При взаимодействии этилена с хлором получается новый газ — хлористый винил, который при температуре минус 14 градусов превращается в жидкость.
Хлористый винил прекрасно полимеризуется. Получается белый плотный порошок. В чистом виде этот порошок не удается никакими способами превратить в нить. Поэтому для получения искусственного волокна химики смешивают жидкий хлористый винил с некоторыми другими виниловыми соединениями. Совместно со своими «родственниками» хлористый винил образует растворы, годные для прядения.
Жидкости заливают в автоклав — котел с плотно завинчивающейся крышкой. Добавляют ничтожно малое количество «химических иголок» — катализатора. Чаще всего берут вещество, которое называется перекисью бензоила. Крышку автоклава завинчивают и включают электромотор.
Мешалка, находящаяся в котле, начинает вращаться. Автоклав слегка подогревают, примерно до температуры человеческого тела. Начинается реакция полимеризации. Далее температура повышается сама, и через рубашку автоклава приходится прогонять холодную воду, чтобы не допустить чрезмерного разогрева. Высокая температура может помешать образованию длинных цепей полимера.
Спустя некоторое время (через 30—60 часов) мешалку останавливают и автоклав охлаждают до комнатной температуры.
Из автоклава выгружают белый плотный порошок, который растворяют в ацетоне. Раствор продавливают через тончайшие отверстия. Так же как и при выработке ацетатного шелка, ацетон под действием теплого воздуха испаряется. Получаются тончайшие шелковистые нити.
В зависимости от того, какая жидкость добавлена к хлористому винилу для совместной полимеризации, получаются волокна с различными свойствами.
Виниловое волокно не разрушается под действием крепких кислот и щелочей. Из него изготовляют спецодежду для химических производств и фильтровальные ткани, приводные ремни для транспортеров и искусственную щетину.
Из винилового волокна изготовляют также ленты, которые успешно заменяют асбест в качестве набивки сальников в подшипниках. Они не боятся резких изменений температуры — от минус 15 до плюс 90 градусов.
Несколько лет назад группа советских химиков — член-корреспондент Академии наук СССР И. Л. Кнунянц, З. А. Роговин, А. Б. Пакшвер и другие — разработала способ получения другого синтетического волокна, которое, как и виниловое, изготовляется не из молекул растительного или животного происхождения, а из обычных химических продуктов.
Новое советское синтетическое волокно получило название капрон.
Капрон приготовляют из всем известной карболовой кислоты (карболки). Путем сложных химических превращений получают из нее белую кристаллическую массу — капрон.
Капрон дробят на мелкие кусочки, которые засыпают в плавильную камеру прядильной машины. В камере кусочки эти нагреваются до 275 градусов и тают, превращаясь в вязкую, как глицерин, жидкость.
Этот «капроновый» сироп под давлением продавливают через фильеры в короб, в котором непрерывно веет холодный воздух — тончайшие струйки охлаждаются и застывают в нити, которые наматывают на бобины.
Капроновые нити, только что вышедшие из прядильной машины, еще непригодны для изготовления из них тканей. Когда струйка капроновой жидкости, застывая в коробе, превращается в нить, то молекулы капрона располагаются не вдоль нити, не параллельно оси волокна, а под некоторым углом к ней. Сами нитевидные молекулы как бы скомканы. Поэтому капроновую нить необходимо подвергнуть вытягиванию.
Вытягивание производится на барабанах, которые вращаются с различной скоростью; в результате длина нити увеличивается в 4—5 раз. При растягивании молекулы выпрямляются и располагаются вдоль оси. Нить становится необычно прочной.
Это изобретение советских химиков было удостоено высокой награды — Сталинской премии.
Если взять адипиновую кислоту и гексаметилендиамин, то можно изготовить другое волокно — найлон.
В названиях многих химических веществ отражен их состав. Например, название гексаметилендиамин означает, что молекула этого вещества состоит из шести («гекса» — греческое числительное шесть) метиленовых групп и двух («ди» — два) групп, состоящих из атомов азота и водорода, — аминовых групп.
Производство капронового шелка по сравнению с вискозным или ацетатным несравненно проще. Для него не нужны растворители — ни кислоты, ни щелочи; капрон плавят, продавливают, и он застывает в нить.
Прочность капрона такова, что его правильнее сравнивать не с волокнистыми веществами, а с металлическими проволоками. Капроновая шелковинка в 3,5 раза крепче алюминиевой проволоки такого же сечения, в полтора раза крепче медной и равна по прочности железной холоднотянутой проволоке. Капроновая нить толщиной всего лишь в полтора миллиметра выдерживает тяжесть взрослого человека.
Гигроскопичность капрона втрое меньше гигроскопичности шерсти и натурального шелка и в два раза меньше гигроскопичности ацетатного шелка.
Кроме того, капроновая пряжа не боится ни сырости, ни плесени. Рыболовные снасти из новых видов синтетического волокна могут месяцами находиться в воде без всякого вреда для себя, тогда как пеньковые и хлопчатобумажные неводы уже спустя месяц теряют 60% своей прочности.
Текстильные изделия из капрона или найлона не нужно, да и нельзя гладить после стирки.
Когда они высыхают, то приобретают исходную форму, приданную им на фабрике при изготовлении.
Пряжа из капрона и найлона почти в 20 раз эластичнее нитей из натурального шелка и в несколько раз эластичнее пряжи из вискозного и ацетатного шелка.
Из толстых капроновых нитей можно делать зубные и одежные щетки. Эти щетки гораздо прочнее и гигиеничнее щеток из щетины, так как благодаря гладкой поверхности капрона грязь к щеткам почти не пристает.
Исключительная прочность синтетических волокон, стойкость к влаге и химическим воздействиям, простота переработки и неограниченные источники сырья открывают перед ними огромное будущее.
В соревновании с шелкопрядом и овцой химия победила.