Đang tải... (xem toàn văn)
PHẦN 3 XƠ NHÂN TẠO – MAN MADE FIBRES VẬT LIỆU DỆT TEXTILE MATERIAL Đại học Bách Khoa Tp HCM Khoa Cơ Khí Bộ môn Kỹ Thuật Dệt May 1 Xơ dệt nhân tạo là gì? Thời điểm ra đời? Phân loại xơ dệt nhân tạo?[.]
Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Cơ Khí Bộ mơn Kỹ Thuật Dệt May VẬT LIỆU DỆT TEXTILE MATERIAL PHẦN XƠ NHÂN TẠO – MAN-MADE FIBRES Xơ dệt nhân tạo gì? Thời điểm đời? Phân loại xơ dệt nhân tạo? Kể tên xơ dệt nhân tạo đặc trưng? Phân loại xơ nhân tạo Polymer tự nhiên Gốc Cellulose Gốc Protein Các gốc polymer tư nhiên khác: alginate, cao su tự nhiên, silicat,silica Nhiệt dẻo Polyamid Polyester Polyvinyl dẫn xuất Polyurethan Polyolefin Các xơ gốc nhiệt dẻo khác: carbon, thủy tinh, silicat nhôm,kim loại, polyurea ,polycarbonate 3 Xơ nhân tạo gốc protein • Protein tự nhiên có dạng xơ len, tơ tằm… • Nhiều protein khơng phải dạng xơ, cần chuyển đổi để tạo xơ cách hòa tan protein đẩy dung dịch protein thu qua vịi phun sau đơng cứng thành sợi • Từ cuối kỷ 19, số xơ protein nhân tạo tạo như: Casein (từ sữa), zein (ngô) arachin (từ lạc), sản lượng ứng dụng không cao Lý ? Liquid milk Dehydrate and degrease Dissolve Purify Graft copolymerization Spin Quy trình tạo xơ Recycle casein từ sữa Dry Curling Winding Length cut Filament Staple fiber Test Package Tính chất xơ casein • Có thể kéo thành sợi 100% casein kéo thành sợi pha với cashmere, tơ tằm, spun lụa, bông, len, gai xơ khác với tính tương tự • Dùng để tạo sản phẩm dệt may cao cấp tính chất đặc trưng: - Lành cho da, thoải mái, màu sắc tươi sáng tính nhuộm tốt - Là sản phẩm “xanh”, thân thiện với môi trường - Hấp thụ dẫn ẩm tốt - Thân sợi thành phần phức hợp dọc trục sợi có rãnh cấu trúc khơng đồng làm xơ sữa hấp thụ độ ẩm mịn tốt xơ tự nhiên khác dẫn ẩm tốt so với xơ nhiệt dẻo, độ xuyên thấm tốt Tính chất xơ casein Nhược điểm xơ: độ bền, khả chịu nhiệt độ, độ co? Cấu trúc dọc trục mặt cắt ngang xơ casein-Doshi group Ảnh SEM xơ casein So sánh tính chất xơ casein với số xơ khác Property Length (mm) Fineness (dtex) *Dry tensile strength(CN/dtex) *Dry breaking elongation rate (%) Wet tensile strength (CN/dtex) Wet breaking elongation rate (%) Friction coefficient (static) Friction coefficient (dynamic) Logarithm of mass specific resistance (Wg/ cm2) *Initial modulus (CN/dtex) Moisture regain (%) Specific weight (g/cm3) Milk protein fiber 38 1.52 2.8 25-35 2.4 28.8 0.187 0.214 9.1 Cotton Silk Wool 25-39 1.2-2.0 1.9-3.1 7-10 3.2 13 1.0-2.8 3.8-4.0 11-16 2.1-2.8 27-33 0.52 0.26 9.8 58-100 6-9 2.6-3.5 14-25 0.8 50 0.24 0.384 8.4 60-80 5-8 1.22 60-82 7-8 1.50-1.54 6.8 60-80 44-88 8-9 15-17 1.46-1.52 1.34-1.38 Tìm hiểu thêm xơ nhân tạo gốc protein khác: - Zein - Soya bean - Collagen - Groundnut Xơ nhân tạo gốc polymer tự nhiên không phổ biến Xơ Alginate - Điều chế từ acid alginic, trích ly từ rong biển lần năm 1860 - Họ rong biển lựa chọn thường Laminariae bền dẻo, cấu trúc thớ rõ rệt, tạo alginic acid với cấu trúc đại phân tử dài họ Macrocystis - Thường kéo sợi theo phương pháp ướt bể chứa chất sau: 2-3% CaCl2, 0.5-0.6% HCl chất làm dẻo (2.5% dầu olive,1% chất nhũ hóa) 10 Đặc tính xơ alginate • Độ hút nước lớn (20-30%) • Bền học kém, giảm bền mạnh ướt • Khơng cháy • Tan dung dịch xà phịng xút 1% ứng dụng sao? • Tạo vải nhẹ, xốp • Tan nước ứng dụng làm ? 11 Quy trình sản xuất xơ alginate 12 Cấu trúc xơ alginate Hình ảnh xơ (×400) xử lý với chitosan thủy phân (i) 0% w/w (chưa xử lý) ; (ii) 2% w/w; (iii) 5% w/w ( C.J Knill et al) 13 3.3 Xơ nhân tạo gốc cellulose • Cellulose hợp chất thiên nhiên, chất tạo thành tế bào thực vật, có số xơ dệt • Là polymer tự nhiên, sở nguyên liệu sản xuất xơ nhân tạo gốc cellulose viscose, rayon, acetat • Cellulose thể rắn hợp chất cao phân tử nhóm polysaccharid, đại phân tử có cấu trúc mạch thẳng với mắt xích [-C6H10O5-] 14 Đặc tính phân tử cellulose (1) Chỉ số DP lớn, từ vài nghìn tới vài chục nghìn, số giảm q trình xử lý hóa học Các mắt xích liên kết với nhờ liên kết cầu oxy Ba nhóm hydroxyl mắt xích liên kết cầu oxy định tính chất hóa học chủ yếu cellulose Tỉ lệ tinh thể cellulose thiên nhiên đạt cỡ 70%, cellulose qua xử lý kiềm khoảng 40% Khối lượng riêng khoảng 1.55g/cm3, dễ hấp thu nước, khí Nhiệt dung riêng 1,26J/g độ, phân hủy sau 160°C 15 Đặc tính phân tử cellulose (2) - Không bền với ánh nắng, bị oxy hóa oxy khơng khí gặp tia tử ngoại - Là chất điện môi tốt - Không tan nước dung môi hữu thông thường, tan số dung môi đặc biệt - Bị phân hủy acid vô cơ, phân hủy yếu với acid hữu cơ, với acid tạo ester cellulose dẫn xuất, dùng để sản xuất xơ nhân tạo xanthogenate, acetyle - Bền với tác dụng kiềm, xút tác động với cellulose tạo cellulose kiềm dễ bị thủy phân thành hydrade cellulose, tảng q trình kiềm hóa 16 Đặc tính phân tử cellulose (3) • Các chất kèm mơ thực vật chứa cellulose: • Hemicellulose (chiết phân tử thấp cellulose polysaccharide), thành phần phải loại sản xuất cellulose nhân tạo • Pectin: keo liên kết xơ thành xơ kỹ thuật • Lignin: chất nằm mô thực vật, làm xơ cứng, bảo vệ cho cellulose khỏi bị oxy hóa • Protein hợp chất chứa nitơ • Chất béo sáp: làm vỏ tế bào thực vật • Chất tro: oxide sắt, muối kim loại kiềm • Sắc tố tạo màu tự nhiên 17 Đặc tính phân tử cellulose (4) Các α,β,γ cellulose • Các α, β, γ cellulose khác chủ yếu độ bền kiềm • α cellulose: phần cellulose không tan dung dịch NaOH nguội 17,5%, đại lượng thông số quan trọng việc điều chế dẫn xuất cellulose hịa tan • β cellulose: thành phần hemincellulose (no-cell) mạch ngắn, có khả tan dung dịch NaOH nguội 17,5 % sau kết tủa chuyển dung dịch sang mơi trường acid • γ cellulose: thực thành phần hemincellulose (no-cell) có DP thấp phần hòa tan đưa dung dịch qua môi trường acid 18 Nguyên liệu thô để sản xuất xơ nhân tạo gốc cellulose Cotton linters (xơ ngắn vô dụng bông) Dạng bột nhão gỗ (wood pulp) • Bột gỗ thường sản xuất từ số chủng : vân sam, độc cần, khuynh diệp hay thơng • Bột gỗ chứa khoảng 94% cellulose, tinh chế cách đun sôi với xút hoặcdung dịch natri bisulphite • Bột gỗ tẩy trắng rửa sạch, đưa tới nhà máy dạng dày, lưu trữ điều kiện có kiểm sốt độ ẩm nhiệt độ độ ẩm phân bố thống 19 Sơ lược lịch sử sản xuất xơ nhân tạo gốc cellulose (1) • 1846, Nitrocellulose Friedrich Schonbein phát chuyển cellulose nitrocellulose xử lý acid nitric • Nitrocellulose vật liệu dễ cháy, chí gây nổ Khi trộn với camphor (long não) cho nhựa nhân tạo đầu tiên, celluloid • Nitrocellulose hịa tan dễ dàng, ví dụ, hỗn hợp ête rượu • George Audemars phát khả hình thành sợi khơ, cứng từ dung dịch nitrocellulose nhờ kim có ống hút • Sợi nitrocellulose tiến lớn công nghiệp sản xuất sợi thương mại hữu ích: mịn, linh hoạt, cịn nhược điểm lớn (Là ?) 20 .. .Xơ dệt nhân tạo gì? Thời điểm đời? Phân loại xơ dệt nhân tạo? Kể tên xơ dệt nhân tạo đặc trưng? Phân loại xơ nhân tạo Polymer tự nhiên Gốc Cellulose Gốc... Knill et al) 13 3 .3 Xơ nhân tạo gốc cellulose • Cellulose hợp chất thiên nhiên, chất tạo thành tế bào thực vật, có số xơ dệt • Là polymer tự nhiên, sở nguyên liệu sản xuất xơ nhân tạo gốc cellulose... (g/cm3) Milk protein fiber 38 1.52 2.8 25 -35 2.4 28.8 0.187 0.214 9.1 Cotton Silk Wool 25 -39 1.2-2.0 1.9 -3. 1 7-10 3. 2 13 1.0-2.8 3. 8-4.0 11-16 2.1-2.8 27 -33 0.52 0.26 9.8 58-100 6-9 2.6 -3. 5