III. Tính chất và ứng dụng của sợi vitxco
3.bền với các tác nhân hoá học
Sợi poliamit t−ơng đối bền với kiềm, thí dụ khi ngâm nylon-6 trong xút 40% trong thời gian là 1 giờ thì tính chất cơ lý vẫn ch−a thay đổi bao nhiêu. Sợi poliamit kém bền với axit nhất là axit khoáng và ở nhiệt độ cao.
Ví dụ: Sợi poliamit có độ bền không thay đổi khi ngâm trong dung dịch axit focmic 3% hoặc axit axetic 3% ở 100 oC trong 3 giờ, nh−ng sẽ bị hoà tan trong axit focmic 80%, bị tr−ơng nở mạnh trong dung dịch axit focmic 20%.
Sợi poliamit rất nhạy cảm với tác dụng của các chất oxy hoá vì thế những chất oxy hoá mạnh vẫn th−ờng dùng trong công nghiệp dệt nh− natrihipoclorit (NaClO), hiđroperoxit (H2O2) không đ−ợc sử dụng để tẩy trắng vải poliamit. Các chất khử, dung dịch đồng - amoniac và các muối trung tính thực tế không ảnh h−ởng gì đến tính chất của sợi. Dung dịch trên 60% của phenol và m-crezol là các dung môi tốt của nylon6 và nylon66.
Khi tiếp xúc với ngọn lửa thoạt tiên sợi poliamit bị chảy mềm thành hạt trắng, sau dó cháy chậm, khi lấy ra khỏi ngọn lửa thì sợi không tiếp tục cháy nữa.
Tính chất hoá học của sợi poliamit do các nhóm chức amin và cacboxyl ở hai đầu và nhóm imin ở giữa mạch quyết định.
Nh− vậy sợi poliamit có tính chất l−ỡng tính, nghĩa là d−ới tác dụng của axit và bazơ nosex tạo thành muối nh− sau:
H2N-R-COOH + HCl Cl- . H3N+ -R-COOH H2N-R-COOH + NaOH H2N-R-COONa + H2O
Sợi poliamit có miền đẳng điện trong khoảng pH = 4 - 5. Các nhóm imin của mạch chính ở điều kiện th−ờng không thể hiện tính bazơ và không kết hợp với các axit yếu hay thuốc nhuộm axit. Khi pH < 3 thì các nhóm sẽ bị ion hóa và có thể liên kết với axit theo sơ đồ sau:
Sợi poliamit kém đồng nhất về thành phần hoá học (mạch phân tử không đều) do đó sẽ ảnh h−ởng không tốt đến độ đều màu của sợi khi nhuộm. Để hạn chế hiện t−ợng này ng−ời ta th−ờng tiến hành ổn định nhiệt tr−ớc khi nhuộm.
6.3.V. ứng dụng của poliamit6
Sử dụng làm l−ới đánh cá, dùng trong các xí nghiệp hoá chất để bao bọc các chi tiết máy móc...
Dùng trong may mặc: các loại vải áo quần, vải trang trí, thảm, vải dù, dây dù, vải lông thú nhân tạo, bít tất, vải dùng trong kỹ thuật, dây thừng, vải lót lốp ôtô chịu mài mòn cao, làm dây cu-roa, băng chuyền, băng tải...
6.4. Sợi polieste 6.4.I. Mở đầu 6.4.I. Mở đầu
Polieste là tên chung của nhóm polyme thu đ−ợc khi trùng ng−ng axit đa chức và r−ợu đa chức. Nhóm chức este đ−ợc hình thành do quá trình t−ơng giữa các nhóm chức axit và r−ợu nối các phần còn lại của các phân tử phản ứng.
Polieste đ−ợc sử dụng đầu tiên để sản xuất sợi là polieste đi từ axit đicacboxylic và đialcol, tuy nhiên loại sợi này có độ bền cơ lý không cao, điểm chảy quá thấp và kém bền trong môi tr−ờng axit và bazơ do đó loại sợi này không đ−ợc chấp nhận.
Cho đến khi hai nhà bác học ng−ời Anh là Uynfin và Đichxơn đã phát minh loại polieste đi từ axit đicacboxylic chứa nhân thơm thì sợi polieste bắt đầu đ−ợc chú ý và đóng vai trò đáng kể trong sự phát triển sợi tổng hợp. Loại polyme này tỏ ra −u việt hơn nhiều so với loại polyme ban đầu: có điểm chảy cao, độ kết tinh tốt, độ bền cơ lý cao, bền với nhiều loại axit.
6.4.II. Nguyên liệu tạo sợi polieste
Có nhiều loại polieste đi từ các loại monome khác nhau, trong đó loại polieste dùng để sản xuất sợi là loại polieste đi từ axit terephtalic và etylenglycol (EG) và polyme t−ơng ứng gọi là poliêtylenterephtalat.
6.4.II.1. Nguyên liệu tạo nhựa polieste
+ Axit terephtalic: thuộc họ axit phenylđicacboxylic, có 2 đồng phân khác là axit phtalic và izophtalic:
Cả 3 đồng phân này đều có khả năng trùng ng−ng với EG để tạo các polieste t−ơng ứng, nh−ng trong đó chỉ có axit terephtalic mới tạo ra loại nhựa đáp ứng các yêu cầu để tạo sợi: các đại phân tử sắp xếp chặt chẽ và có khả năng kết tinh cao. Đ−ợc sản xuất từ p-xilen nhờ phản ứng oxy hoá ở pha lỏng, tuy nhiên nguồn nguyên liệu này chiếm tỷ lệ không nhiều trong chế biến dầu mỏ và do đó hạn chế việc sản xuất sợi polieste. Để mở rộng nguồn nguyên liệu có thể sử dụng một số ph−ơng pháp trong quy mô công nghiệp nh− dị hoá muối kali của axit benzoic:
hoặc chuyển vị các nhóm - COOH của các đồng của axit terephtalic:
+ Đimetylterephtalat (DMT) là dẫn xuất của axit terephtalic đ−ợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất polieste tạo sợi hiện nay vì có nhiều −u điểm về mặt kỹ thuật hơn. Có thể điều chế bằng cách oxy hoá p-xylen 2 giai đoạn với oxy không khí và xúc tác là naphtenat Coban.
+ Etylenglycol: đ−ợc sản xuất từ etylen là một sản phẩm phổ biến của quá trình crắcking dầu mỏ:
6.4.II.2. Đa tụ polieste
Phản ứng đa tụ:
Quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao (250 oC - 270oC) d−ới chân không, xúc tác th−ờng là amin bậc bốn. Quá trình phản ứng có kèm theo sự tách sản phẩm phụ là n−ớc, để thu phản ứng đạt cân bằng nhanh và polyme thu đ−ợc có trọng l−ợng phân tử lớn ng−ời ta tiến hành tách n−ớc trong quá trình phản ứng bằng chân không. Để polyme thu đ−ợc có độ tinh khiết cao thì trong quá trình phản phải tiến hành tách EG d−. Khối polyme tạo ra đ−ợc qua đầu đùn làm lạnh bằng n−ớc và tạo hạt trên thiết bị nghiền, cắt, sau đó cho qua sấy và sàng. Cuối cùng polyme đ−ợc đóng gói bảo quản để sử dụng cho quá trình tạo sợi tiếp theo.
6.4.III. Sản xuất sợi polieste
Quá trình sản xuất sợi polieste cũng có thể tiến hành gián đoạn hay liên tục nh− đối với sợi poliamit.
1. Ph−ơng pháp gián đoạn
Sử dụng polyme dạng hạt tr−ớc khi đem đi kéo sợi cần đ−ợc sấy khô trong chân không. Quá trình kéo sợi thực hiện theo ph−ơng pháp nóng chảy. Hạt polyme đ−ợc cho vào buồng gia nhiệt cho đến nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 280 - 290 oC. Nhựa nóng chảy đ−ợc ép qua màng lọc tiếp đến cho vào ống định hình có gắn mũ philie d−ới áp lực ép trong môi tr−ờng khí trơ (N2). Tốc độ kéo sợi tùy theo từng loại thực hiện khác nhau, ví dụ: loại sợi nhẵn - 1,2-1,8 nghìn m/phút; với loại sợi kỹ thuật đòi hỏi độ bền cao, để kết hợp quá trình kéo căng và textua thì tốc độ kéo sợi phải đạt 3,5-4 nghìn m/phút; còn đối với dạng bó sợi thì tốc độ là 1,1 nghìn m/phút... Dòng sợi ra khỏi đầu philie cho qua buồng làm lạnh bằng khí lạnh, rồi sau đó quấn sợi vào ống hình trụ (đối với bó sợi thì đặt vào thùng hình trụ), để tiếp tục qua các công đoạn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kéo căng, tẩm chất bôi trơn chống hiện t−ợng tĩnh điện, ổn định nhiệt và có thể tạo quăn, dập sóng để cải thiện độ xốp, tính đàn hồi cho sợi nếu cần. Tỷ số kéo căng khác nhau với các loại sợi khác nhau, với sợi thông th−ờng là 4 - 5, với loại sợi đặc biệt thì tỷ số kéo căng cao hơn. Do lực tác dụng t−ơng hỗ giữa các mạch đại phân tử polyme lớn nên việc kéo căng tiến hành ở nhiệt độ cao từ 180-200oC.
Sau khi kéo căng, sợi đ−ợc ổn định nhiệt ở nhiệt độ 120-125oC trong khoảng 30-40 phút trong môi tr−ờng không khí hoặc môi tr−ờng có hơi n−ớc bão hòa. Cuối cùng tiến hành đánh ống hoặc cuộn thành búp hoặc bó sợi.
Đối với sợi mành dùng trong kỹ thuật (chế tạo lốp xe) th−ờng đ−ợc tẩm chất tăng dính với cao su tr−ớc khi quấn ống. Với sợi textua, thì ng−ời ta th−ờng kết hợp quá trình kéo căng với quá trình textua (biến đổi cấu tạo sợi: tạo quăn, dập sóng... nhằm tăng độ xốp, tính đàn hồi cho sợi), nh− vậy sẽ kinh tế hơn. Quá trình tạo quăn, dập sóng tiến hành trên thiết bị gồm nhiều cặp trục có rãnh, quay ng−ợc chiều nhau, sau đó cho qua ổn định nhiệt và cuối cùng cho qua thiết bị cắt thành xơ cắt ngắn theo kích th−ớc định tr−ớc. Đối với xơ cắt ngắn th−ờng đóng thành kiện trong các thùng cac- tông hoặc thùng gỗ.
Sợi có thể sản xuất d−ới dạng tơ hay xơ tuỳ theo yêu cầu.
6.4.IV. Tính chất của sợi polieste 1. Độ bền cơ lý và ngoại quan
Sợi polieste là loại sợi có độ bền cơ học cao. Độ bền đứt t−ơng đ−ơng với sợi poliamit cũng nh− đối với các loại sợi tổng hợp khác phụ thuộc nhiều vào trọng l−ợng phân tử của polyme, điều kiện tạo sợi và kéo căng.
Do cấu tạo của polyme có hình ziczac giống nh− của cao su nên sợi polieste có khả năng đàn hồi lớn và môđun đàn hồi cao. Do tính chất đàn hồi cao nên các sản phẩm dệt từ sợi polieste giữ đ−ợc hình dạng bề mặt, ít bị nhàu khi giặt, giữ nếp khi là. Vì đặc điểm này nên ng−ời ta th−ờng hay pha sợi polieste với các loại sợi dễ bị nhàu nh− sợi bông, sợi vitxco để tăng khả năng chống biến dạng của sản phẩm.
Về vẻ ngoài của sợi polieste rất giống len, vải đi từ polieste rất bền, đẹp, không bị nhàu . So với poliamit thì sợi polieste có cấu trúc chặt chẽ hơn,
tỷ lệ phần vi kết tinh cao nên nó kém bền với ma sát hơn, tuy nhiên chỉ sau rất ít và lớn hơn nhiều so với các loại sợi khác. Cần chú ý rằng khi sợi polyeste có độ bền đứt càng cao thì độ mài mòn càng thấp. Loại sợi có độ bền đứt trung bình chịu mài mòn tốt hơn loại có độ bền cao tới 20-25 lần.