BÁO CÁO BÀI TẬP, Môn học Polimer dệt, Đề tài Polimer tổng hợp
Trang 1TRƯỜNG 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
Trang 2MỤC 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 19
VI 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
Trang 3I.Phần mở đầu và giới thiệu về
polime
Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn gọi là hợp chất cao phân tử hay polymer, đã được hình thành trong thiên
nhiên từ những ngày đầu tồn tại của trái đất thí dụ : xenlulôzơ( thành phần chủ yếu của thực vật), protit ( thành phần chủ yếu của tế bào sống)…
Từ thời xa xưa người ta biết sử dụng sợi bông, sợi tơ tầm, sợi 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 điềuchế hợp chất cao phân tử khác là giấy
Năm 1833, Gay lussac tổng hợp được polyester khi đun nóng acid lactic, Braconot điều chế được Nitroxenlolozơ bằng
phương pháp chuyển hoá đồng dạng Từ đó mở ra thời kỳ mới,thời kỳ tổng hợp polymer bằng phương pháp hoá học và đi sâuvào nghiên cứu cấu trúc của polymer thiên nhiên
Đến cuối thế kỹ 19 và đầu thế kỷ 20 việc nghiên cứu hợp chất polymer được phát triển mạnh mẻ
Trang 4Nhờ những thành tựu của khoa học kỹ thuật người ta đã áp dụng những phương pháp vật lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc polymer và đưa ra kết luận:
-Hợp chất polymer là tổ hợp của các phân tử có độ lớn khác 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 có thể tồn tại ở dạng sợi và có thể dao động xung quanh liên kếthoá trị, làm thay đổi cấu dạng của đại phân tử
-Tính chất của polymer phụ thuộc vào khối lượng phân tử,
cấu trúc thành phần hoá học của phân tử, cũng như sự tương tác của các phân tử
- Dung dịch polymer là một hệ bền nhiệt động học, không
khác với dung dịch của hợp chất thấp phân tử, nhưng lực tổ hợp và solvate hoá lớn ngay trong dung dịch loãng
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi của các hợp chất polymer
Thí dụ: cao su là vật liệu không thể thiếu trong ngành giao thông vận tải nhựa Polyethylene (PE) , polypropylene (PP), PS, ABS… mà sản phẩm gia dụng của nó không thể thiếu trong sinh hoạt hàng ngày Polyester không no, epoxy, PF, UF … là nhựa nền cho vật liệu composite Hơn thế nửa có thể tổng hợpđược polymer tinh thể lỏng ứng dụng làm màng hình tinh thể lỏng…
*Các khái niêm cơ bản về polime
Trang 5Polyme (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,oλvς, polus,vς, 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 polymenhư 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 chứngthực 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 nhưprotein (ví dụ như tóc,da, và một phần của xương)
và axít nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổnghợp 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
Trang 6n: 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
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-1,3-đien 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
(-CH2-CH=CH-CH2-CH2-+ 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
Trang 7phân tử lớn (polymer cao phân tử) đồng thới giải phóng nhiều phần tử nhỏ như H2O, HCl, CO2.
.Nilon-6,6:
hexametylenđiamin axit ađipic
.Tơ lapsan
nHO-CH 2 -CH 2 -OH + nHOOC-C 6 H 4 -COOH → -(-O-CH 2 -CH 2 -OOC-C 6 H 4 -CO-)- n + 2nH 2 O
etilenglicol axit terephtalic
Trang 8hợp 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 nhữngnăm 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 vàkháng hóa chất tốt.Nhờ các tính chất này,xơ “hiệu năng cao” đặc biệt thích hợp cho ứng dụng kỹ thuật cao
Trang 9II.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 khảnăng 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
Trang 10-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
150-160oC),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
Trang 11III.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 vàonăm 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
Trang 12-Tạo săn và thả lỏng
Quá trình polymer hóa và comonomer được thực hiện trong
điều kiện khuấy trộn trong nước với chất xúc tác và chất phản ứng bề mặt.các polymer được hình thành không hòa tan trong nước sau đó được hòa tan trong dung môi hữu cơ(n-
dimetylformamide) hình thành dung dịch sệt (đặc), hầu hết
dung dịch này được kéo sợi ướt 78%, còn lại là kéo sợi khô hay dung môi Phương pháp nóng chảy không được thực hiện vì xơ
bị phân hủy ở nhiệt độ cao.sau khi kéo qua đầu phun xơ không định hướng và kém bền.việc kéo bổ sung được thực hiện trong nước ở nhiệt độ sôi nhằm cải thiện độ định hướng cho xơ tuy nhiên không cải thiện vùng tinh thể,việc kéo xơ giúp xơ chuyển
từ lớn sang nhỏ.trong quá trình sấy, nước giữ trong xơ bị bay hơi, xơ xẹp xuống,phân tử khuếch tán ra bè mặt khiến xơ bóng 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 hiện nhằm tăng độ cồng kềnh và sự kết dính cho xơ và vải chủ yếu bằng nhiệt độ Sau đó xơ được xử lí thả lỏng để tăng độ co giản cho xơ, thường xử lí ở nhiệt độ môi trường ẩm khiến xơ co lại
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
Trang 13acrylinitrile 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 trongkhông 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
Trang 14của 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
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 :
Trang 15Khi 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
Trang 16IV.SƠ ĐÀN HỒI:
1.Khái niệm:
-Xơ đàn hồi là xơ có thể kéo giãn lặp đi lặp lại và ít nhất gấp 2 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 nhưng mang tính kinh tế cao Ứng dụng làm đai lưng, áo corset,ống hổtrợ 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 nhanh-Sợi cao su tự nhiên khá yếu,độ nóng chảy thấp.quá trình lưu hóa bằng việc tạo liên kết ngang giữa các hidrocacbon bằng lưu huỳnh đã cải thiện độ bền,độ nóng chảy và tăng ổn định kích 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
Trang 17Cấu trúc sợi có tiết diện hình tròn hoạc chữ nhật và có màu trắng.sợi cao su không dùng để dệt thường dùng để ở dạng bọchoặc 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
60-90%.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
1000-3000 hình thành nên các nhóm hidroxyl tại hai điểm đầu,
bước tiếp theo là cho chúng phản ứng với diisocyanate để
Trang 18hình 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 Mức độ
chung
Độ bền đứt Spandex gấp
2 lần cao su Thấp
Độ giản Spandex Cao
Độ đàn hồi kéo Cao su Cao
Trang 19Hút dầu Cao su Cao
Cao, thấp(cs)
Trang 20tháng 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 vàdành 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
Trang 21ở nhiệt độ thấp và hòa tan trong nhiều chất lỏng Ngàynay, 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” hay”fiber 6”, 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
6-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
Trang 22cải 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 lăngkính ( 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 hấpthụ 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
Trang 23- 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 FeeCarpet Chống nhiệm bẩn cũng có thể sử dụng các quátrình 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
- 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-(CH2NH-CO-(CH2)4—CO]n-