Bài giảng Vật liệu dệt - Phần 3: Xơ nhân tạo (Man-made fibres)

Bài giảng Vật liệu dệt - Phần 3: Xơ nhân tạo (Man-made fibres) có nội dung trình bày về khái niệm xơ dệt nhân tạo, phân loại xơ nhân tạo, xơ nhân tạo gốc protein, xơ nhân tạo gốc polymer tự nhiên không phổ biến, xơ nhân tạo gốc cellulose,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài giảng.

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 POLYACRYLIC 3.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ Độ giãn • Xơ cắt ngắn: 20-55% • Filament: 30-36% Độ hồi phục đàn hồi • Cao độ giãn nhỏ (đàn hồi 90-95% bị giãn 1%) • Trung bình độ giãn cao (đàn hồi 50-60% bị giãn 10%) • Về tổng quan giống với len  len nhân tạo 162 POLYACRYLIC 3.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ Mơ-đun ban đầu • Có mơ-đun ban đầu cao, nằm miền 353-441 cN/tex Độ cứng • Xơ cắt ngắn: 62-88 cN/tex (7-10 g/den) • Filament: 141-362 cN/tex (16-41 g/den) Khối lượng riêng tương đối • 1.16-1.18 163 POLYACRYLIC 3.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ Ảnh hưởng độ ẩm • Độ hồi ẩm: 1-3% • Ở điều kiện tiêu chuẩn (200C, 65% RH) hút ẩm 2-5% • Nhìn chung khả hút ẩm thấp đủ để loại bỏ tượng tĩnh điện có khả nhuộm tốt • Khi ướt độ bền giảm cịn 75-95% so với khơ Tính chất nhiệt • Khơng có nhiệt độ nóng chảy rõ ràng • Khi tác dụng lực  xu hướng dính vào kim loại 215-2550C 164 POLYACRYLIC 3.1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ Tính chất nhiệt • Ở 1550C sau 100 tiếng  độ bền cịn 96% so với ban đầu • Sau 15ph 1300C  chuyển màu kem • Khi bị đun nóng  mơ-đun ban đầu giảm  dễ kéo giãn Tính bắt cháy • Xơ acrylic cháy khơng dễ bắt cháy Ảnh hưởng ánh sáng • Chịu ảnh hưởng ánh sáng tốt, tiếp xúc 600  độ bền 96% so với ban đầu 165 POLYACRYLIC 3.2 TÍNH CHẤT HĨA HỌC • Khơng bị ảnh hưởng bỏi axít vơ lỗng tiếp xúc axít đậm đặc thời gian dài  bị phá hủy • Độ bền không bị ảnh hưởng dung dịch kiềm loãng (NaOH, Na2CO3) bị tác động kiềm đặc • Nhìn chung khơng bị ảnh hưởng dung môi hữu bao gồm dung môi dùng giặt khô Ảnh hưởng côn trùng vi sinh vật • Khơng bị ảnh hưởng trùng vi sinh vật (chôn đất tháng không giảm bền sau tuần bền) 166 POLYOLEFIN Là xơ mạch carbon đơn giản điều chế từ hydrocarbur dãy olefin, gồm xơ điển polyetylen,polypropylene A XƠ POLYETYLEN Cơng thức hóa học Tính chất đặc trưng • Tính chất học vừa phải (là tính chất ?) • Là chất cách điện, hâu không hút ẩm (0.01%max) • Chịu nhiệt kém: co 50-60°C, mềm 90°C,và chảy 107°C 167 POLYOLEFIN A XƠ POLYETYLEN • Rất bền với hóa chất, khơng bị ảnh hưởng kiềm đậm đặc nhiệt độ thường dù thời gian tác dụng lớn, acid vơ ảnh hưởng nhiệt độ 60°C • Hầu khơng tan dung môi nhiệt độ thường, 60°C bị tan carbon tretraclorur CCl4 số dung mơi khác • Đa phần dùng dệt vải kỹ thuật ? Vì 168 POLYOLEFIN B XƠ POLYPROPYLEN Cơng thức hóa học Tính chất đặc trưng - Bền học cao độ kết tinh cao - Hâu không hút ẩm (0.1%max) ỏ điều kiện chuẩn - Chịu nhiệt cao polyetylene: co 100°C, mềm 140°C,và chảy 165-175°C 169 POLYOLEFIN B XƠ POLYPROPYLEN - Rất bền với hóa chất, khơng bị ảnh hưởng kiềm đậm đặc acid vô nhiệt độ cao, ngoại trừ acid clorsulfonic (ClCO2H),tuy nhiên khơng bền với chất oxy hóa - Bền với vi khuẩn - Bị tan hydrocarbur thơm - Nhuộm thuốc nhuộm phân tán nhuộm khối (vì sao?) - Vừa dùng dệt may, vừa sản phẩm kỹ thuật 170 POLYVINYL A POLYVINYLCLORUR (PVC) Phát minh năm 1931 Đức, sản xuất thương mại năm 1948 Cơng thức hóa học Hịa tan polymer dung môi hỗn hợp acetone carbon sulfur để kéo sợi 171 POLYVINYL A POLYVINYLCLORUR (PVC) Tính chất đặc trưng - Bền ma sát cao - Hâu không hút ẩm - Dẫn nhiệt thấp, cách điện tốt,khả chống cháy cao, không thấm nước, cách điện cách nhiệt tốt - Khả chống cháy tính độc đáo PVC PVC bị cháy lửa với mùi xốc, có nhiều khói Nhưng lấy khỏi lửa ngưng cháy - Chịu co nhiệt kém, co 70-75°C,đến 100°C co 50%,kéo sợi textured tốt không là, nấu nhiệt độ cao 172 POLYVINYL A POLYVINYLCLORUR (PVC) Tính chất đặc trưng • Khơng trưởng nở nước, khơng thấm nước • Rất bền với hóa chất, đặc biệt với acid nitric, acid sulfuric, kiềm ăn da số dung môi trừ benzen tricloretan • Nhuộm khối (vì sao?) • Vừa dùng dệt may dạng pha, vừa sản phẩm kỹ thuật vật liệu lọc, bọc, trang trí • Có nhiều dạng PVC biến tính có chức tốt PVC ứng dụng dệt may, ? 173 POLYVINYL A POLYVINYLCLORUR (PVC) Tính chất ứng dụng • Khó nhuộm màu Dễ biến dạng • PVC tích điện âm hầu hết xơ dệt tích điện dương ma sát dễ dàng phối trộn với xơ khác • Có tác dụng sinh hố đặc biệt, làm đồ lót cho người bị bệnh khớp hay bị đau dây thần kinh 174 POLYVINYL B POLYVINYALCOHOL (PVA) Mắt xích (CH2-CHOH)n PVA sản phẩm thuỷ phân Polyvinyl acetate Ethylene + aicd acetic  vinyl acetate • Xúc tác Paladi + Al2O3 • Nhiệt độ 175-2000C, áp suất 5-9 bar 175 POLYVINYL B POLYVINYALCOHOL (PVA) Tính chất đặc trưng • Tm khó xác định phân huỷ nhiệt độ nóng chảy, Tg khoảng 800C • Khả phục hồi biến dạng nhỏ xơ nhiệt tổng hợp • Khối lượng riêng (1,28-1,31) thay đổi theo DP nhiệt độ trình xử lý tạo xơ DP=(309-4570), nhiệt độ=(40-200)[3-B6.5] • Tan nước nhiệt độ phịng độ tan giảm xử lý hồn tất cách khâu mạch aldehyde • PVA tan khơng tan ứng dụng làm ? 176 ... 6 0-8 0 5-8 1.22 6 0-8 2 7-8 1.5 0-1 .54 6.8 6 0-8 0 4 4-8 8 8-9 1 5-1 7 1.4 6-1 .52 1.3 4-1 .38 Tìm hiểu thêm xơ nhân tạo gốc protein khác: - Zein - Soya bean - Collagen - Groundnut Xơ nhân tạo gốc polymer tự... 2 5-3 5 2.4 28.8 0.187 0.214 9.1 Cotton Silk Wool 2 5-3 9 1. 2-2 .0 1. 9-3 .1 7-1 0 3.2 13 1. 0-2 .8 3. 8-4 .0 1 1-1 6 2. 1-2 .8 2 7-3 3 0.52 0.26 9.8 5 8-1 00 6-9 2. 6-3 .5 1 4-2 5 0.8 50 0.24 0.384 8.4 6 0-8 0 5-8 .. .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