ориентационному вытягиванию в 4–5 раз на вытяжных дисках. В процессе вытягивания макромолекулы полимера выстраиваются вдоль оси волокна, что и обеспечивает его высокие механические показатели. После вытягивания волокно проходит финишную обработку (промывку, нанесение замасливателей) и наматывается на бобины.

Ответ: Капроновое волокно получают путем полимеризации ε-капролактама с последующим формованием волокна из расплава полимера и его многократным вытягиванием для ориентации макромолекул.