III. Tính chất và ứng dụng của sợi vitxco
4. Các tính chất khác
Sợi polyeste có khối l−ợng riêng bằng 1,33g/cm3 (lớn hơn sợi polyamit). Do chứa ít nhóm −a n−ớc, lại có cấu trúc chặt chẽ nên sợi polyeste có hàm ẩm thấp, ở điều kiện tiêu chuẩn hàm ẩm của nó là 0,4%. Vì vậy sợi polyeste có khả năng cách điện cao và dễ gây hiện t−ợng tích điện nên khó
khăn cho quá trình dệt. Cũng vì vậy mà sợi polyeste khó nhuộm màu, chỉ nhuộm đ−ợc bằng thuốc nhuộm thích hợp (thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm có tính chất t−ơng tự ở nhiệt độ cao hay khi có mặt chất tải (chất gây tr−ơng)...).
Để biến tính sợi polyeste ng−ời ta đã tìm cách thay đổi thành phần hóa học của polyeste ví dụ có thể thay thế một phần nguyên liệu ban đầu là terrrephtalic axit bằng axit izophtalic, nhằm phá vỡ sự sắp xếp trật tự, đều đặn các mắt xích trong mạch đại phân tử, từ đó phá vỡ tính chặt chẽ về cấu trúc phân tử, giảm khả năng định h−ớng và kết tinh của chúng. Do đó làm cho sợi mềm mại hơn, dễ gập uốn hơn, khả năng nhuộm màu tăng hơn, độ xốp tăng và độ co cao hơn làm cho vải trở nên dày, xốp, ấm và có vẻ đẹp độc đáo.
6.4.V. ứng dụng của sợi polyeste
Sợi polyeste đ−ợc sản xuất d−ới hai loại: loại có độ bền bình th−ờng dùng trong sinh hoạt và loại có độ bền cao dùng trong kỹ thuật. Loại dùng trong sinh hoạt chủ yếu sử dụng trong may mặc nh− quần áo lót, áo mặc ấm, áo quần mùa hè... vì sợi polyeste tuy độ hút ẩm kém, nh−ng nhờ tính mao dẫn sợi vẫn hút mồ hôi và phân tán ra môi tr−ờng ngoài.
Nhờ tính cách nhiệt cao, sợi polyeste đ−ợc dùng để nhồi vào gối, chăn bông và áo bông, vừa ấm vừa dễ giặt sạch. Đặc biệt loại sợi này có thể pha trộn với bất cứ loại sợi nào: sợi thiên nhiên (sợi bông, sợi lanh...), sợi nhân tạo, sợi tổng hợp (polyamit, PAN...) để tạo ra các loại vải với những tính chất đặc tr−ng nh− vải pôpơlin, phin, kaki, simili...
Đối với vi sinh vật sợi polyeste cũng khá bền nên đ−ợc sử dụng nhiều trong công nghiệp nh− dùng làm băng chuyền trong sản xuất giấy, băng tải trong dây chuyền tráng cao su..., làm vải lọc để tinh chế n−ớc sông, n−ớc thải làm sạch bằng ph−ơng pháp sinh hóa, dùng làm l−ới đánh cá, dây neo tàu, dây thừng, chão, dây rợ...do tính chịu nhiệt, ánh sáng, hóa học và vi sinh vật.
Do tính cách điện cao mà loại sợi này đ−ợc sử dụng làm các loại vải cách điện cho các động cơ điện công suất đến 50 mã lực, đặc biệt khả năng cách điện ở nhiệt độ cao.
Nhờ tính chịu hóa chất, sợi polyeste đ−ợc dùng để dệt thành vải may áo quần bảo hộ lao động trong các nhà máy hóa chất, làm vỏ bọc anốt trong bình điện phân để mạ thiếc-niken vì trong thành phần của dung dịch mạ có chứa HF phá hủy nhanh chóng tất cả mọi loại sợi.
Với những tính năng −u việt, nguyên liệu dồi dào, giá thành hạ nên lĩnh vực sử dụng của sợi polyeste ngày càng đ−ợc mở rộng, tốc độ phát triển loại sợi này tăng một cách phi th−ờng, nhanh chóng chiếm lĩnh −u thế trong thế giới sợi hóa học.
6.5. Sợi acrylonitryl 6.5.I. Mở đầu 6.5.I. Mở đầu
Xơ đi từ nhựa acrylonitryl là sợi acrylic. PAN đã đ−ợc nhà hoá học Pháp Mure vào năm 1893, nh−ng nó không có giá trị sử dụng trong công nghiệp vì tính khó hoà tan trong dung môi thông th−ờng.
Cho đến năm 1942 khi dimetylformamit đ−ợc phát hiện là dung môi cho PAN thì sợi đi từ nó cũng đ−ợc mở ra và đến năm 1948 thì sản xuất trên qui mô công nghiệp.
6.5.II. Nguyên liệu tạo sợi acrylonitryl 6.5.II.1. Lý thuyết chung về PAN
Công thức phân tử: -(-CH2-CH-)n-
Pháp là Mure tổng hợp đ−ợc từ năm 1893. Nh−ng sở dĩ nó không có mấy hữu dụng trong đời sống và kỹ thuật vì nhựa tạo ra từ acrilonitryl có một số nh−ợc điểm sau:
+ Khó hòa tan trong các dung môi thông th−ờng.
+ Nhiệt độ phân hủy bé hơn nhiệt độ chảy mềm. Nguyên nhân là sự t−ơng tác giữa các đại phân tử polyme quá chặt chẽ do sự có mặt của nhóm - CN tạo liên kết N ... H.
Qua một thời gian dài nghiên cứu để tìm ra dung môi có thể hòa tan nó và cho đến năm 1942, cùng một lúc ở Mỹ và Đức đã phát hiện một loại dung môi cho PAN đó là dimetylformamit có công thức:
H - C
Ngày nay dimetylformamit (viết tắt là DMF) đã trở thành dung môi vạn năng, rất quan trọng dùng trong nhiều ngành khác nhau của công nghiệp hóa chất, chứ không chỉ riêng cho sợi PAN. Dung môi này đ−ợc sản xuất từ r−ợu mêtylic, oxyt cacbon và amoniac.
Cho tới nay ng−ời ta phát hiện một số rất lớn dung môi hữu cơ và vô cơ hòa tan đ−ợc PAN, nhìn chung chúng là những chất phân cực rất mạnh có khả năng làm giảm năng l−ợng liên kết giữa các mạch đại phân tử trong polyme ví dụ: etylencacbonnat, đimetylaxetamit, đimetylsunfon, dung dịch canxiclorua và kẽm clorua trong n−ớc đặc biệt là đimetylformamit. Việc tìm ra dimetylformamit đ−ợc xem là b−ớc ngoặc trong công nghiệp sợi polyarylonitryl. Hàng loạt các nhà máy sản xuất sợi PAN ra đời ở các n−ớc nh− Mỹ, Liên Xô, CHDC Đức, CHLB Đức, Thụy Sĩ, Bỉ, Nhật Bản... Sợi PAN có các tên th−ơng mại khác nhau nh− nitron (Liên Xô), orion, chemtral (Mỹ), redon, dralon, pan (CHLB Đức), tacryl (Thụy Sĩ)...
Trọng l−ợng phân tử từ 20.000-30.000 đvc tùy thuộc vào điều kiện trùng hợp. Trọng l−ợng phân tử trung bình đ−ợc xác định theo ph−ơng trình:
[ m ] = 1,75 . 10-3 . M0,66
* Độ mềm: Do có nhóm -CN phân cực lớn nên PAN khá cứng ngay cả khi đun nóng và cũng không qua trạng thái mềm cao.
* Sự biến đổi màu khi đun nóng: Khi đun nóng PAN bị thay đổi màu sắc do tạo ra cầu nối azometin giữa các đại phân tử gần nhau và do đó có lực kéo mạnh giữa các nguyên tử N và nguyên tử H linh động ở vị trí α:
- ở nhiệt độ th−ờng, dung dịch kiềm không tác dụng lên PAN. Nh−ng tùy theo pH và nhiệt độ dung dịch tăng lên mà nhóm nitrtyl bắt đầu bị xà phòng hoá:
- Về tác nhân xà phòng hoá, khả năng tác dụng đ−ợc sắp xếp tăng dần nh− sau:
NaOH 1%, HCl, HCOOH, Na2CO3, H2SO4, H3PO4 * Nhiệt độ hoá thủy tinh:
- Khó xác định nhiệt đô hoá thủy tinh của PAN vì nó lớn hơn nhiệt độ mà ở đó bắt đầu có sự chuyển hoá nhiệt của polyme.
- Nhờ mở rộng giới hạn Tc của polyme bằng cách tiến hành hoá dẻo polyme bằng đimetylformamit và do đó xác định đ−ợc Tc = 130 oC.
6.5.II.2. Nguyên liệu sản xuất PAN
Nguyên liệu để sản xuất PAN đi từ acrilonitryl có CTCT: CH2 = CH2 - CN, đ−ợc sản xuất theo qui mô công nghiệp ở rất nhiều n−ớc, phục vụ cho công nghiệp sợi cao su, chất dẻo và tổng hợp hữu cơ.