Введение. Вторая половина двадцатого века вошла в историю человечества как эра всемирной научно-технической революции

Вторая половина двадцатого века вошла в историю человечества как эра всемирной научно-технической революции, в недрах которой интенсивно зреет революция в области образования.

Повсеместно ощущается острая нехватка образованных людей, способных не только обслуживать новую технику, но и творить ее. Обучать по «старинке» уже невозможно, ибо объем научно-технической информации во всех областях жизни и деятельности людей, равно как и в каждой технической области, в том числе и в химической технологии высокомолекулярных соединений, интенсивно нарастает.

Поэтому важнейшей задачей подготовки специалистов в конкретной области является обучение их приемам и методам получения и ассимиляции знаний, необходимых для производственной деятельности.

Молодой специалист с любыми задатками и качествами может найти в технологии применение своим способностям, а следовательно, и найти удовлетворение в работе. Это обстоятельство имеет очень большое значение: ведь интересная работа, даже если она временами сопровождается тяжелыми переживаниями – одно из наиболее важных требований в жизни. Поэтому умение количественно оценивать особенности протекания каждой элементарной стадии технологического процесса является необходимым инструментом для профессионального самоутверждения инженера химика-технолога. Использование адекватных математических моделей технологических стадий процессов и умение их взаимосвязать с качественными и количественными характеристиками готовой продукции определяет эффективность технологической деятельности специалиста. В связи с этим решение технологических задач является обязательным учебно-методическим приемом, способствующим прочному усвоению теоретических аспектов соответствующих разделов науки.

Ранее уже отмечалось, что получение волокнистых материалов возможно в процессе последовательного осуществления агрегатных переходов вещества:

- перевод вещества в жидкое состояние плавлением или растворением с образованием вязких жидкостей;

- формирование струй вязкой жидкости определенного диаметра и их отверждение;

- ориентационное вытягивание;

- фиксация структуры волокна.

Формирование струи с последующим ее отверждением возможно: экструзией вязкой жидкости через отверстия диаметром от 50 до 500 мкм;

- вытягиванием струи с поверхности вязкой жидкости;

- растягиванием капель и струи вязкой жидкости;

- раздувом вязкой жидкости.

Эти варианты образования струи используются при нитеобразовании как неорганических, так и органических волокон.

Известно, что волокнистые материалы на основе кварца, базальта, диабаза способны выдерживать длительный нагрев до 2000 ⁰С. Основой прочных и жаростойких волокнистых материалов служат графитовые волокна, нитевидные кристаллы («усы») оксидов алюминия, бериллия, магния, карбидов кремния и бора; широкое промышленное применение получили асбестовые, а также различные стеклянные и металлические волокна. Вместе с тем основное количество волокнистых материалов производится из органических высокомолекулярных соединений - это натуральные и искусственные, а также разнообразные синтетические волокна и нити. В начале XXI века общий годовой объем их производства превысил 60 млн т. Высокомолекулярные соединения, пригодные для производства волокнистых материалов, должны иметь линейное строение, длину развернутой макромолекулы в пределах 200-500 нм и обладать способностью при нагревании плавиться либо растворяться с образованием вязких жидкостей.

Перевод полимеров в вязкотекучее состояние как предпосылка для пленко- и волокнообразования обусловлен необходимостью обеспечения сегментарной подвижности макромолекул для формирования ориентированной структуры полимерного субстрата и создания стабильных условий для реализации этого процесса.

В этом разделе «Сборника задач и упражнений» по курсу «Физико-химические основы формования химических волокон» будут рассмотрены примеры технологических расчетов, необходимость в которых возникает при выборе условий перевода полимеров в вязкотекучее состояние, транспортировке прядильных жидкостей по трубопроводам, при фильтрации прядильных растворов и расплавов, а также при их обезвоздушивании.

Конечно, приведенные примеры далеко не полностью охватывают реально возникающие в производственной практике проблемы при подготовке прядильных растворов и расплавов к формованию.

Поэтому автор с благодарностью примет замечания и предложения уважаемого читателя по совершенствованию содержания этого раздела.