Номер 3, страница 121, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Назовите наиболее известные вам полиамидные волокна. Охарактеризуйте свойства и получение этих волокон.

К наиболее известным полиамидным волокнам относятся капрон (в международной классификации — нейлон-6) и анид (нейлон-6,6). Они представляют собой синтетические полимеры, в основной цепи которых содержатся амидные группы $(-\text{CO}-\text{NH}-)$.

Капрон (Нейлон-6)

Получение: Капрон получают методом полимеризации ε-капролактама (циклического амида) при нагревании $(260–280^\circ\text{C})$ в присутствии небольшого количества воды в качестве катализатора. Происходит раскрытие цикла и образование длинных полимерных цепей поликапроамида.

Уравнение реакции:

$n \underbrace{\begin{pmatrix} \text{CH}_2 - \text{CH}_2 - \text{CH}_2 \\ | \qquad \qquad | \\ \text{CH}_2 - \text{CO} - \text{NH} \end{pmatrix}}_{\text{ε-капролактам}} \xrightarrow{t, \text{H}_2\text{O}} \underbrace{[-\text{NH}-(\text{CH}_2)_5-\text{CO}-]_n}_{\text{поликапроамид (капрон)}}$

Из расплава полимера через тонкие отверстия (фильеры) формуют волокна, которые затем подвергают вытягиванию для увеличения прочности и ориентации макромолекул.

Свойства: Капроновые волокна обладают рядом ценных качеств:

• Высокая механическая прочность и износостойкость. Устойчивость к истиранию у капрона в 10 раз выше, чем у хлопка, и в 20 раз выше, чем у шерсти.

• Эластичность и упругость. Волокна хорошо держат форму и устойчивы к многократным деформациям.

• Химическая стойкость. Капрон устойчив к действию щелочей, но разрушается под действием сильных кислот, которые вызывают гидролиз амидных связей.

• Термопластичность. Плавится при температуре около $220^\circ\text{C}$.

• Низкая светостойкость. Под действием ультрафиолетового излучения прочность волокна со временем снижается.

• Применение. Широко используется для производства чулочно-носочных изделий, спортивной одежды, ковров, а также технических изделий: рыболовных сетей, канатов, кордной ткани, щетины.

Ответ: Капрон (нейлон-6) — это полиамидное волокно, получаемое полимеризацией ε-капролактама. Оно характеризуется высокой прочностью, эластичностью и износостойкостью. Основные недостатки — разрушение кислотами и потеря прочности под действием ультрафиолета.

Анид (Нейлон-6,6)

Получение: Волокно анид получают методом поликонденсации двух разных мономеров: гексаметилендиамина и адипиновой кислоты. Реакция протекает при нагревании и повышенном давлении, при этом в качестве побочного продукта выделяется вода.

Уравнение реакции:

$n \underbrace{\text{H}_2\text{N}-(\text{CH}_2)_6-\text{NH}_2}_{\text{гексаметилендиамин}} + n \underbrace{\text{HOOC}-(\text{CH}_2)_4-\text{COOH}}_{\text{адипиновая кислота}} \xrightarrow{t, p} \underbrace{[-\text{NH}-(\text{CH}_2)_6-\text{NH}-\text{CO}-(\text{CH}_2)_4-\text{CO}-]_n}_{\text{полигексаметиленадипинамид (анид)}} + 2n \text{H}_2\text{O}$

Процесс формования волокна из расплава аналогичен производству капрона.

Свойства: Свойства анида во многом схожи со свойствами капрона, но есть и отличия:

• Более высокая термостойкость. Анид имеет более высокую температуру плавления (около $260^\circ\text{C}$) по сравнению с капроном, что делает его предпочтительным для изделий, работающих при повышенных температурах.

• Большая жесткость и упругость.

• Механические и химические свойства в целом аналогичны капрону: высокая прочность, износостойкость, устойчивость к щелочам и разрушение кислотами.

• Применение. Благодаря лучшим термическим свойствам анид используется для производства автомобильных шин (корд), деталей машин (шестерни, втулки), конструкционных пластмасс, высококачественных ковровых покрытий и прочных тканей.

Ответ: Анид (нейлон-6,6) — полиамидное волокно, которое получают поликонденсацией гексаметилендиамина и адипиновой кислоты. По сравнению с капроном, он обладает более высокой температурой плавления и термостойкостью, что определяет его применение в технических целях.