Đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng của một số loại tơ tổng hợp” pptx

Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Phần 1. MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Khi nghiên cứu về thành phần hóa học, cấu tạo phân tử người ta nhận thấy một
số nhóm chất được tạo nên bởi các nhóm giống nhau, liên kết với nhau bằng liên kết
hóa học tạo thành phân tử lớn, gọi là hợp chất đại phân tử hay hợp chất cao phân tử.
Ở thời kì đầu, những nghiên cứu về hóa học các hợp chất cao phân tử phần lớn là
nghiên cứu cấu tạo, tính chất và khả năng ứng dụng của các polime thiên nhiên. Bước
tiếp theo là nghiên cứu tổng hợp những polime thay thế polime thiên nhiên trên cơ sở
các nguồn nguyên liệu dễ kiếm. Từ đó, hàng loạt các ngành công nghiệp sản xuất cao
su, tơ sợi tổng hợp, chất dẻo, sơn phủ các loại,… ra đời.
Nhờ những tính chất cơ lí rất đặc trưng các hợp chất cao phân tử đã trở thành những
vật liệu kết cấu không thể thay thế và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác của
công nghệ cũng như hoạt động con người.
Tuy nhiên, không cũng ai cũng có thể hiểu rõ được cấu tạo và quy trình sản
xuất các hợp chất trên. Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình sản
xuất và ứng dụng của một số loại tơ tổng hợp” để làm rõ hơn về quy trình sản xuất
cũng như ứng dụng trong thực tiễn khi sản xuất tơ tổng hợp.
II. Đối tượng nghiên cứu
- Quy trình sản xuất và ứng dụng của tơ tổng hợp
III. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu
- Làm rõ quy trình sản xuất và ứng dụng của tơ tổng hợp trong cuộc sống
IV. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu: sưu tầm và nghiên cứu lí thuyết
- Phạm vi nghiên cứu: Tơ tổng hợp
Phần 2. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 1
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
1.1. Giới thiệu về tơ tổng hợp
Tơ tổng hợp (poliamit)

- Poliamit là mạch cacbon dị nguyên tố có nhóm chức –CO-NH- trong phân tử.
- Khối lượng phân tử của poliamit khoảng 8000-25000.
- Poliamint khó tan, nóng chảy ở nhiệt độ cao 180-250˚C.Nhiêt độ nóng chảy
còn phụ thuộc vào cấu trúc của mạch và hiđro liên kết trong mạch đó.
1.2. Phân loại
Tùy theo phương pháp điều chế, người ta chia tơ tổng hợp thành hai nhóm chính:
-Tơ từ các polime trùng ngưng: Tơ do các polime trùng ngưng tạo nên xuất phát
từ các poliamit, polieste…
-Tơ từ các polime trùng hợp: Đó là các tơ vinylic được chế tạo từ các polime
sinh ra khi trùng hợp các dẫn xuất vinyl.
1.3. Tính chất và đặc điểm của tơ tổng hợp
Tơ hóa học, nói chung, so với tơ thiên nhiên có nhiều ưu điểm hơn. Trước hết,
tơ tổng hợp hóa học dai, bền hơn (tơ capron, nilon -6,6 không thua dây thép, tơ
xenlulozo axetat còn bền hơn cả sợi dây thép). Có tơ còn có tính chất vô cùng quý giá
là không cháy như tơ clorin. Nhiều tơ sợi hóa học còn bền vững về mặt hóa học, ngay
cả với axit, kiềm, chất oxi hóa như tơ lapsan, tơ clorin. Tơ sợi hóa học bền với nước,
không bị nước và các vi khuẩn làm mục nát như tơ thiên nhiên. Nhiều tơ hóa học bền
với nước, không bị nước và các vi khuẩn làm mục nát như tơ thiên nhiên nên có thể
thường xuyên sử dụng trong nước mà không sợ hư hỏng (lưới đánh cá chẳng hạn).
Một ưu điểm đặc biệt nữa của sợi tơ hóa học là: nguyên liệu rẻ và phong phú (khí
thiên nhiên, dầu mỏ, than đá, đá vôi, muối biển,…) làm cho giá thành sản phẩm hạ,
không lệ thuộc vào khí hậu hay các nguồn cung cấp từ động vật như tơ tằm, lông cừu,
…
1.3.1. Tính chất chung của sợi poliamit
Nhựa poliamit được dùng để sản xuất sợi phải có khối lượng phân tử trong khoảng
15.000 đến 22.000 đvC.
1.3.1.1. Tính chất cơ lý
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 2
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Sợi poliamit có độ bền cơ học cao, so với sợi vitxco thì cao hơn 2- 2,5 lần. ở

trạng thái ướt độ bền của nó chỉ giảm 10%. Đặc biệt là độ bền với ma sát thì nó cao
hơn hẳn tất cả các sợi hoá học khác. Khối lượng riêng của sợi poliamit thấp hơn nhiều
so với tất cả các sợi khác bằng 1,14 g/cm
3
.
Sợi poliamit sau khi kéo dãn các dây phân tử có liên kết bó chặt chẽ nên lực tác dụng
tương hỗ giữa các phân tử tăng do đó sợi có độ bền cơ học cao. Tuy nhiên lại làm cho
sợi khó nhuộm màu.
Sợi poliamit là loại sợi có tính co giãn cao hơn cả và có khả năng giữ nếp cao
nên nó được sử dụng để dệt tất, găng tay, vải dệt kim và các loại vải may khác nhau.
Vì trong phân tử poliamit có chứa nhóm amin và nhóm cacboxyl ở hai đầu mạch nên
poliamit có hàm ẩm thấp (khoảng 4%), tuy nó khó bắt bụi, bắt ẩm nhưng vải dệt từ sợi
poliamit ít thoáng khí, không hút mồ hôi do đó làm tính chất sử dụng giảm. Vì hàm ẩm
thấp nên xơ poliamit có khả năng sinh tĩnh điện gây khó khăn cho quá trình dệt, để hạn
chế hiện tượng này người ta dùng chất bôi trơn.
1.3.1.2. Khả năng chịu nhiệt
Poliamit là nhựa nhiệt dẻo, nên sợi poliamit bị biến dạng ở nhiệt cao: nilon-6 bị
mềm ở 170
0
C và chảy ở 215
0
C, nilon 6-6 bị mềm ở 235
0
C và chảy ở 265
0
C. Vì vậy khi
là quần áo bằng loại sợi này nên chú ý tránh quá nhiệt.
Do khi kéo căng sợi còn nhiều phân tử chưa triệt tiêu nội năng nên khi có điều
kiện nó sẽ có xu hướng giải phóng nội năng đó và làm cho sợi bị co lại. Vì vậy để hạn
chế hiện tượng này cần tiến hành quá trình ổn định nhiệt sau khi kéo căng và nhiệt độ

ổn định nhiệt phải cao hơn nhiệt độ mà sản phẩm phải chịu trong các quá trình gia
công, sử dụng sau này.
1.3.1.3. Độ bền với các tác nhân hóa học
Sợi poliamit tương đối bền với kiềm, thí dụ khi ngâm nilon-6 trong xút 40%
trong thời gian là 1 giờ thì tính chất cơ lý vẫn chưa 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 dungdịch axit
focmic 3% hoặc axit axetic 3% ở 100
0
C trong 3 giờ, nhưng sẽ bị hoà tan trong axit
focmic 80%, bị trương nở mạnh trong dung dịch axit focmic 20%.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 3
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Sợi poliamit rất nhạy cảm với tác dụng của các chất oxy hoá vì thế những chất
oxy hoá mạnh vẫn thường dùng trong công nghiệp dệt như natrihipoclorit (NaClO),
hiđroperoxit (H
2
O
2
) không được sử dụng để tẩy trắng vải poliamit. Các chất khử, dung
dịch đồng - amoniac và các muối trung tính thực tế không ảnh hưởng gì đến tính chất
của sợi. Dung dịch trên 60% của phenol và m-crezol là các dung môi tốt của nilon-6 và
nilon 6-6.
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.
Như vậy sợi poliamit có tính chất lưỡng tính, nghĩa là dưới tác dụng của axit và bazơ
nosex tạo thành muối như sau:
H

2
N-R-COOH + HCl  Cl
-
H
3
N
+
-R-COOH
H
2
N-R-COOH + NaOH  H
2
N-R-COONa +H
2
O
Sợi poliamit có miền đẳng điện trong khoảng pH = 4 - 5. Các nhóm imin của
mạch chính ở điều kiện thường không thể hiện tính bazơ và không kết hợp với các axit
yếu hay thuốc nhuộm axit. Sợi poliamit kém đồng nhất về thành phần hoá học (mạch
phân tử không đều) do đó sẽ ảnh hưởng không tốt đến độ đều màu của sợi khi nhuộm.
Để hạn chế hiện tượng này người ta thường tiến hành ổn định nhiệt trước
khi nhuộm.
1.3.2. Tính chất của sợi polieste
1.3.2.1. Độ bền cơ lý và ngoại quan
Sợi polieste là loại sợi có độ bền cơ học cao. Độ bền đứt tương đương với sợi
poliamit cũng như đối với các loại sợi tổng hợp khác phụ thuộc nhiều vào trọng lượng
phân tử của polime, điều kiện tạo sợi và kéo căng.
Do cấu tạo của polime có hình ziczac giống như 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 được hình dạng bề mặt, ít bị nhàu khi giặt, giữ nếp khi là.
Vì đặc điểm này nên người ta thường hay pha sợi polieste với các loại sợi dễ bị nhàu

như sợi bông, sợi vitxco để tăng khả năng chống biến dạng của sản phẩm.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 4
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
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 rấtít và lớn hơn nhiều so với các loại sợi
khác. Cần chú ý rằng khi sợi polieste 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.
1.3.2.2. Độ bền với tác dụng của nhiệt và ánh sáng
Do trong phân tử của polieste có chứa nhân thơm nên khả năng bền nhiệt vượt
xa các loại sợi khác. Khi gia nhiệt ở 150
0
C trong 1000 giờ liền độ bền sợi chỉ giảm
50%, trong khi đó ở nhiệt độ này chỉ trong 200 - 300 giờ đối với các loại sợi hoá học
khác đã bị phá hủy hoàn toàn. Đến nhiệt độ 235
0
C sợi polieste mất độ định hướng các
đại phân tử, đến nhiệt độ 265
0
C sợi bị nóng chảy và đến 275
0
C sợi bắt đầu bị phá hủy,
vì các vải từ sợi polieste chỉ được phép là ở nhiệt độ < 235
0
C.
Dưới tác dụng của ánh sáng sợi polieste cũng bị suy giảm độ bền nhất là khi
chịu tia sáng có bước sóng ngắn 300 - 330 micromet. Tuy nhiên trừ sợi
poliacrylonitryl, sợi polieste có độ bền ánh sáng lớn hơn cả.
1.3.2.3. Độ bền hóa học và vi sinh vật
Tương đối bền với tác dụng của axit, hầu hết các axit vô cơ và hữu cơ ở nồng

độ không cao lắm ở nhiệt độ thường đều không ảnh hưởng đến độ bền của sợi polieste.
Với các chất oxy hoá sợi polieste tương đối bền.
Bền với tác dụng của dung môi hữu cơ như: axeton, benzen, tetraclorua cacbon,
toluen, rượu , bị hòa tan trong dung môi m-crezol, o-clophenol khi đun sôi. Kém bền
với tác dụng của kiềm, khi đun sôi lâu trong dung dịch xút 1% sợi bị thủy phân. Còn
trong dung dịch xút 40% ở nhiệt độ thường sợi bị phá hủy mạnh, vì trong mạch của
polieste có chứa nhóm este dễ bị thủy phân đặc biệt trong môi trường kiềm.
1.3.2.4. Các tính chất khác
Sợi polieste có khối lượng riêng bằng 1,33g/cm
3
(lớn hơn sợi poliamit). Do
chứa ít nhóm ưa nước, lại có cấu trúc chặt chẽ nên sợi polieste có hàm ẩm thấp, ở điều
kiện tiêu chuẩn hàm ẩm của nó là 0,4%. Vì vậy sợi polieste có khả năng cách điện cao
và dễ gây hiện tượng tích điện nên khó khăn cho quá trình dệt. Cũng vì vậy mà sợi
polieste khó nhuộm màu, chỉ nhuộm được bằng thuốc nhuộm thích hợp (thuốc nhuộm
phân tán, thuốc nhuộm có tính chất tương tự ở nhiệt độ cao hay khi có mặt chất tải
(chất gây trương) ).
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 5
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Để biến tính sợi polieste người ta đã tìm cách thay đổi thành phần hóa học của
polieste 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 hướng 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.
1.3.3. Tính chất sợi acrylic
Ngày nay người ta thường biến tính PAN bằng cách tiến hành đồng trùng hợp
AN với một số monome như vinylclorua, vinylacetat, vinylpiridin để thay đổi một số
tính chất của polime như tăng khả năng hòa tan trong các dung môi thông thưòng như

axeton, ete và khả năng nhuộm màu Thường tỷ lệ acrylonitril là 85 %. Tính chất
của sợi phụ thuộc rất nhiều vào khối lượng phân tử của nó. Với cùng một bản chất hoá
học nhưng bằng cách thay đổi các điều kiện khi tạo sợi, kéo căng, ổn định nhiệt thì các
tính chất cơ lý của sợi PAN có thể thay đổi trong một khoảng rất rộng.
1.3.3.1. Độ bền cơ học
Sợi PAN có độ bền cơ học cao và không bị giảm ở trạng thái ướt. Tuy nhiên
nó rất kém bền với ma sát.
1.3.3.2. Độ bền nhiệt
Sợi acrilic là sợi nhiệt dẻo nhưng nó tương đối bền nhiệt. Khi đốt nóng ở 150
0
C
trong 2 ngày độ bền của không giảm sút. Tăng nhiệt độ lên 160-165
0
C xơ bắt đầu bị
vàng, đốt nóng ở 200
0
C với thời gian trên 60 giờ nó trở nên đen nhánh như than nhưng
độ bền cơ học vẫn không thay đổi mấy. Nó chỉ bị nung nóng đỏ lên trong ngọn lửa của
đèn khí. Khi đung nóng trên 220
0
C sợi mới bắt đầu bị mềm và phân hủy.
1.3.3.3. Độ bền ánh sáng
Sợi PAN có độ bền cao với ánh sáng và khí quyển về chỉ tiêu này thì nó vượt
tất cả các loại sợi hoá học và sợi thiên nhiên. Ngoài ra nó còn bền với vi sinh vật và
nấm mốc
1.3.3.4. Độ bền bức xạ
Đây là một tính chất đặc trưng của sợi PAN đó là khả năng chịu được những
bức xạ hạt nhân. Đặt trong lò phản ứng hạt nhân trong 26 giờ độ bền của nó giảm
không quá 25%.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 6

Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
1.3.3.5. Độ bền hoá học
Sợi PAN có độ bền hoá học cao, bền với axit, chất ôxy hoá và các dung môi
hữu cơ, bền với rượu, axit hữu cơ trừ axit formic, bền với dầu béo, axeto và ête. Kém
bền với kiềm: bị phân hủy trong dung dịch kiềm đậm đặc, bị vàng trong dung dịch
kiềm loãng.
Khả năng thấm ướt kém nên nó là loại sợi rất khó nhuộm. Để sản xuất sợi với
nhiều màu sắc khác nhau thì thường cho thêm chất màu vào dung dịch kéo sợi hoặc
tiến hành nhuộm sợi trước khi sấy khô. Bó sợi sau khi rửa được đưa vào bể chứa thuốc
nhuộm, rồi phơi sơ bộ trong không khí, rửa và nếu cần phối hợp màu, lại cho qua bể
nhuộm thứ hai, thứ ba và sau cùng đem sấy ở nhiệt độ cao. Thuốc nhuộm tốt nhất
cho sợi này là thuốc nhuộm cation.
1.3.3.6. Ngoại quan
Giống tơ tằm: mềm mại, cảm giác khi tiếp xúc. Đối với xơ cắt ngắn thì rất
giống với len từ lông cừu: xốp, ấm, giữ nhiệt…
1.4. Các tơ tổng hợp điển hình
-Tơ từ các polime trùng ngưng: Tơ do các polime trùng ngưng tạo nên xuất phát
từ các poliamit, polieste…
Tơ poliamit: Được điều chế từ các polime loại poliamit, trong phân tử có chứa
các nhóm chức amit –CO-NH Đó là các loại tơ:
Nilon -6,6 có công thức polime (-CO-[CH
2
]
4
- CO-NH-[NH
2
]
6
-NH-)
n

Nilon -6 (hay capron, peclon) (-NH-[CH
2
]
5
-CO-)
n
Enan (hay nilon -7) (-NH-[CH
2
]
6
-CO-)
n
Tơ rinsan (poliamit-11) (-NH-[CH
2
]
10
-CO-)
n
Tơ politerephtalamit như kepla (aramit) (-CO-p-C
6
H
4
-CO-NH-p-C
6
H
4
-NH-)
n
Tơ polieste: polieste được dùng để chế tạo tơ polieste. Tiêu biểu cho loại tơ này
là đacron hay lapsan, là sản phẩm trùng ngưng giữa etylen glicol với axit terephtalic:

-(CO-C
6
H
4
-CO-OCH
2
CH
2
-O-)
n
-Tơ từ các polime trùng hợp: Đó là các tơ vinylic được chế tạo từ các polime
sinh ra khi trùng hợp các dẫn xuất vinyl, như tơ clorin là sản phẩm khi clo hóa một
phần poli (vinyl clorua) làm cho polime mới có hàm lượng clo tới 62-65%. Đó cũng là
tơ nitron (hay tơ olon) đi từ poliacrilonitrin [-CH
2
-CH(CN)-]
n
, hay tơ sợi đi từ
polipropilen [-CH
2
-CH(CH
3
)-]
n
Ngoài các loại kể trên, còn nhiều loại tơ tổng hợp khác cũng được chế tạo từ
một số polime như tơ polieste, tơ vinilon (đi từ poli (vinylancol))…
Chương 2. QUY TRÌNH TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG
CỦA MỘT SỐ LOẠI TƠ TỔNG HỢP
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 7
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp

2.1. Sợi poliamit 6-6
2.1.1. Mở đầu
Poliamit là những đại phân tử mạch thẳng cấu tạo bởi các mắt xích -CO-NH-
nối các mắt xích cơ bản. Poliamit được tạo ra bằng sự đa tụ của một điamin và một
điaxit hoặc của một lactam vòng sau khi đã mở mạch hoặc của một aminoaxit.
Trường hợp 1: tên gọi đặc trưng bởi 2 chữ số.
Trường hợp 2: tên gọi dặc trưng bởi 1chữ số.
Ví dụ: Poliamit 6-6 được đa tụ từ hexametylendamin và axit adipic
Poliamit 6 được tạo ra từ caprolactam
2.1.2. Nguyên liệu tạo sợi
2.1.2.1. Lý thuyết tạo sợi
Phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu mà nhóm amit trong poliamit có thể định
hướng theo các chiều khác nhau:
Loại (1) là đối với poliamit là aminoaxit hoặc lactam của nó.
Loại (2) tạo ra khi điamin tác dụng với axit hữu cơ hai gốc.
Điều chế poiamit bằng phương pháp ngưng tụ các cấu tử hai chức: nhóm chức
amin (-NH2) và nhóm cacboxyl (-COOH). Phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu mà thu
được sản phẩm mạch vòng hay mạch thẳng. Trong các aminoaxit thì α và β-aminoaxit
tạo ra vòng 5 và 6 cạnh lactam bền, do đóloại lactam này không tạo ra polyme được
mà chỉ có loại ε -aminoaxit và ω -aminoaxit mới tạo ra polime được. Trong công
nghiệp sử dụng ε -amino capronic axit (hoặc lactam của nó)
Quá trình tạo ra poliamit từ các aminoaxit có thể biểu diễn:
Khi dùng điaxit và điamin để điều chế poliamit, phụ thuộc vào cấu tạo của nó
mà có thể tạo ra các sản phẩm vòng (5 và 6 cạnh).
Khi đun nóng axit oxalic và etilen điamin tạo ra oxalactam vòng hoặc axit
maleic tác dụng với amin tạo ra sản phẩm vòng bền imit.
Qua các thí dụ trên ta thấp rõ ràng rằng muốn nhận được poliamit thì có thể dùng
các axit hai gốc nhưng với điều kiện là số nhóm metylen trong phân tử không dưới 4.
Quá trình tạo ra poliamit do đa tụ axit ađipic hoặc với axit xebaxic với
hexametylenđiamin có thể biểu diễn:

nHOOC-(CH
2
)
4
-COOH + nH
2
N-(CH
2
)
6
-NH
2

(-OC-(CH
2
)
4
-CO-HN-(CH
2
)
6
-NH-)
n
+(2n-1)H
2
O
2.1.2.2. Điều kiện đa tụ
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 8
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Quá trình tạo poliamit từ các aminoaxit cũng như từ các axit hai gốc và điamin

đều có nước tách ra. Các phản ứng đa tụ có đặc tính thuận nghịch và cân bằng chuyển
về phía tạo polime. Do đó để phản ứng dịch chuyển về phía tạo polyme thì cần tách
nước ra khỏi môi trường phản ứng, còn nếu không phản ứng trở nên cân bằng và quá
trình đa tụ ngừng.
Trong điều kiện thường, mức độ đa tụ trước hết phụ thuộc vào tính chất hoá học
của các cấu tử phản ứng. Poliamit phân tử cao được tạo ra dễ hơn, ví dụ như đối với
poliete vì phản ứng không đòi hỏi tách các sản phẩm phụ.
Poliamit phân tử cao được tạo ra không phải do phản ứng đồng thời của tất cả các
phân tử mà xảy ra theo từng bậc, do đó tốc độ phản ứng chậm và nhiệt phản ứng toả
ra rất ít. Tốc độ phản ứng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ. Nhiệt độ tăng thì tốc độ
phản ứng tăng.
Hàm lượng phần phân tử thấp phụ thuộc vào nhiệt độ mà ở đấy cân bằng được
thiết lập. Một yếu tố cũng ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ phản ứng và trọng lượng
phân tử polime là tỷ lệ các cấu tử: Nếu thừa một trong các tác nhân phản ứng thì có
khả năng tạo ra mạch polime mà ở đầu mạch có chứa nhóm của tác nhân thừa đó và do
đó làm ngừng phản ứng phát triển mạch.
Như vậy muốn thu được polime có trọng lượng phân cao thì phải có tỷ lệ các cấu tử
phản ứng phải chính xác.
2.1.2.3. Vai trò của chất ổn định độ nhớt
Thừa một trong các tác nhân trong hỗn hợp phản ứng sẽ làm hạn chế trọng
lượng phân tử. Hiện tượng này không xảy ra nếu ta thêm vào hỗn hợp phản ứng một
chất có đương lượng phân tử chính xác, các hợp chất một chức có khả năng phản ứng
với các nhóm cuối của poliamit và tạo ra các sản phẩm bền nhiệt.
Phụ thuộc vào lượng chất một chức cho vào gọi là chất ổn định hay là chất điều chỉnh
mà có thể thu được poliamit có mức độ đa tụ xác định do làm ngừng phát triển mạch.
Mức độ đa tụ xác định theo phương trình:
Pn = M1/M2 + 1
Trong đó: M1 - số mol của hợp chất một chức
M2 - số mol của hợp chất 2 chức.
Có thể dùng các axit, rượu và amin nhưng thực tế thường dùng axit axetic làm

chất ổn định.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 9
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Ta thấy chất ổn định cho vào hỗn hợp phản ứng càng nhiều thì mức độ đa tụ
poliamit càng thấp và càng nhanh đến trạng thái ngừng phát triển mạch. Chất ổn định
không những hạn chế trọng lượng phân tử của polime mà còn giúp cho nhận được các
sản phẩm có độ nhớt xác định và không đổi ngay cả khi làm nóng chảy lại lần thứ hai.
2.1.2.4. Đa tụ nhựa poliamit
Ngoài poliamit thu được do đa tụ các aminoaxit hoặc hai hợp chất hai chức có
khả năng phản ứng: điamin và điaxit ra, còn có thể nhận được do đồng đa tụ.
Ví dụ: poliamit từ hỗn hợp caprolactam, axit ađipic và hexametylenđiamin hoặc từ hỗn
hợp axit ađipic và xebaxic và hexametylenđiamin.
Khi đa tụ hỗn hợp polime chứa nhiều mắt xích hỗn hợp, do đó độ đồng đều của
cấu tạo poliamit bị phá vỡ. Điều đó liên quan đến các tính chất cơ lý của polime, giảm
mức độ kết tinh, nhiệt độ nóng chảy giảm, độ hòa tan trong các dung môi có cực tăng.
Nếu chọn các chất phản ứng và tỷ lệ các tác nhân thích hợp thì có thể thay đổi
rất nhiều tính chất của poliamit. Trong công nghiệp thường dùng phương pháp này để
biến tính capron và nilon.
Phương pháp thông thường để tổng hợp poliamit là đa tụ ở nhiệt độ và áp suất
cao trong hỗn hợp nóng chảy hoặc trong dung dịch.
Phương pháp đa tụ giữa hai pha có nhiều ưu điểm cơ bản sau:
- Đương lượng phân tử của các cấu tử không cần thật chính xác.
- Nguyên liệu không cần tinh khiết
- Có thể đa tụ với tốc độ cao ở nhiệt độ thường.
- Sản phẩm có trọng lượng phân tử lớn hơn rất nhiều so với polime thu được ở
trong dung dịch hoặc trong hỗn hợp nóng chảy.
Phản ứng tạo poliamit xảy ra như sau:
nH
2
N-R-NH

2
+ nCl-O-R’-CO-Cl → [-HN-R-NH-CO-R’-CO-]n+ 2nHCl
đicloanhyđric của axit 2 gốc
Nếu thừa một trong các cấu tử thì phản ứng sẽ xảy ra như sau:
H
2
N-R-NH
2
+ Cl-CO-R’-CO-Cl → HN-R-NH-CO-R’-COCl + HCl
HN-R-NH-CO-R’-COCl + H
2
N- R-NH
2
→ H
2
N-R-NHCO-R’-CONH-NH + HCl
Kết quả tạo ra polime phân tử lượng cao, ở giới hạn phân chia pha polime được
tạo ra theo dạng màng hoặc sợi. Nếu màng và sợi đó không tách ra được thì nó sẽ ngăn
cản mạch polime phát triển. Để giải phóng giới hạn phân chia pha ta dùng phương
pháp lấy polime ra liên tục hoặc trộn thành hỗn hợp đồng nhất. Chú ý không trộn
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 10
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
mạnh quá vì như vậy thì không những tăng quá trình thủy phân đicloanhyđric mà còn
làm tăng quá trình đứt mạch polime.
Có thể thêm vào pha nước một vài loại muối có khả năng làm giảm tốc độ thủy
phân đicloanhyđric và đẩy điamin vào pha hữu cơ hoặc thêm 0,1 -0,5% chất hoạt động bề
mặt. Để điều chế poliamit ví dụ nilon thì rót đicloanhyđric của axit ađipic hòa tan trong
benzen vào dung dịch nước hexametylenđiamin. Tốc độ phản ứng sẽ xảy ra rất nhanh.
Phương pháp điều chế poliamit ở giới hạn phân chia pha được dùng trong công
nghiệp do dễ chế tạo và tách polime ra vì vậy có khả năng làm cho polime có nhiều

tính chất cơ lý khác nhau, phụ thuộc vào cấu tạo của các cấu tử phản ứng. Có thể kéo
sợi poliamit từ giới hạn phân chia pha.
2.1.2.5. Trùng hợp lactam để tạo policaprolactam
Quá trình tổng hợp poliamit từ lactam theo phương pháp trùng hợp anion.
Monome trùng hợp là ε-caprolactam, quá trình trùng hợp khi đun nóng với sự có mặt
xúc tác kiềm, NaCO
3
khan nước.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 11
2
O
xt
→
2
H
xt
→
2
- H
Cu
→
3
NH
¬ 
( )
2 2 2
4
NH CO CH CONH
( )
2

4
CN CH CN
( ) ( )
2+
2-
3 2 3 2
6 4
NH CH NH COO CH COO
 
 
 
 
( ) ( )
2 2
6 4
n
- NH CH NHCO CH CO -
 
 
Cyclohexan
Benzen
Cyclohexanon
( )
2
4
HOOC COOHCH
Axit adipic
( )
2 2 2
6

NH CH NH
Hexametylenđiamin
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Như vậy theo sơ đồ phản ứng trên thì nhóm cuối không đóng vai trò quyết định
trong việc phát triển mạch. Điểm đặc biệt của poli ε-caprolactam tạo ra là ở cuối mạch
không phải nhóm cacbonyl mà là nhóm amin.
Trùng hợp ε-caprolactam có xúc tác kiềm và đồng trùng hợp xúc tác có thể tiến
hành trực tiếp trong khuôn ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của polime ở áp
suất thường. Phương pháp này thu được sản phẩm có khối lượng phân tử rất lớn và có
tính chất cơ lý tốt hơn policaproamit thường.
2.1.2.6. Dây chuyền sản xuất poliamit 6-6
Nguyên liệu bao gồm axit ađipic rắn và dung dịch hexametylenđiamin 60 - 80%
được cho vào nồi phản ứng chịu áp suất. Quá trình sản xuát poliamit 6-6 cũng như các
poliamit khác thực hiện theo phương pháp gián đoạn
Ngoài dung dịch muối ta còn cho thêm chất ổn định vào nồi để ổn định độ nhớt là axit
axetic (1/150 mol trên 1 mol muối).
Đun nóng dần dần dung dịch trong ôtôclavơ lúc đầu đến 220
0
C, lúc đó áp suất
tăng lên đến 17,6 at trong 1 - 2 giờ thì nhiệt độ sẽ đạt đến 270 – 280
0
C. Duy trì nhiệt
độ này trong 1-1,5 giờ đồng thời liên tục xả hơi ra. Sau đó giảm áp suất xuống đến áp
suất thường. Dùng khí nitơ nén poliamit nóng cháy xuống nồi hấp và cho thêm TiO
2
vào để tạo màu cho poliamit. Sau đó cũng dùng khí nén đẩy poliamit chảy xuống
thành dải cuộn trên thiết bị hình trống. Ở đây có tưới nước vào đồng thời thổi không
khí để tách nước thừa ở băng ra.
Sau đó cho dải polime qua bộ nghiền (5) cắt polime thành thanh hoặc hạt nhỏ
rồi đưa sang bộ sàng (6) cuối cùng đưa vào thùng chứa.

2.1.3. Công nghệ sản xuất sợi poliamit 6-6
Polime tổng hợp được cho vào thùng chứa có hệ thống gia nhiệt. Tại đây
polime được gia nhiệt bằng điện trở cho nóng chảy sau đó bơm nén khí để thổi khí trơ
vào (thường là khí nitơ hay CO2) để tăng áp lực đưa nhựa nóng chảy sang ống định
hình rồi đến đầu phun (mũ philie). Trước khí sang ống định hình nhựa nóng chảy được
cho qua một lưới lọc nhằm tách các tạp chất và phần nhựa chưa nóng chảy. Trước đầu
phun người ta có đặt một bơm răng khía để chuẩn độ, bơm này có tác dụng điều chỉnh
sợi khi ra khỏi đầu phun.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 12
( )
2
5
n
- NH CH CO -
 
 
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Các philamămg tạo ra nhanh chóng hoá cứng nhờ phương pháp làm nguội bằng
bộ điều hoà. Kéo sợi ở trạng thái lỏng cho phép đạt vận tốc rất cao trên 1000 m/phút.
Tiếp theo là giai đoạn kéo giãn: Các philamăng được kéo giãn để đạt những
tính chất tốt nhất. Kéo giãn được thực hiện ở trạng thái nguội hoặc nóng, đồng thời
philamăng được tẩm chất chống tĩnh điện.
Sau khi kéo giãn các bó xơ được tạo quăn và cắt ngắn.
2.2. Sợipoliamit-6
2.2.1. Nguyên liệu tạo sợi
2.2.1.1. Lý thuyết về poliamit
Nguyên liệu để sản xuất ra loại poliamit-6 này là phenol hay benzen. Sau quá
trình biến đổi trung gian chúng được chuyển thành xyclohexanon-oxim và sau đó
chuyển nhóm cho nội phân tử để thành caprolactam như sau:
Caprolactam có thể xem như lactam của acid aminocaproic HN-(CH

2
)
5
-CO là
những tinh thể trắng nóng chảy ở 68-70
0
C, không bền nhiệt ở nhiệt độ có khả năng
trùng hợp thành nhựa policaprolactam.
Quá trình trùng hợp caprolactam thành policaprolactam được tiến hành ở nhiệt
độ 256 ± 3
0
C trong 10-12 giờ, khi có mặt nước làm chất hoạt hoá. Tỷ lệ nước lấy từ
3,5 - 4 % so với khối lượng caprolactam.
Cơ chế của phản ứng này có thể như sau:
Thoạt tiên caprolactam tác dụng với một phân tử nước để thành axit ε-
aminocaproic:
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 13
2 2
5
HOOC - CH - NH
 
 
ε-Caprolactam
Axit ε-aminocaproic
2 5 2 5 2
HOOC-[CH ] -NHCO-[CH ] -NH
[ ] [ ]
2 2 2
5 5
H N- CH -CONH- CH -COOH

Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Sau đó axit ε- aminocaproic mới tạo thành lại tác dụng với caprolactam để
thành đi, tri, tetrapeptit và cho đến khi thu được polime với độ trùng hợp mong muốn,
cũng có ý kiến cho rằng thoạt tiên caprolactam hợp với nước tạo thành acid amino-
caproic, sau đó 2 phân tử này trùng ngưng thành một đime, còn các giai đoạn sau thì
giống như cơ chế nói trên.
Hoặc là:
Hoặc:
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 14
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Policaprolactam muốn được sử dụng để kéo sợi cần có hệ số trùng hợp trong
khoảng 150-200, tương ứng với khối lượng phân tử trong khoảng 16.000- 22.000 đvC.
Sản phẩm như vậy có nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 250 – 260
0
C. Nhựa cần phải
đồng nhất, không chứa các đơn phân tử (monome, đi và trime).
2.2.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất poliamit -6
Trong công nghiệp quá trình sản xuất policaprolactam theo 2 phương pháp:
gián đoạn ở áp suất cao và liên tục ở áp suất thường.
2.2.1.2.1. Phương pháp gián đoạn
Caprolactam dùng để trùng hợp được làm nóng chảy sơ bộ trong những thiết bị
phản ứng đặc biệt với sự có mặt của chất hoạt hoá là H
2
O. Ngoài ra còn cho thêm chất
ổn định là acid axetic hay các acid hữu cơ khác nhằm điều chỉnh độ pH của môi
trường phản ứng.
Khối monome nóng chảy được lọc cẩn thận rồi đưa lên nhiệt độ khoảng 250 -
260
0
C dưới bầu khí trơ là nitơ hay CO

2
. Khi phản ứng trùng hợp kết thúc, polime được
đùn ra khỏi thiết bị phản ứng thành một băng dải. Dùng nước lạnh để làm lạnh sản
phẩm. Dùng khí nitơ để đuổi oxy ra khỏi môi trường phản ứng tránh hiện tượng oxy
hoá mạch đại phân tử polime tạo ra và các tạp chất khác trong môi trường phản ứng
cũng được loại ra. Đồng thời còn có tác dụng tạo áp lực để đẩy polime tạo ra qua van
(4) đã được đốt nóng tạo thành băng dải. Polime tạo ra được cuộn trên thiết bị hình
trống (5), ở đây trống được cấp nước vào (6) đồng thời dùng luồng không khí (7) để
tách nước thừa ở băng dải polime ra.
Sau đó dải polime được cho qua máy dập cắt polime thành thanh hay dạng cục
nhỏ. Tiếp theo cho qua thiết bị sàng và sấy bằng không khí nóng hay thùng sấy chân
không cho tới khi hàm ẩm đạt dưới 0,1%.
Thông thường policaprolactam tạo ra vẫn còn một lượng monome khá lớn làm
giảm chất lượng của sợi kéo ra, do đó trước khi đem sấy người ta thường rửa polyme
bằng nước nóng để hoà tan monome có trong nhựa.
* Ưu nhược điểm:
- Polime tạo ra không nhất thiết phải được kéo sợi ngay mà có thể được dự trữ
và kéo sợi vào thời điểm nào cần thiết.
- Mặc dù qua nhiều thiết bị nhưng dễ điều chỉnh quá trình. Thiết bị rời nhau nên
dễ lắp ráp, sữa chữa, thay thế.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 15
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
2.2.1.2.2. Phương pháp liên tục
Để đơn giản hoá quá trình người ta dùng phương pháp liên tục theo nguyên tắc sau:
- Cung cấp đều đặn caprolactam vào 1 ống dài có gia nhiệt đến 260- 280
0
C và
khuấy đều bằng cánh khuấy. Rồi cho axit axetic và 1 ít nước làm chất hoạt hoá quá
trình phản ứng trùng hợp.
- Phản ứng trùng hợp xảy ra trong ống có gắn đầu philie ở cuối ống và như vậy

nhựa sau khi tạo ra liền được đùn ra dưới áp lực của khí nitơ nạp vào trong ống tạo
thành dòng sợi liên tục.
- Dòng sợi đi ra lại cho sang các công đoạn tiếp theo như kéo căng, hoàn tất
ống thường được làm bằng thép có dung tích từ 1-6 m
3
, chiều cao ống có thể 1,25 - 7,5
m. Nhiệt độ được cung cấp bởi hệ thống điện trở.
Phản ứng trùng hợp poliamit là phản ứng trùng hợp bậc và do đó khối lượng
phân tử polime tăng theo từng bậc, chậm và nhiệt phản ứng toả ra bé. Tốc độ phản
ứng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng.
* Ưu nhược điểm:
- Có thể thu được caprolactam chứa ít tạp chất, không cần phải rửa lại.
- Bỏ qua được nhiều công đoạn như tạo hạt, tách monome dư, sấy khô nên rút
ngắn được khá nhiều thời gian.
- Không cần diện tích sản xuất lớn, tiết kiệm được nhân công, góp phần làm
giảm giá thành sản phẩm.
Trong công nghiệp hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp liên tục.
2.2.2. Sản xuất sợi poliamit -6
Polime được cho vào thiết bị gia nhiệt để làm nóng chảy sau đó cho qua lọc bằng
lớp cát thạch anh mịn rồi chuyển sang ống định hình có gắn mũ philie. Sợi tạo ra cho
qua một buồng dài, hẹp có không khí lạnh thổi vào để đóng rắn sợi. Sau đó sợi được cho
qua bộ phận tẩm dầu bôi trơn, tiếp theo đó được cuốn vào các ống sợi với tốc độ 500,
1000, 1200 m/phút hoặc có thể nhanh hơn. Các ống sợi được đem đi kéo căng với tỷ số
kéo căng 4-5. Sợi tiếp tục cho qua một ‘bàn là’ ổn định nhiệt trong thời gian nhất định ở
trạng thái kéo căng. Dập sóng cho sợi bằng cách cho bó sợi đi qua những trục cán có
răng cưa ăn khớp với nhau và sau đó cho qua máy cắt ngắn tuỳ theo yêu cầu.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 16
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
2.2.3. Ứng dụng của poliamit -6
Sử dụng làm lưới 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
2.3. Sợi polieste
2.3.1. Mở đầu
Polieste là tên chung của nhóm polime thu được khi trùng ngưng axit đa chức
và rượu đa chức. Nhóm chức este được hình thành do quá trình tương giữa các nhóm
chức axit và rượu nối các phần còn lại của các phân tử phản ứng.
Polieste được 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 trường axit và bazơ do đó loại sợi này không được chấp nhận.
Cho đến khi hai nhà bác học người Anh là Uynfin và Đichxơn đã phát minh
loại polieste đi từ axit đicacboxylic chứa nhân thơm thì sợi polieste bắt đầu được chú ý
và đóng vai trò đáng kể trong sự phát triển sợi tổng hợp. Loại polime này tỏ ra ưu việt
hơn nhiều so với loại polime ban đầu: có điểm chảy cao, độ kết tinh tốt, độ bền cơ lý
cao, bền với nhiều loại axit.
2.3.2. 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
polime tương ứng gọi là polietylenterephtalat.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 17
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
2.3.2.1. Nguyên liệu tạo nhựa polieste
+ Axit terephtalic: thuộc họ axit phenylđicacboxylic, có 2 đồng phân khác là
axit phtalic và isophtalic:
3 đồng phân này đều có khả năng trùng ngưng với EG để tạo các polieste
tương ứng, nhưng 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. Được 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 phương pháp trong quy
mô công nghiệp như 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 được sử dụng rộng
rãi trong sản xuất polieste tạo sợi hiện nay vì có nhiều ưu 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: được sản xuất từ etylen là một sản phẩm phổ biến của quá trình
crắcking dầu mỏ:
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 18
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
2.3.2.2. Đa tụ polieste
Quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao (250
0
C – 270
0
C) dưới chân không, xúc tác
thường là amin bậc bốn. Quá trình phản ứng có kèm theo sự tách sản phẩm phụ là
nước, để thu phản ứng đạt cân bằng nhanh và polime thu được có trọng lượng phân tử
lớn người ta tiến hành tách nước trong quá trình phản ứng bằng chân không. Để
polime thu được có độ tinh khiết cao thì trong quá trình phản phải tiến hành tách EG
dư. Khối polime tạo ra được qua đầu đùn làm lạnh bằng nước và tạo hạt trên thiết bị
nghiền, cắt, sau đó cho qua sấy và sàng. Cuối cùng polime được đóng gói bảo quản để
sử dụng cho quá trình tạo sợi tiếp theo.
2.3.3. Sản xuất sợi polieste
Quá trình sản xuất sợi polieste cũng có thể tiến hành gián đoạn hay liên tục như
đối với sợi poliamit.
Phương pháp gián đoạn
Sử dụng polime dạng hạt trước khi đem đi kéo sợi cần được sấy khô trong chân

không. Quá trình kéo sợi thực hiện theo phương pháp nóng chảy. Hạt polime được
cho vào buồng gia nhiệt cho đến nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 280 - 290
0
C. Nhựa
nóng chảy được ép qua màng lọc tiếp đến cho vào ống định hình có gắn mũ philie
dưới áp lực ép trong môi trường khí trơ (N
2
). 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; cònđối 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 kéo
căng, tẩm chất bôi trơn chống hiện tượng 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 thường là 4-5, với loại sợi đặc biệt thì tỷ số
kéo căng cao hơn. Do lực tác dụng tương hỗ giữa các mạch đại phân tử polime lớn
nên việc kéo căng tiến hành ở nhiệt độ cao từ 180-200
0
C.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 19
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Sau khi kéo căng, sợi được ổn định nhiệt ở nhiệt độ 120-125
0
C trong khoảng
30-40 phút trong môi trường không khí hoặc môi trường có hơi nước 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) thường được tẩmchất
tăng dính với cao su trước khi quấn ống. Với sợi textua, thì người ta thường 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), như vậy sẽ kinh tế hơn. Quá trình tạo quăn,
dập sóng tiến hành trên thiết bị gồm nhiều cặp trục có rãnh, quay ngược chiều nhau,
sau đó cho qua ổn định nhiệt và cuối cùng cho qua thiết bị cắt thành xơ cắt ngắn theo
kích thước định trước. Đối với xơ cắt ngắn thường đóng thành kiện trong các thùng
cac-tông hoặc thùng gỗ.Sợi có thể sản xuất dưới dạng tơ hay xơ tuỳ theo yêu cầu.
2.3.4. Ứng dụng của sợi polieste
Sợi polieste được sản xuất dưới hai loại: loại có độ bền bình thường 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 như quần áo lót, áo mặc ấm,áo quần mùa hè vì sợi polieste
tuy độ hút ẩm kém, nhưng nhờ tính mao dẫn sợi vẫn hút mồ hôi và phân tán ra môi
trường ngoài.
Nhờ tính cách nhiệt cao, sợi polieste được 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 (poliamit,
PAN ) để tạo ra các loại vải với nhưng tính chất đặc trưng như vải pôpơlin, phin,
kaki, simili
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 20
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Đối với vi sinh vật sợi polieste cũng khá bền nên được sử dụng nhiều trong
công nghiệp như dùng làm băng chuyền trong sản xuất giấy, băng tải trong dây
chuyền tráng cao su , làm vải lọc để tinh chế nước sông, nước thải làm sạch bằng
phương pháp sinh hóa, dùng làm lưới 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 được 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 polieste được 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 ưu việt, nguyên liệu dồi dào, giá thành hạ nên lĩnh vực sử

dụng của sợi polieste ngày càng được mở rộng, tốc độ phát triển loại sợi này tăng một
cách phi thường, nhanh chóng chiếm lĩnh ưu thế trong thế giới sợi hóa học.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 21
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
2.4. Sợi acrylonitryl
2.4.1. Mở đầu
Xơ đi từ nhựa acrylonitryl là sợi acrylic. PAN đã được nhà hoá học Pháp Mure
vào năm 1893, nhưng nó không có giá trị sử dụng trong công nghiệp vì tính khó hoà
tan trong dung môi thông thường.
Cho đến năm 1942 khi dimetylformamit được phát hiện là dung môi cho PAN thì
sợi đi từ nó cũng được mở ra và đến năm 1948 thì sản xuất trên quy mô công nghiệp.
2.4.2. Nguyên liệu tạo sợi acrylonitryl
2.4.2.1. Lý thuyết chung về
PA
N
Công thức phân tử: (-CH
2
-CH-)n
Được tổng hợp được từ năm 1893 nhưng sở dĩ nó không có mấy hữu dụng
trong đời sống và kỹ thuật vì nhựa tạo ra từ acrilonitryl có một số nhược điểm sau:
+ Khó hòa tan trong các dung môi thông thường.
+ Nhiệt độ phân hủy bé hơn nhiệt độ chảy mềm. Nguyên nhân là sự tương tác giữa
các đại phân tử polime 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.
Ngày nay đimetylformamit (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 được sản xuất từ rượu mêtylic, oxyt cacbon và
amoniac.

Cho tới nay người ta phát hiện một số rất lớn dung môi hữu cơ và vô cơ hòa tan
được PAN, nhìn chung chúng là những chất phân cực rất mạnh có khả năng làm giảm
năng lượng liên kết giữa các mạch đại phân tử trong polyme ví dụ: etylencacbonnat,
đimetylaxetamit, đimetylsunfon, dung dịch canxiclorua và kẽm clorua trong nước đặc
biệt là đimetylformamit. Việc tìm ra dimetylformamit được xem là bước ngoặc trong
công nghiệp sợi poliarylonitryl. Hàng loạt các nhà máy sản xuất sợi PAN ra đời ở các
nước như Mỹ, Liên Xô, CHDC Đức, CHLB Đức, Thụy Sĩ, Bỉ, Nhật Bản Sợi PAN có
các tên thương mại khác nhau như nitron (Liên Xô), orion, chemtral (Mỹ), redon,
dralon, pan (CHLB Đức), tacryl (Thụy Sĩ)
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 22
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Trọng lượng phân tử từ 20.000-30.000 đvC tùy thuộc vào điều kiện trùng hợp.
Trọng lượng phân tử trung bình được xác định theo phương trình:
[ m ] = 1,75 .10
-3
.M
0.66
* 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.
- Về tác nhân xà phòng hoá, khả năng tác dụng được sắp xếp tăng dần như sau:
NaOH 1%, HCl, HCOOH, Na
2
CO
3
, H
2
SO
4
, H
3

PO
4
* Nhiệt độ hoá thủy tinh:
- Khó xác định nhiệt độ hoá thủy tinh của PAN vì nó lớn hơn nhiệt độ mà ở đó
bắt đầu có sự chuyển hoá nhiệt của polime.
- Nhờ mở rộng giới hạn Tc của polime bằng cách tiến hành hoá dẻo polime
bằng đimetylformamit và do đó xác định được Tc = 130
0
C.
2.4.3. Nguyên liệu sản xuất PAN
Nguyên liệu để sản xuất PAN đi từ acrilonitryl có CTCT: CH
2
= CH
2
- CN,
được sản xuất theo quy mô công nghiệp ở rất nhiều nước, phục vụ cho công nghiệp sợi
cao su, chất dẻo và tổng hợp hữu cơ.
2.4.4. Phương pháp sản xuất trong công nghiệp
Có nhiều phương pháp để tổng hợp nhưng trong công nghiệp chỉ dùng một số
phương pháp sau:
2.4.4.1. Đi từ axetylen và axit xianhyđric:
CH ≡ CH + HCN → CH
2
= CHCN
Có thể thay thế axetylen bằng oxitetylen:
Hoặc hiệu quả hơn là axetaldehyt:
CH
3
CHO + HCN → CH
3

C(OH)-CHCN → CH
2
= CHCN
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 23
Etylen oxit
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm rất lớn là phải dùng axit xianhydric
là một hoá chất rất nguy hiểm nên phải luôn luôn bảo đảm công tác an toàn lao động.
2.4.4.2. Phương pháp oxy hoá propylen và amoniac
Phương pháp này được tìm ra vào năm 1960 thay thế cho phương pháp thứ nhất
vì tính an toàn và kinh tế của nó. Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao (400-500
0
C) và
dùng các chất xúc tác khác nhau.
2.4.5. Công nghệ sản xuất sợi acrylic
Cũng như các loại sợi hoá học khác sợi acrylic được sản xuất bằng phương
pháp kéo ướt (vì loại dung môi này khó bay hơi: 150
0
C) và qua các giai đoạn:
2.4.5.1. Chuẩn bị dung dịch kéo sợi
- Như đã trình bày ở trên, dung môi để hòa tan PAN tốt nhất là đimetylenformamit.
2.4.5.2. Quá trình kéo sợi
Nguyên liệu kéo sợi dưới dạng dung dịch được cho vào hệ thống kéo sợi thực
hiện các công đoạn như sau: lọc, dùng bơm định lượng ép chất lỏng qua đầu philie.
Dòng sợi đi khỏi đầu philie nhúng trong bể đông tụ. Tùy thuộc vào loại dung môi hòa
tan mà bể đông tụ có các tành phần khác nhau. Trong bể đông tụ này có thể chứacác
chất hữu cơ như glyxerin, chất HĐBM, chất bôi trơn Quá trình đông tụ có thể thực
hiện trong khoảng nhiệt độ khá rộng từ10 đến 120
0
C.

2.4.5.3. Quá trình kéo căng
Kéo căng với tỷ số khá lớn 4-12, ở nhiệt độ 100-150
0
C. Cách kéo căng cũng
khác nhau tùy điều kiện tạo sợi:
+ Có thể sấy sơ bộ sợi rồi kéo căng trên bàn là nóng.
+ Có thể kéo căng trong bể có thành phần như bể đông tụ.
+Có thể kéo căng trong môi trường không khí nóng hoặc không khí bão hòa hơi
nước quá nhiệt.
Tiếp đến cho ổn định nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoá thủy tinh của PAN.
Tùy vào yêu cầu của sản phẩm mà có thể tiến hành một số công đoạn khác nữa như:
tạo quăn, dập sóng, cắt ngắn theo những độ dài nhất định để thu xơ cắt ngắn hoặc cho
vào thùng tạo thành bó sợi
2.4.6. Ứng dụng của sợi PAN
Sợi acrylic pha trộn với bông, len thiên nhiên để diệt thành nhiều loại vải mỏng
và dày, làm lông thú nhân tạo, dệt thảm, chăn mền, các lớp cách nhiệt, khăn quàng cổ
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 24
Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp
mùa đông Các loại len đan hàng ngày thường quen gọi là len nylon, đẹp không thua
gì len cừu, giá thành rẻ hơn nhiều đó chính là len đi từ PAN hoặc nguyên chất hoặc
pha trộn với len thiên nhiên.
Sợi acrylic còn dùng để tạo sợi có độ xốp cao ứng dụng nhiều trong đời sống và
trong kỹ thuật.
Sợi acrylic là nguồn nguyên liệu cho ngành dệt may để sản xuất ra nhiều mặt
hàng có giá trị được sử dụng rộng rãi trong đời sống và trong kỹ thuật.
GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 25