Tải bản đầy đủ

Bao cao bai tp ln POLIMER

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ

------

BÁO CÁO BÀI TẬP
Môn học:Polimer dệt
GVHD:Ts Hà Dương Xuân Bảo
Nhóm:6
Đề tài:Polimer tổng hợp
Danh sách thành viên nhóm:
1.Trần Thành Trung(nhóm trưởng) :1513749
2.Nguyễn Thế Hiển

: 1511060

3.Bùi Viết Khôi

: 1511612

1



MỤC LỤC

Trang

I.Phần mở đầu và giới thiệu về polime
3

II.Xơ polyacrylonitrile

9

III.Xơ acrylic

11

IV.Sơ đàn hồi

15

V. XƠ POLYAMIDE
VI.

19

XƠ POLYESTER (PET)

29

Tài liệu tham khảo: Kỹ thuật chuẩn bị vật liệu in nhuộm (Đào Duy
Thái);Công nghệ gia công sợi hóa học,và nguồn tài liệu từ internet

2


I.Phần mở đầu và giới thiệu về
polime
*Lịch

sử phát triển của Polime

Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn gọi là hợp
cao phân tử hay polymer, đã được hình thành trong thiên
nhiên từ những ngày đầu tồn tại của trái đất. thí dụ : xenl
( thành phần chủ yếu của thực vật), protit ( thành phần ch
yếu của tế bào sống)…

Từ thời xa xưa người ta biết sử dụng sợi bông, sợi tơ tầm,
len để làm quần áo. Người ái cập cổ xưa biết sử dụng giấy
polymer để viết thư cho đến khi tìm ra được phương pháp
chế hợp chất cao phân tử khác là giấy

Năm 1833, Gay lussac tổng hợp được polyester khi đun n
acid lactic, Braconot điều chế được Nitroxenlolozơ bằng
phương pháp chuyển hoá đồng dạng. Từ đó mở ra thời kỳ
thời kỳ tổng hợp polymer bằng phương pháp hoá học và đ
vào nghiên cứu cấu trúc của polymer thiên nhiên.
Đến cuối thế kỹ 19 và đầu thế kỷ 20 việc nghiên cứu hợp
polymer được phát triển mạnh mẻ.

3


Nhờ những thành tựu của khoa học kỹ thuật người ta đã á
dụng những phương pháp vật lý hiện đại để nghiên cứu c
trúc polymer và đưa ra kết luận:

-Hợp chất polymer là tổ hợp của các phân tử có độ lớn kh
nhau về cấu trúc và thành phần đơn vị cấu trúc monomer
trong mạch phân tử

- Các nguyên tử hình thành mạch chính của phân tử lớn c
thể tồn tại ở dạng sợi và có thể dao động xung quanh liê
hoá trị, làm thay đổi cấu dạng của đại phân tử.

-Tính chất của polymer phụ thuộc vào khối lượng phân
cấu trúc thành phần hoá học của phân tử, cũng như sự tư
tác của các phân tử.

- Dung dịch polymer là một hệ bền nhiệt động học, khôn
khác với dung dịch của hợp chất thấp phân tử, nhưng lực
hợp và solvate hoá lớn ngay trong dung dịch loãng

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học đã thú
đẩy sự phát triển mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi của các
chất polymer.

Thí dụ: cao su là vật liệu không thể thiếu trong ngành gia
thông vận tải nhựa Polyethylene (PE) , polypropylene (PP)
ABS… mà sản phẩm gia dụng của nó không thể thiếu tron
sinh hoạt hàng ngày . Polyester không no, epoxy, PF, UF …
nhựa nền cho vật liệu composite. Hơn thế nửa có thể tổng
được polymer tinh thể lỏng ứng dụng làm màng hình tinh
lỏng…
*Các

khái niêm cơ bản về polime
4


Polyme (tiếng Anh: "polymer") là khái niệm được dùng
cho các hợp chất cao phân tử (hợp chất có khối lượng
phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp
lại nhiều lần những mắt xích cơ bản). Các phân tử tương
tự nhưng có khối lượng thấp hơn được gọi là
các oligome.
-Tên gọi polyme xuất phát từ tiếng Hy Lạp, πoλvς, polus,
'nhiều' và μερος, meros, 'phần', nghĩa là các phân tử lớn
được tạo thành từ sự lặp lại của nhiều phân tử con. Các
đơn vị tạo ra polyme có nguồn gốc từ các phân tử (thực
hoặc ảo) có khối lượng phân tử tương đối thấp. Thuật
ngữ này được Jöns Jacob Berzelius đặt ra vào năm 1833,
mặc dù ông có một định nghĩa khác biệt với các định
nghĩa IUPAC hiện đại. Các khái niệm hiện đại của polyme
như là cấu trúc phân tử đồng hóa trị ngoại quan đã được
Hermann Staudinger đề xuất vào năm 1920. Ông là
người đã trải qua thập kỷ tiếp theo tìm kiếm bằng chứng
thực nghiệm cho giả thuyết này.[5]
-Polyme được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên gọi
là nhựa, nhưng polyme bao gồm 2 lớp chính là polyme
thiên nhiên và polyme nhân tạo. Các polyme hữu cơ như
protein (ví dụ như tóc,da, và một phần của xương)
và axít nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổng
hợp polyme hữu cơ. Có rất nhiều dạng polyme thiên
nhiên tồn tại chẳng hạn xenlulo (thành phần chính
của gỗ và giấy).
-Khối lượng phân tử polyme:
M = n.m
trong đó
M: khối lượng phân tử polyme
m: khối lượng của một đơn vị monome
5


n: hệ số trùng hợp hoặc hệ số trùng ngưng
-Các tính chất
Polyme có 2 tính chất chính:



Thường là chất rắn, không bay hơi.
Hầu hết Polyme không tan trong nước hoặc các dung
môi thông thường

*Polime tổng hợp :
-Polime tổng hợp: Là polime do con người tổng hợp từ
các chất đơn giản ban đầu.
-Các loại phản ứng điều chế polime tổng hợp thường
dùng:
+Phản ứng trùng hợp: Phản ứng trùng hợp (addition
polymerization) hay còn gọi là phản ứng trùng hợp
chuỗi' là phản ứng tạo thành polymer có mắt xích cơ bản
cấu tạo tương tự vớimonomer tham gia phản ứng.
. Cao su buna-n --> là sản phảm của đồng trùng hợp buta-1,3đien với acrilonitrin : CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH-CN -----> (CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH(-CN)-)N
. Tơ nitron hay tơ olon là sản phẩm trùng hợp của vinyl
xianual
nCH2=CH-CN → (-CH2-CH(CN)-)n
. Cao su BuNa – S là sản phẩm đồng trùng hợp của buta 1-3
ddien và stiren
nCH2=CH-CH=CH2 +
nC6H5-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-CH20
CH(C6H5)-)n (xt, t , p)
+ Phản ứng trùng ngưng (condensation polymerization) là
phản ứng tạo thành polymer với mắt xích cơ bản có số nguyên
tử ít hơn monomer và tạo ra các sản phẩm phụ như: nước, HCl.
Phản ứng trùng ngưng, hay phản ứng đồng trùng ngưng, là một
quá trình nhiều phân tử nhỏ (monomer) liên kết với nhau thành
6


phân tử lớn (polymer cao phân tử) đồng thới giải phóng nhiều
phần tử nhỏ như H2O, HCl, CO2.
.Nilon-6,6:
nH2N-(CH2)6-NH2 + nHOOC-(CH2)4-COOH → (-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-)n + 2nH2O

hexametylenđiamin

axit ađipic

.Tơ lapsan
nHO-CH2-CH2-OH + nHOOC-C6H4-COOH → -(-O-CH2-CH2-OOC-C6H4-CO-)-n + 2nH2O
etilenglicol
axit terephtalic

I.POLIME TỔNG HỢP TRONG ỨNG
DỤNG XƠ
1.Khái niệm:Xơ tổng hợp được tạo ra từ các polyme tổng hợp,đi từ các
monomer.Polimer là nguyên liệu cho các loại xơ dệt.
2.Phân loại
Có các nhóm xơ tổng hợp chủ yếu sau:
-Polimer đồng trùng hợp,như:Polyacrynitrile,polyethylence,polyviyl
chlorua.
-Polimer trùng ngưng:Polyester,polyamit.
-Các polyme khác,như:Polyurethane
3.Cách thức tổng hợp và cấu trúc polimer tổng hợp
Vì có thể lựa chọn nguyên liệu thô khác nhau và sử dụng các quá trình
khác nhau để tạo xơ nên xơ tổng hợp có nhiều đặc tính khác nhau,thích
hợp cho hầu hết các mục đích ngành dệt may.Xơ tổng hợp xâm nhập
thị trường thời trang bằng con đường pha xơ (len/xpw tổng hợp hoặc
bông/polyester),hoặc biến tính,ví dụ làm dún hoặc lõi kép.Có thể kết
7


hợp xơ tổng hợp với nhau hoặc với các loại xơ khác nên sự phát triển
của xơ tổng hợp còn tiếp diễn.Về lâu dài,công nghiệp dệt may phải
chuẩn bị cho sự gia tăng sản xuất xơ tổng hợp vì yêu cầu xơ dệt trên
thế giới tăng nhanh chóng.Đối với khu vực hoàn tất điều này có nghĩa
là vấn đề mới và quy trình mới luôn xuất hiện.
Xơ toornghowjp đã phát triển từ nửa sau của thế kỉ XX.Vào đầu những
năm 1950 về cơ bản chỉ có poliester,polyamit và polyacrylonitrile.tuy
nhiên từ cuối 1960 đã xuất hiện các loại xơ với cấu trúc hóa học và
hình thái phức tạp ( thế hệ thứ hai có tính chất đặc biệt ).Xơ đồng nhất
hơn,trong đó nhiều loại poliemer khác nhau được kết hợp,tạo ra giai
đoạn phát triển mới.Từ đó,một loại xơ,với hơn 5000 thương hiệu
polymer cổ điển cũng như polyurethane và polypropylene,đã trở nên
phổ biến.Một xu hướng quan trọng tạo “hiệu năng cao “ là tăng cường
liên kết ngang.Các loại polyme liên kết ngang cộng hóa trị như:
-Polyme liên kết ngang một chiều,như polyacrylonitrile oxy hóa,
-Polymer liên kết ngang hai chiều,như xơ carbon
-Polymer liên kết ngang ba chiều,như polyme phenol-formaldehyde và
poly(acryateco-acryamide)
Tương tự liên kết cộng hóa trị,liên kết ion (liên kết muối) và liên kết
phối trí cũng có trong liên kết ngang.Ví dụ tiêu biểu trong lĩnh vực sợi
chuyên dụng,trong đó liên kết thứ cáp đặc biệt quan trọng,đó là xơ dựa
trên poly(acry co-acryamide) và poly-phenylen terephthalamide.
Xơ tổng hợp với cấu trúc hóa chất và vật lí mới được phát triển trong
những năm 70 thế kỷ XX.Điều này được bắt đầu từ các yêu cầu đặc
biệt như:độ bền cao,ứng suất đàn hồi cao,ổn định nhiệt,khó bắt cháy và
kháng hóa chất tốt.Nhờ các tính chất này,xơ “hiệu năng cao” đặc biệt
thích hợp cho ứng dụng kỹ thuật cao.

8


II.Xơ polyacrylonitrile
-Polyacrylonitrile là polyme của Acrylonitrile (polyacrylic axit
nitrile,polyvinyl cyanide ),viết tắt là PAN.Đây là polime tổng
hợp,mà các mắt xích được tạo thành từ ít nhất 85% acrylonitrile.
-Thành phần của PAN thay đổi do bổ sung vào polyme chất ngoại lai
( như vinyl acetate,vinyl chlorua,chlorua vynylidene,pyridin
vinyl,methacrylate,methacrylamide,...).Xơ PAN được chia thành:
-Xơ PAN “thuần khiết” chỉ chứa polyacrylonitrile
-Xơ biến tính (modacrylic),đến 15% chất ngoại lai (tính nhuộm tốt),
-Xơ PAN copolyme,hàm lượng chất ngoại lai cao.
Xơ PAN được sản xuất bằng phương pháp khô hoặc ướt và có kéo dãn
( chập 8-12 filament ),cho tơ đơn 0,6 tex trở lên.Mặt cắt biến
đổi,thường giống quả tạ (tạo xơ khô) hoặc hình thận (tạo xơ ướt )
Có vùng tinh thể trong xơ PAN do hình thành mạng tinh thể bằng cầu
hydro giữa các chuỗi phân tử (các phiến).Hiện tượng này làm giảm khả
năng tiếp cận và phản ứng vơi thuốc nhuộm,phải cân nhắc tới khi
nhuộm.
Tính chất:
-Mật độ thấp (<1,13g/cm3,xơ PAN biến tính có thể đến 1,37 g/cm3).
-Hấp thụ ẩm dưới 5%,độ trương nở dưới 1%.
-Giặt và làm khô nhanh,bền ánh sáng và thời tiết tốt,tích tính
điện,kháng vi sinh và côn trùng cao (gồm cả mối),vô hại sinh lí.

9


-Bền nhiệt tương đối tốt,chịu được nước sôi hoặc ủi 150oC trong thời
gian ngắn.Tuy nhiên bị co lại ở nhiệt độ cao (khoảng 4% với khí
nóng).Độ ổn định hình dạng thấp ở trạng thái nóng ẩm nên không được
xử lí sản phẩm (như hàng dệt kim ) quá 60oC trong điều kiện nóng
ẩm.
-Dải nhiệt mềm khoảng 190-230oC (xơ biến tính có thể mềm 150160oC),trở nên dính ở 300-320oC (không nóng chảy mà bị phân hủy).
-Độ bền kéo đứt cao,kháng mài mòn thấp hơn polyamit và
polyester,phục hồi nhàu tốt (tương tự polyester);độ bền uốn cao (tương
tự polyamit);tính đàn hồi tốt.
-Bền với axit,oxy hóa và dung môi,nhạy kiềm
-Ái lực nhuộm biến động
Ứng dụng:
-Làm vật liệu cho sản xuất đồ thể thao,quần áo bảo hộ lao động,đồ
tắm,áo mưa,giả lông thú,nhung lông, màn cửa,vật liệu trang trí nội
thất,bạt,vải kĩ thuật.Xơ quan trọng trong pha trộn với
len,polyester,polyamit,viscose và acetate.Xơ modacrylic (MA,MAC) là
xơ PAN biến tính có 50-85% trọng lượng acrylonitrile (copolyme).Biến
tính,một mặt cải thiện tính nhuộm hoặc tính ưa nước.mặt khác làm tăng
khả năng chống chát,nhưng đặc tính khác của vật liệu ít nhiều bị ảnh
hưởng

10


III.Xơ acrylic:
1.Nguồn Gốc:
-Acrylic được đặt theo tiếng latin có nghĩ là chua cay nó
dùng để mô tả acid acrylic.acrylonitrile có liên quan đến
acid acrylic là thành phần để polymer hóa thành xơ
acrylic.acrylic là dạng ngắn gọn của polyacrylonitrile.
-Năm 1893,một nhà bác học người pháp tên c.moureu,
đã tổng hợp được acrylonitrile. 1 năm sau đó ông tổng
hợp đc xơ polyacrylonitrile. Thời điểm đó xở chỉ được
dùng trong phong thí nghiệm vì người ta chưa tìm được
dung môi nào hòa tan được nó.1930, acrylonitrile là
thành phần quan trọng để sản xuất cao su tổng hợp ở mĩ
và đức
-Năm 1943,hãng dupont và i.g ferbinindustrie(đức) đã
tìm ra được chất hòa tan acrylic dùng cho mục đích kéo
sợi.hãng dupont đã thương mại hóa với cái tên orlon vào
năm 1944 với tốc độ rất nhanh đến năm 1990, sau đó
không còn sản xuất nữa.
-Hầu hết xơ dùng làm trang phục(80%),99% trong số đó
dùng làm vải dệt kim áo chẽn, vớ...1% dùng vải không
dệt.trong dân dụng, xơ làm mền, bọc ghế,ga, thảm...
2)sản xuất
có 5 bước:
-Tổng hợp
-Đùn ép
-Giặt kéo
11


-Sấy
-Tạo săn và thả lỏng

Quá trình polymer hóa và comonomer được thực hiện tron
điều kiện khuấy trộn trong nước với chất xúc tác và chất p
ứng bề mặt.các polymer được hình thành không hòa tan tr
nước sau đó được hòa tan trong dung môi hữu cơ(ndimetylformamide) hình thành dung dịch sệt (đặc), hầu hế
dung dịch này được kéo sợi ướt 78%, còn lại là kéo sợi khô
dung môi. Phương pháp nóng chảy không được thực hiện v
bị phân hủy ở nhiệt độ cao.sau khi kéo qua đầu phun xơ kh
định hướng và kém bền.việc kéo bổ sung được thực hiện tr
nước ở nhiệt độ sôi nhằm cải thiện độ định hướng cho xơ t
nhiên không cải thiện vùng tinh thể,việc kéo xơ giúp xơ ch
từ lớn sang nhỏ.trong quá trình sấy, nước giữ trong xơ bị b
hơi, xơ xẹp xuống,phân tử khuếch tán ra bè mặt khiến xơ
hơn.ở giai đoạn này xơ có độ bóng cao nhưng độ giản đứt
thấp,kém chống ma sát,khó nhuộm.việc tạo săn được thực
nhằm tăng độ cồng kềnh và sự kết dính cho xơ và vải chủ
bằng nhiệt độ. Sau đó xơ được xử lí thả lỏng để tăng độ co
cho xơ, thường xử lí ở nhiệt độ môi trường ẩm khiến xơ co
3.Biến tính:
-Biến tính cải thiện tính thẩm mĩ: xơ được gợn sóng do
quá trình xử lí săn cơ học, là xử lí không vĩnh cửu ảnh
hưởng đến quá trình sử dụng.xơ được xử lí co 20-30%
gọi là co cao tìm thấy trong các sản phẩm dệt kim.sợi co
cao là sợi được phối hợp giữa xơ có độ co cao vs xơ
thường.
-Họ acrylic:xơ acrylic là xơ nhân tạo được hình thành với
ít nhất mạch chính phải có 85% khối lượng của
12


acrylinitrile và đây là monomer chính để tổng hợp
xơ.ngoài ra còn có các monomer khác như acid acrylic,
vinylpirrolidone.
-Homopolymer:xơ acryic được sản xuất đầu tiên từ 100%
acrolonitrile(xơ a) dạng homopolymer, trong quá trình
tổng hợp liên kết đôi của acrolonitrile bị bẻ gãy để hình
thành chuỗi polymer.xơ có khả năng chống hóa chất tốt
và ánh sáng tốt như nylon.xơ hầu như không thể trộn
nhưng xơ có độ kết đặc và độ định hướng cao
-Copolymer:khi một polymer khác chứa 1 liên kết đôi
phản ứng với monomer của acrylonitrile thì tạo ra dạng
copolymer.thường có hai comonomer được sử dụng.một
loại để mở rộng cấu trúc và dễ hòa tan hơn.loại thứ hai
hỗ trợ bề mặt nhuộm hoặc chống cháy.
-Polymer cấy:một số xơ acrylic là cấy ghép, cấu trúc xơ
được mở rộng, độ tinh thẻ kém hơn xơ acrylic
homopolymer hay copolymer tuy nhiên tăng khả năng
nhuộm
4. Cấu trúc:
-Cấu trúc tế vi:xơ acrylic có cấu trúc dạng xương hình
dạng quả đậu tây hay tròn. Nhìn theo chiều dài xơ có
đường kính đồng nhất( hình trụ) một số không đều trong
không gian. Không xác định được gi thêm ở cấu trúc siêu
tế vi
-Cấu trúc mảnh:xơ acrylonitrile là một trong những xơ
tổng hợp có mức độ polymer hóa cao nhất( gần 1000)
mạch chính chứa tất cả các liên kết hóa trị của nguyên
tử c,tuy nhiên xơ khá mềm dẻo,các liên kết lưỡng cực
13


của nhóm nitrrile của polymer kế cận tạo ra liên kết khá
mạnh giữa các mãnh.tỉ số giữa vùng tinh thể và vô định
hình rất khó xác định đối với sơ này do có sự trộn lẫn
5.Tính chất:
Độ Bền:
-Độ bền kéo mức độ trung bình
-Dạng polymer cấy có độ bền thấp hơn homopolymer
-Độ giản mức trung bình
-Độ phục hồi, đàn hồi khá cao,độ chịu mài mòn khá
Tính Tiện Nghi:
Độ hút ẩm thấp
Thích hợp may quần áo nhẹ, quần áo thể thao
Tính Thẩm Mĩ:
Acrylic là xơ mềm nhất trong họ, có khả năng che phủ
tốt do độ cồng kềnh và khối lượng nhẹ,độ chống nhàu
khá,ít bị ảnh hưởng nếp khi giặt phơi hay sấy
Tính bảo quản:
Kém ổn định kích thước dưới điều kiện nhiệt độ.xơ acrylic
là xơ ưa dầu,vải acrylic có thể giặt ước hoặc khô, không
bị ảnh hưởng bởi dung môi kiềm hay chất tẩy,sấy ko làm
bay li,chống ánh sáng cao chống tia uv tốt nên dùng làm
vải bạt , lều, nội thất xe hơi,...nhiệt độ tăng cao lm xơ
mất màu xu hướng dẫn tới nóng chảy
Tính Bảo Vệ :

14


Khi bắt lửa xơ mềm sau đó cháy tự do ngọn lửa vàng
mùi hóa chất khói nhìu tro cứng đen không đều.xơ
chống cháy tốt nên được lm chăn mêm gối
thảm....không độc nên tiếp xúc lâu ngày không gây ra
các bệnh da liễu
Phạm Vi Ứng Dụng:
Sử dụng làm vải dệt may quần áo, dệt rèm,đồ dùng
trong nhà, vải lọc,dây thừng

15


IV.SƠ ĐÀN HỒI:
1.Khái niệm:

-Xơ đàn hồi là xơ có thể kéo giãn lặp đi lặp lại và ít nhất gấ
lần chìu dài ban đầu
-Cao su và spandex là 2 xơ kéo giản.

-Sợi cao su sử dụng trong phạm vi hẹp bởi có chỉ số nhỏ nh
mang tính kinh tế cao. Ứng dụng làm đai lưng, áo corset,ố
trợ mổ,lai , đồ lót,....
-Sợi spandex được dùng làm vải quần áo nịt,quần áo điền
kinh,xe đạp, bồ bơi
2.Sợi cao su:
-Được cắt từ tấm cao su,vật liệu nầy được thu từ cây cao
su.trong tự nhiên đây là hợp chất rắn kéo giản và đàn hồi

-Sợi cao su tự nhiên khá yếu,độ nóng chảy thấp.quá trình
hóa bằng việc tạo liên kết ngang giữa các hidrocacbon bằn
huỳnh đã cải thiện độ bền,độ nóng chảy và tăng ổn định k
thước,quá trình này được thực hiện sau khi đã tạo hình.
-Sợi cao su tổng hợp đã cải thiện được độ mảnh, độ đồng
nhất,độ bền,độ trắng.
-Họ cao su có 3 thành viên chính:
+ Nhóm hidrocacbon bão hòa(cao su tự
nhiên,polyisoren,polybutadien)
+Nhóm lastrile(acrylonitrile và các dienes)
+ Nhóm chloroprene

16


Cấu trúc sợi có tiết diện hình tròn hoạc chữ nhật và có mà
trắng.sợi cao su không dùng để dệt thường dùng để ở dạn
hoặc lõi.
3.Sợi spandex:

-Spandex được định nghĩa là sơ nhân tạo có ít nhất 85% là
polyurethane.mục đích phát minh ra sợi spandex là để
thu được loại xơ cải thiện tính chất của xơ thiên nhiên và
cao su tổng hợp.
-Về cấu trúc:Xơ có dạng filament kích thước từ 20-5400.
+Thường có màu trắng, mờ đục.dưới kính hiển vi, xơ có
hình tròn hoặc vuông, các filament được kết nối thành
khối do nóng chảy dọc chiều dài xơ.khối phân tử của
spandex là duy nhất và đặc biệt, cấu trúc hình học đặc
biệt tạo cho xơ có khả năng đàn hồi rất nhiều lần.

+Có 2 kiểu phân đoạn : một mềm biến dạng, một cứng và
tinh thể xuyên suốt chiều dài tạo ra độ đàn hồi lớn.đoạn
mềm co khả năng giản và đàn hồi do sự duỗi thẳng, khi
kéo đoạn cứng giúp giữ các polymer kế cận nhờ các liên
kết hidrogen.tỷ lệ đoạn mềm cứng về khối lượng là 6090%.độ bền của xơ duy trì tốt giúp xơ mảnh hơn, các đoạn
mềm trở nên định hướng, tăng độ tinh thể.đoạn cứng có
thể mềm do sự xuất hiện của nhiệt nên vải spandex có
thể định hình nhiệt
*Tổng Hợp và Kéo Sợi:

-Bước đầu tiên là tạo sợi mềm.mạch polyeste và polyether
được gọi là các macroglicol có khối lượng phân tử từ 10003000 hình thành nên các nhóm hidroxyl tại hai điểm đầu,
bước tiếp theo là cho chúng phản ứng với diisocyanate để
17


hình thành nên macrodiicyanate.bước cuối cùng là tạo
đoạn cứng được gọi là kéo giản mạch. Phương pháp kéo
sợi tổng hợp phụ thuộc vào phân đoạn cứng của
polymer.phương pháp khô là phổ biến nhất
4.So sánh tính chất cao su và spandex
Tính chất cơ lí

So sánh

Độ bền đứt

Mức độ
chung
Thấp

Độ
Độ
Độ

Cao
Cao
Cao

Spandex gấp
2 lần cao su
giản
Spandex
đàn hồi kéo Cao su
co rút
Spandex gấp
2 lần cao su
bền uốn
Spandex
chống ma
Spandex

Độ
Độ
sát
Sự định hình
Spandex
Modul ban đầu Cao su gấp 2
lần spandex
Khả năng
chịu nhiệt độ
Nhiệt độ cao
Spandex
Nhiệt độ thấp Spandex
Nóng chảy
Cao su
Bùng cháy
Hấp phụ
Độ hút ẩm
Spandex
Ảnh hưởng của Spandex
nhiệt độ đến
tính chất khác

Cao
Trung bình
Cao

Thấp
Thấp
Cao(cs
hủy)
Trung bình
Thấp
Thấp

18


Hút dầu
Giải phóng
dầu
Ảnh hưởng hút
dầu đến tính
chất khác
Hóa chất
Kiềm lỏng
Chống kiềm
Chống acid
Dung môi hữu

Chất oxy hóa

Cao su
Spandex

Cao
Cao

Cao su

Cao(cs),
thấp
Cao

Cao su
Spandex
Spandex

Trung bình

Spandex(ozon Cao,
e), cao
thấp(cs)
su(chlorin)

Tính chất
khác
Tia uv
Spandex
Vi sinh vật
Nhậy- bọ cánh
cứng
Bọ bạc, mọt
sách
Điện trở
Cao su
Khối lượng
riêng

Cao
Cao
Cao
Cao
Cao
Trung bình

19


V. XƠ POLYAMIDE
1.
Nguồn gốc
- Lịch sử phát triển
Polyamide ( tên gọi khác là Nylon), là xơ tổng hợp đầu
tiên được sản xuất, đã đánh dấu sinh nhật lần thứ 70
của nó vào năm 2008. Từ “Nylon” được đặt ra vào
tháng 10 năm 1939 sau 11 năm xơ được thử nghiệm
và áp dụng. năm 1940, hang dệt kim làm từ xơ này
được bán trước sự trông đợi của các công chúng mỹ và
dành được sự quan tâm chưa tứng có như bất cứ loại
xơ sợi náo khác.
Sự phát triển của Nylon được các nhà quan tâm đặc
biệt Wallcace Carothers của công ty DuPont. Khoản
1928-1930, Polymide được phát hiện ra, nhiều nha
khoa học đã thất bại trong việc tạo thành xơ dệt.
tháng 4-1930, Julian Hill, một nhà hóa học trẻ, đã đưa
một chiếc que thủy tinh nóng vào một hợp chất cứng
trong bình thí nghiệm, khi anh rút que ra, nhiều sợi
của chất này dính vào. Những sợi này không bị gãy
như Hill suy nghĩ, khi kéo dài them thi kéo rất nhiều
lần và dường như bền hơn. Nhưng thí nghiệm này chỉ
dừng lại ở việc kéo Giãn thực nghiệm.
Khi đó hang Du Pont đang thương mại xơ Rayon cho
nên việc phát hiện ra sợi nylon có ỷ nghĩa vô cùng
quan trọng. Năm năm sau đó, với 230 nhà hóa học, kỹ
sư vật lý và 27 triệu USD Du Pont đã nghiên cứu và
chế tạo lên để thương mại hóa xơ Nylon. Đến năm
1969, xơ Nylon được sản xuất với số lượng lớn chưa
từng có. Tuy nhiên, Xơ Nylon bị mềm trong nước, chảy
20


ở nhiệt độ thấp và hòa tan trong nhiều chất lỏng. Ngày
nay, Nylon được dùng ở dạng homopolymer (trùng
hợp) hay copolymer (đông trùng hợp) và nhiều loại
biến tính khác.
- Họ Nylon
Ban đầu, Nylon được gọi là “Rayon 6-6” hay”fiber 66”, dùng mô tả hai monomer dùng để polymer hóa,
mỗi monomer có 6 nguyên tử carbon (C). Các tên này
không thu hút thị trường xơ xợi và cũng không được
đặt tên là polyhexamethylene adipamide theo tên hóa
chất tạo thành. Vì thế, những người có trách nhiệm đã
đặt ra các tên mới như “Duprarooh – Dupont pull a
rabbit out of hat”, “Delaware” do lần đầu tiên bán ở
Delaware và cuối cùng tên “Nylon” được chấp nhận
dùng rộng rãi ( ban đầu có nghĩa No-run sau được đọc
lệch là nuron rồi thành nilon và Nylon như ngày nay).
Nylon được định nghĩa là xơ nhân tạo có thành phần ít
nhất 85% là liên kết amide được gắn với 2 nhân thơm.
Hai loại Nylon chính thường gặp là Nylon 6-6 được
Carothers tìm ra lần đầu tiên ở phòng thí nghiệm, loại
còn lại là Nylon 6.
Cùng họ với 2 loại Nylon chính còn có Nylon 3, Nylon
4, Nylon 5, Nylon 6, Nylon 7, Nylon 8, Nylon 11, Nylon
46 và Nylon 6-10.
Trên thực tế có khoảng 200 loại Nylon biến tính từ
Nylon 6 và Nylon 6-6 từ việc biến đổi đường kính, tiết
diện ngang và đỗ nhăn.
- Biến tính tạo sự tiện nghi: Cải thiện tính tiện nghi
sinh lý nhiệt bằng cách biến đổi cơ tính nhờ độ nhăn,
21


cải thiện tính hút nước làm giảm sự bít kín của xơ xợi
trên vải . Nylon ưa nước, với tên thương mại Hydrofil
Nylon của hạng Allied Signal rất háo nước , là sự phối
hợp giữa Nylon 6 với polyethylene diamine oxide
(PEOD) tỷ lệ 85:15. Nylon vi mảnh ( trên thị trường
Hãng Dupont có tên Microfiber, Microfine, Supplex,
hãng ICI có tên Micro, Tactel ) cho phép chống thấm
nhưng thông thoáng, có tính bảo vệ và mềm mại.
Nylon cũng được biến tính để làm giảm sự tĩnh điện
bằng các hóa chất chống tĩnh điện ( giúp hấp thụ nước
và dẫn điện ) được thêm váo trong quá trính đùn ép
sợi , cón được gọi là phương pháp cấy ghép (graft).
- Biến tính làm tăng tính thẩm mỹ: Nylon bóng
thường được dùng các chất trợ làm tăng độ bóng và
sáng hay thay đổi tiết diện ngang, làm thành xơ vi
mãnh. Nhờ vậy, xơ trơn bóng, cho cảm giác tay tốt
giống tơ tằm. Nylon cũng được biến tính thành xơ có
that diện tam giác giúp ánh sáng phản chiếu như lăng
kính ( xơ Antron của hãng Dupont là loai xơ này).
Nylon mờ (deluster) được biến tính bằng cách cho
Titan dioxide trong quá trính kéo sợi nhờ tăng tính hấp
thụ ánh sáng hoặc biến đổi hướng phản xạ của ánh
sáng bằng cách thay đổi that diện của xơ. Xơ cũng có
thể bọc làm giảm độ trơn ( lõi có thể là spandex ). Tên
thương mại của loại xơ này của hãng Dupont là loại
782 hay Ribbonshear. Nylon tơ ?( silk- like ) dùng hóa
chất làm giảm đường kính xơ với tên thương mại như
Quiana, cho cảm giác như tơ tằm. Nylon hai thành
phần ( bicomponent ) với hai loại amide giúp cải thiện
hính giáng ( tạo độ nhăn) Nylon tăng sáng quang học
(optical whitened ) giúp ổn định và cải thiện độ sáng
của xơ, chất tăng sáng được thêm vào quá trình kéo
sợi.
22


- Biến tính cải thiện tính tính bảo quản cho
thảm: Nhằm giảm sự nhiễm bẩn, xơ mờ che vết bẩn
không đẹp, xơ tiết diện tam giác hay vuông tránh sự
phân tán ánh sáng và giảm vết bẩn tốt. chống nhiệm
bẩn có thể sự dụng Nylon/fluorocarbon; đây là xơ hai
thành phần, nhằm giảm năng lượng hai bề mặt được
Allied Fiber đưa ra thị trường với tên Anso V Worry Fee
Carpet. Chống nhiệm bẩn cũng có thể sử dụng các quá
trình hoàn tất cho thảm.
- Biến tính cải thiện độ bền và chống biến dạng:
Nylon được biến tính thành Nylon độ bền cao bằng
cách tăng độ định hướng và tinh thể, thêm chất ổn
định và chống oxi hóa. Xơ bóng cúng chống tia UV tốt
hơn tơ mờ.
2.
Điều chế Nylon
a)

Điều chế các loại Polyamide

- Nylon 6: Được tổng hợp từ Carprolactam chiết suất
từ phenol, benzen, cyclorhexan, toluen có từ dầu mỏ
qua quá trình trùng hợp thành polycaprolactam
n[H2N-(CH2)5-COOH] = -[NH-(CH2)5-CO]n+ nH2O
hay
HOOC(CH2)5NH-[OC-(CH2)5-NH)nOC(CH2)5NH2 (polycaprolactam)
- Nylon 6-6: Được tổng hợp từ Axid adipic
(HOOC(CH2)4COOH) và Hexanmethylene diamine
(H2N(CH2)6NH2), các chất này điều chế chủ yếu từ
phenol. Ngày nay, người ta còn tổng hợp Nylon 6-6 từ
Butadien hoặc các phến liễu nông nghiệp.
n[H2N-(CH2)6-NH2+ HOOC-(CH2)4-COOH]=[-NH-(CH2)6NH-CO-(CH2)4—CO]n23


- Nylon 11 tổng hợp từ aminoundecanoic có nhiều ở
dầu thầu dầu, được phát minh vào năm 1994 có công
thức như sau [-NH-(CH2)10-CO-]n.
- Polyaramide (polyamid nhân thơm) là loại sợi
polyamid đặc biệt các nhóm metyl đã được thay thế
bằng các nhân thơm. Xơ polyaramide gồm 2 loại
meta-aramid (kéo theo phương pháp khô) và paraaramide (kéo theo phương pháp ướt).
+
Xơ m-paramide sử dụng làm quần áo bảo vệ
(thay amian), vải chống cháy chậm, vải lót nền, lọc khí
nóng.
+
Xơ p-paramide dùng làm vải lót chống ma sát,
gia cường võ xe, vải kỹ thuật, quần áo bảo vệ, vật liệu
composite, dây thừng, cáp, lưới, vải địa, thay thép
trong xây dựng…
Bảng 2.1. Tính chất xơ pẩmide
Tính chất
Khối lượng
riêng
Nhiệt độ
phân hủy
Khả năng
chịu hóa
chất
Độ hút ẩm
Độ bền kéo

m-paramide
1.38g/cm3

p-paramide
1.44g/cm3

3800+C

5000C

Tốt

Tốt

4.5%
0.47N/tex

4.5%
0.47N/tex, đàn
hồi

b) Tên thương mại
24


- Polyamide 6: Nylon 6 (Mỹ, Anh), Perlon (Đức),
Capron (Nga)…
- Polyamide 6-6: Nylon 66 (Mỹ, Đức, Úc), Nylfance
(Pháp), Ani (Nga), Niplon (Nhật).
- Polyamide 11: Nylon 11 (Mỹ), Rilsan (Pháp, Ý,
Brazil)…
- Polyaramide: Kernel (Pháp), Nomex, Kevlar, Conex,
Technora (Teijin), Twaron .
c) Phân biệt 3 loại tơ Nylon thông dụng:
Bảng 2.2. Khả năng tan trong dung môi của một số
Nylon
Dung môi

Polyami
de 6
Dimetylforma Không
nid
tan
Acid formic
Tan
đậm đặc

Polyami
de 6,6
Tan

Polyami
de 11
Tan

Tan

Không
tan

3. Cấu trúc
- Tiết diện của Nylon 6 và Nylon 6-6 hình tròn, bề mặt
trơn bóng. Xơ còn được gọi là Polyamide bởi vì rất
nhiều phân tử Amide (-CO-NH-) liên kết với nhau. Các
nhà hóa học vô cơ cho rằng, đây là phản ứng của
nhóm cacboxylic (-COOH) với nhóm amine (-NH2) tạo
liên kết amide. Liên kết này cũng xãy ra ở phân tử
protein và trong xơ aramide.
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×