Прикладная органическая химия: СВОЙСТВА ВОЛОКОН

Все мы знаем, что многие ткани из синтетических волокон, такие, как полиэфирные, не мнутся при носке, тогда как хлопчатобумажные ткани мнутся очень легко. В то же время хлопчатобумажная ткань гигиенична и не раздражает кожу, а ткани из полиэфиров часто бывают недостаточно теплыми и при соприкосновении с кожей создают неприятные ощущения. Все эти свойства, как и другие физические и химические свойства, определяются молекулярной структурой веществ: В этом разделе мы рассмотрим вопрос о связи свойств хлопка и полиэфиров со строением зтих веществ.

О строении полиэфиров шла речь выше в гл. 12. Структура целлюлозы, из которой состоит хлопок, будет обсуждаться в гл. 14. Целлюлоза содержит по три гидроксильные группы в каждом мономерном звене. Поскольку гидроксильные группы полярны и охотно образуют водородные связи (см. гл. 7), хлопковое волокно легко поглощает воду. Таким образом, хлопчатобумажная ткань впитывает воду, которую выделяет человек при потении. При этом ткань даже не кажется влажной, так как

вода оказывается внутри волокон. Напротив, полиэфирная ткань вследствие неполярности и гидрофобности быстро промокает и кажется холодной и влажной. Ткань, состоящая из 60 % хлопка и 40 % полиэфира, имеет полезные качества обоих компонентов. Хлопок придает такой ткани способность впитывать воду, а полиэфир делает ткань немнущейся.

Чтобы объяснить разницу в сминаемости хлопчатобумажных и полиэфирных тканей, необходимо учесть агрегатное состояние вещества, которое до сих пор мы не принимали во внимание. Большинство веществ могут находиться только в газообразном, жидком или твердом состоянии. Для многих чистых веществ не существует никакого промежуточного состояния между жидкой и твердой фазами. Вода, например, при замерзании переходит непосредственно в твердый лед. С полимерами дело обстоит иначе. Они могут существовать в твердом каучукоподобном состоянии. Например, полиэтилен при низкой температуре становится хрупким и ломким, как и большинство твердых органических веществ. При повышении температуры полиэтилен размягчается, становится эластичным и переходит в каучукоподобное состояние. Температура, выше которой полимер является гибким и эластичным, а ниже которой представляет собой твердое стеклообразное вещество, называется температурой стеклования Температура стеклования является характеристической величиной для любого полимера — полиэфира, найлона, хлопка, шелка, так же, как температурами плавления и кипения характеризуются другие органические вещества.

Температура стеклования целлюлозы, из которой состоит хлопок, 50 °С, а температура стеклования полиэфира 100 °С. При температуре ниже температуры стеклования ткань не сминается. Если ее смять, она восстанавливает прежнюю форму. Выше температуры стеклования (но ниже температуры плавления) полимер ведет себя как медная проволока или кусок глины: если его смять или изогнуть, он сохраняет новую форму. При увлажнении полимера его температура стеклования уменьшается (до 20 °С для целлюлозы и до 80 °С для полиэфира).

Когда человек в хлопчатобумажной рубашке сидит в кресле, откинувшись на спинку, пот, выделяющийся на спине, увлажняет целлюлозу и уменьшает температуру стеклования до 20 °С. При этом температура рубашки равна температуре тела (37 °С). Целлюлоза переходит в каучукоподобное состояние, и естественные изгибы ткани превращаются в складки. Когда человек поднимается из кресла, его рубашка охлаждается, а вода испаряется. Целлюлоза переходит в стеклообразное состояние, складки "закрепляются", и рубашка оказывается мятой. Температура стеклования полиэфира всегда значительно выше температуры человеческого тела, поэтому полиэфирная ткань, будучи смятой, затем легко восстанавливает орму.

На этих же свойствах хлопчатобумажной ткани основано глажение горячим утюгом. Чтобы разгладить ткань, необходимо нагреть ее выше температуры стеклования, которая может быть уменьшена увлажнением ткани.

(см. скан)