Получение ацетатного волокна

Ацетатные волокна получили широкое распространение в быту. Многие покупают в магазинах красивые и легкие синтетические ткани и одежду. Но не многие задумывались о цене, которую они платят за ношение вещей из ацетатного волокна. Действительно, всем хорошо известны свойства ацетатного (искусственного) шелка: прочность, легкость, дешевизна и красота.

Но есть и еще одно качество - ядовитость. Дело здесь не в самом ацетатном волокне, а в способе его получения.

В промышленности нити данного волокна получают из твердого, малоактивного вещества, получаемого из природной древесины - целлюлозы. Это химически довольно сложный процесс. Общую целлюлозу сначала превращают в триацетилцеллюлозу путем химической реакции с уксусным альдегидом. А затем обрабатывают дихлорэтаном в присутствии этилового спирта. В результате этой реакции твердые шарики триацетилцеллюлозы размягчаются и получившуюся массу пропускают тонкие отверстия в металлической пластине при небольшом нагревании и давлении. На получившиеся очень тонкие нити действуют воздушным потоком и при этом испаряется этилдихлорэтановый эфир. И мягкие нити застывают вновь становясь твердыми и прочными.

Химизм промышленного способа получения волокна:

1)    Структурный вид молекулы целлюлозы

2)    Получение этилдихлорэтанового эфира

 

3)    Получение мягкой массы, состоящей из отдельных молекул тринитроацетилцеллюлозы, обработанной спиртом в присутствии дихлорэтана

 

Все, казалось бы, просто и совершенно чисто. Но тот, кто так рассуждает, к сожалению, ошибается.

Оказывается, эфир с нитей волокна испаряется не полностью, частично оседая. И все бы ничего, да в формуле этилдихлорэтанового эфира присутствует молекула хлора. Причем, слабосвязанная с молекулами самого волокна. Одевая одежду из ацетатного волокна, ваша кожа неминуемо соприкаснется с тканью и активный хлор моментально вступит в реакцию с кожей. Частично прореагировав, он попадет в кровь и соединится с ионами металлов, там присутствующих, и в таком виде, уже навсегда, останется в организме. И пусть доля его поступления в кровь незначительна, но ведь за долгое время может накопиться смертельная доза этого активнейшего химического элемента.

На первый взгляд, все кажется просто, необходимо заменить способ производства ацетатных тканей. Но вот в этом и вся суть.

Дело в том, что для того, чтобы размягчить триацетилцеллюлозу, невозможно использовать температуру и различного рода растворители, так как это химически малоактивное вещество, да еще к тому же мгновенно разрушающееся уже при 300oC.

Многократными экспериментами был найден один единственный путь - это сначала радикально расщепить молекулы вещества, а затем соединить их в виде длинной полимерной цепочки, насчитывающей около миллиона звеньев. Такой процесс могут произвести только лишь химически очень активные элементы, такие как Cl, N, I и др.

Далее будет предложен новый подход к задаче путем применения химически активного, но безвредного газа озона (O3).

Новый - экологически чистый - способ получения ацетатного волокна:

1. Распределение электронных плотностей в молекуле тринитроацетилцеллюлозы
2. При действии озоном на молекулу, от нее отрывается водород и происходит смещение электронных плотностей

Данная молекула станет нейтральной только в том случае, если от нее сначала отнять два электрона, а затем добавить один.

Этого можно достичь путем как бы распятия данной молекулы на мелкой металлической сетке, по которой циркулирует постоянный электрический ток. Эта цель достигается в главной установке для получения волокна

Необходимый для работы главной установки озон, получается в озонаторе:

2O₂ + O₂ = 2O₃

Здесь происходит следующая реакция под действием электрических разрядов:

Но, так как озон в реакциях непосредственно не участвует, а участвует атомарный кислород, который очень легко получается из озона, то необходимо устройство, которое улавливало бы реакционноспособный атомарный кислород. Такое устройство называется электроразделитель.

Точно по такому же принципу, лишь с небольшими конструктивными отличиями, работает другая установка, служащая для получения катионов водорода из молекулярного водорода.

Для получения водорода используется электропечь. При действии водяного пара природный газ, а точнее метан (CH4), расщепляется на угарный газ (СО) и чистый водород Н2.

Далее угарный газ окисляется до оксида углерода IY ( CO 2 ) и идет на дальнейшую переработку:

1. Способ - это рассеивание в малых пропорциях на большом участке леса в несколько сот гектар
2. Присоединение к данному производству еще одного в котором либо необходим угарный газ, либо необходим углекислый газ (естественно еще одно производство должно быть переоборудовано на безотходное)

И последняя установка - это конденсатор, где происходит образование чистейшей воды из гидроксильной группы OH-, образовавшейся в главной установке, и катиона H+.

Краткое описание процесса получения волокна:

1. Получение озона и его разложение на атомный кислород
2. Получение водорода молекулярного
3. Получение атомарного водорода
4. Расщепление молекул тринитроацетилцеллюлозы, пропускание их через устройство, вытягивание нити и ее затвердевание путем обдува атомарным водородом
5. Получение воды
6. Удаление СО ­ и СO₂