Nghiên cứu ảnh hưởng xử lý alkali đến một số tính chất cơ lý của vải

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------

VŨ THỊ CAM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG XỬ LÝ ALKALI ĐẾN
MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẢI POLYESTE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

HÀ NỘI – 2015


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-------------------

VŨ THỊ CAM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG XỬ LÝ ALKALI ĐẾN

MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẢI POLYESTE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN NHẬT TRINH

HÀ NỘI – 2015


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Nhật Trinh, ngƣời đã
trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, tổ chức thực
nghiệm đến quá trình viết và hoàn thiện Luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới ThS Cao Thị Hoài Thủy, ngƣời đã tham
gia hƣớng dẫn tác giả thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các Thầy cô giáo Viện Dệt may
– Da giày & Thời trang, các Thầy cô giáo bộ môn Công nghệ dệt, bộ môn Vật
liệu – Hóa dệt trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi
để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Công ty May Minh
Anh, trong suốt thời gian hoàn thiện Luận văn, tác giả đã nhận đƣợc nhiều sự
giúp đỡ từ phía Công ty và Ban lãnh đạo.
Do trong quá trình làm Luận văn tác giả vẫn còn nhiều hạn chế nên
Luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận đƣợc sự

đóng góp ý kiến của các Thầy cô giáo và các nhà Khoa học.
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2015
Tác giả luận văn

Vũ Thị Cam

Vũ Thị Cam

1

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả thực nghiệm nêu trong luận văn là do tôi thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Nhật Trinh. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tác giả luận văn

Vũ Thị Cam

Vũ Thị Cam

2

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………........1
LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………..2
MỤC LỤC……………………………………………………………………3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………...…………….6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU…………………….………...………….…7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ………………………..…………...10
LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………….13
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ XƠ POLYESTE…………….…………15
1.1.

Lịch sử phát triển và cấu tạo hóa học xơ Polyeste…………..………..15

1.1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng xơ Polyeste………………..…………15
1.1.2. Cấu tạo hóa học xơ Polyeste……………………………… …………18
1.2.

Cấu trúc xơ polyeste…………………………… …………………….19

1.3.

Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp Polyeste..…………….…………23

1.4.

Phƣơng pháp tổng hợp Polyeste…………………… ……… ………..23

1.4.1. Phản ứng giữa axit Terephtalic với Etylen glycol…… ………………23
1.4.2. Phản ứng trao đổi este giữa Dimetyl Terephtalat (DMT) và Etylen glycol (EG)……………………………………………………………….….26
1.4.3. Phản ứng giữa Terephtaloyl diclorid và Etylen glycol…….…………26
1.5.

Quá trình sản xuất xơ Polyeste…………………………… …………27

1.6.

Các tính chất cơ bản của PET……………………………….………..32

1.6.1. Tính chất cơ lý………………………………………………………..32
1.6.2. Tính chất hóa học…………………………………………….……….34
1.7.

Phƣơng pháp xử lý alkali vải Polyeste……………………… ……….35

1.7.1. Mục đích………………………………………………………………35
1.7.2. Quá trình hóa học khi xử lý………………………………… ………..36

Vũ Thị Cam

3

Khóa 2013B

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

1.7.3. Sự thay đổi các tính chất cơ lý vải polyeste sau khi xử lý bằng alkali……………………...………………………………..……………..….37
KẾT LUẬN CHƢƠNG I……………………………………………………50
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG & PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU……………………………………………………………...51
2.1.

Đối tƣợng nghiên cứu…………………………………………………51

2.2.

Nội dung nghiên cứu…………….……………………………………52

2.2.1. Xử lý alkali vải polyeste………………………………….…….…….52
2.2.2. Xác định các tính chất cơ lý vải polyeste sau xử lý alkali………...….52
2.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu…………………………………….… …….52

2.3.1. Phƣơng pháp lấy mẫu thí nghiệm………………………………...…..52
2.3.2. Phƣơng pháp xử lý alkali......................................................................54
2.3.3. Phƣơng pháp xác định tính chất cơ lý…………………………...……55
2.3.3.1.

Phƣơng pháp xác định khối lƣợng vải……………………….……55

2.3.3.2.

Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt vải……………….……….57

2.3.3.3.

Phƣơng pháp xác định độ giãn đứt vải…………….……………...59

2.4.

Phƣơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm………………………………59

KẾT LUẬN CHƢƠNG II…………………………………………………...61
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN…………….62
3.1. Kết quả thí nghiệm độ thay đổi khối lƣợng vải Polyeste………………62
3.1.1. Phƣơng án thay đổi nhiệt độ xử lý……………………………………63
3.1.2. Phƣơng án thay đổi nồng độ xử lý........................................................65
3.1.3. Phƣơng án thay đổi thời gian xử lý.......................................................68
3.2. Kết quả thí nghiệm độ bền kéo đứt vải Polyeste……………………….72
3.2.1. Phƣơng án thay đổi nhiệt độ………………………………………….72
3.2.2. Phƣơng án thay đổi nồng độ………………………………… ………74
3.2.3. Phƣơng án thay đổi thời gian…………………………………………77

Vũ Thị Cam

4

Khóa 2013B

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

3.3. Kết quả thí nghiệm độ giãn đứt vải Polyeste...........................................79
3.3.1. Phƣơng án thay đổi nhiệt độ………………………………………….80
3.3.2. Phƣơng án thay đổi nồng độ.................................................................83
3.3.3. Phƣơng án thay đổi thời gian…………………………………………85
KẾT LUẬN…………………...…………………………………………….89
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................91

Vũ Thị Cam

5

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
EG: Etylen Glycol
PET: Polyeste/Polyethylene terephthalate
PCDT: Poly 1-4 cyclohexylene-dimethylene terephthalate
PTA: Axit tereptalic
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

Vũ Thị Cam

6

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

STT

TÊN BẢNG BIỂU

TRANG

1

Bảng 1.1: Tính chất cơ lý của xơ polyeste

33

2

Bảng 1.2: Tính chất hóa học của polyeste

35

3

Bảng 1.3: Quan giữa độ giảm khối lƣợng (%) và nồng độ
xử lý (%)

41

4

Bảng 1.4: Ảnh hƣởng của xử lý kiềm tới độ bền kéo đứt và
độ giãn đứt vải PEG-MPET và R-PET.

43

5

Bảng 1.5: Tác dụng của nhiệt độ tới sự giảm khối lƣợng
của polyeste

45

6

Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật vải 100% polyeste

51

7

Bảng 3.1: Khối lƣợng mẫu vải 100% polyeste trƣớc khi xử
lý alkali

63

8

Bảng 3.2: Khối lƣợng mẫu vải 100% polyeste sau khi xử lý
alkali

64

9

Bảng 3.3: Độ giảm khối lƣợng mẫu vải polyeste khi nhiệt
độ xử lý alkali thay đổi

64

10

Bảng 3.4: Khối lƣợng vải 100% polyeste trƣớc khi xử lý
alkali

66

11

Bảng 3.5: Khối lƣợng vải 100% polyeste sau khi xử lý alkali

66

12

Bảng 3.6: Độ giảm khối lƣợng vải 100% polyeste khi nồng
độ xử lý alkali thay đổi

67

13

Bảng 3.7: Khối lƣợng vải polyeste trƣớc khi xử lý alkali

68

Vũ Thị Cam

7

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

14

Bảng 3.8: Khối lƣợng vải polyeste sau khi xử lý alkali

69

15

Bảng 3.9: Độ giảm khối lƣợng vải 100% polyeste khi thời
gian xử lý alkali thay đổi

69

16

Bảng 3.10: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng dọc

72

17

Bảng 3.11: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng ngang

73

18

Bảng 3.12: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng dọc-ngang vải

73

19

Bảng 3.13: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng dọc

75

20

Bảng 3.14: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng ngang

75

21

Bảng 3.15: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
chiều dọc-ngang

75

22

Bảng 3.16: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng dọc

77

23

Bảng 3.17: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng ngang

77

24

Bảng 3.18: Độ bền kéo đứt vải dệt thoi 100% polyeste theo
phƣơng dọc-ngang

78

25

Bảng 3.19: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng dọc vải

80

26

Bảng 3.20: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng ngang vải

81

27

Bảng 3.21: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc - ngang

81

Vũ Thị Cam

8

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

28

Bảng 3.22: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng dọc vải

83

29

Bảng 3.23: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng ngang vải

83

30

Bảng 3.24: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc - ngang

84

31

Bảng 3.25: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng dọc vải

85

32

Bảng 3.26: Chiều dài mẫu giãn đứt theo phƣơng ngang vải

86

33

Bảng 3.27: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc – ngang

86

Vũ Thị Cam

9

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TÊN HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

STT

TRANG

1

Hình 1.1: Ứng dụng của Polyeste

17

2

Hình 1.2: Cấu tạo đại phân tử xơ Polyeste

18

3

Hình 1.3: Hình ảnh mặt cắt ngang uốn cong trong một bề
mặt xơ polyeste dƣới kính hiển vi điện tử

19

4

Hình 1.4: Mô hình mắt lƣới cơ sở cấu trúc tinh thể xơ polyeste

20

5

Hình 1.5: Cấu trúc của xơ polyeste

22

6

Hình 1.6: Hệ thống tổng hợp polyeste từ TPA, DMT, EG

28

7

Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ hình thành xơ polyeste bằng
phƣơng pháp nóng chảy

29

8

Hình 1.8: Dây chuyền sản xuất xơ Polyeste hoàn chỉnh

31

9

Hình 1.9: Xơ polyeste gốc (phóng đại 1500 lần)

36

10

Hình 1.10: Xơ polyeste sau khi đƣợc xử lý alkali (phóng
đại 1500 lần).

36

11

Hình 1.11: Sự phụ thuộc của việc giảm khối lƣợng PEGM-PET (a) và R-PET (b) theo nhiệt độ xử lý

40

12

Hình 1.12: Sự phụ thuộc của việc giảm khối lƣợng PEGM-PET và R-PET theo nồng độ của dung dịch NaOH

41

Hình 1.13: Sự phụ thuộc của việc giảm khối lƣợng PEGM-PET (a) và R-PET (b) theo thời gian xử lý

42

13

14

Hình 1.14: Hình thái bề mặt xơ PEG-M-PET và R-PET
khi không đƣợc xử lý kiềm và khi đƣợc xử lý alkali

Vũ Thị Cam

10

44

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

15

Hình 1.15: Ảnh hƣởng của nhiệt độ xử lý tới việc giảm
khối lƣợng polyeste

46

16

Hình 1.16: Độ bền kéo đứt vải polyeste theo phƣơng dọc ngang

48

17

Hình 1.17: Độ giãn đứt vải polyeste theo phƣơng dọc ngang

48

18

Hình 2.1: Kiểu dệt thoi, vân điểm vải polyeste

51

19

Hình 2.2: Sơ đồ cắt mẫu thí nghiệm độ giảm khối lƣợng
vải polyeste

53

20

Hình 2.3: Sơ đồ cắt mẫu thí nghiệm độ bền kéo đứt và độ
giãn đứt vải

53

21

Hình 2.4: Tủ điều hòa mẫu

54

22

Hình 2.5: Kích thƣớc mẫu vải

56

23

Hình 2.6: Cân điện tử

57

24

Hình 2.7: Máy kéo đứt đa năng TENSILON

57

25

Hình 2.8: Ngàm kẹp và mẫu thử

58

26

Hình 3.1: Độ giảm khối lƣợng vải (%) khi nhiệt độ xử lý
alkali thay đổi

65

27

Hình 3.2: Độ giảm khối lƣợng vải (%) khi nồng độ xử lý
alkali thay đổi

67

28

Hình 3.3: Độ giảm khối lƣợng vải (%) khi thời gian xử lý
alkali thay đổi

70

29

Hình 3.4: Độ bền kéo đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc – ngang (N) khi nhiệt độ xử lý alkali thay đổi

74

Vũ Thị Cam

11

Khóa 2013B

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

30

Hình 3.5: Độ bền kéo đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc – ngang (N) khi nồng độ xử lý alkali thay đổi

76

31

Hình 3.6: Độ bền kéo đứt vải 100% polyeste theo phƣơng
dọc - ngang (N) khi thời gian xử lý alkali thay đổi

78

32

Hình 3.7: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng dọc
- ngang (%) khi nhiệt độ xử lý alkali thay đổi

82

33

Hình 3.8: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng dọc
– ngang (%) khi nồng độ xử lý alkali thay đổi

84

34

Hình 3.9: Độ giãn đứt vải 100% polyeste theo phƣơng dọc
– ngang (%) khi thời gian xử lý alkali thay đổi

87

Vũ Thị Cam

12

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ở nƣớc ta ngành công nghiệp dệt may ngày càng có vai trò
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó không chỉ phục vụ cho nhu cầu
ngày càng cao và phong phú, đa dạng của con ngƣời mà còn là ngành giúp
nƣớc ta giải quyết đƣợc nhiều công ăn việc làm cho xã hội và đóng góp ngày
càng nhiều cho ngân sách quốc gia, tạo điều kiện để phát triển nền kinh tế.
Do nhu cầu ngày càng tăng, các xơ tự nhiên không thể đáp ứng hết
đƣợc mức tiêu thụ của con ngƣời vì vậy xơ sợi hóa học ra đời góp phần làm
phong phú thêm nguồn xơ, sợi, vải đang dần bị thiếu hụt.

Hiện nay, xơ sợi hóa học ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi, trong đó, xơ
polyeste đƣợc sử dụng nhiều nhất do những đặc tính nổi bật nhƣ: Độ bền
tƣơng đối cao, khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn tốt. Tuy nhiên, xơ vẫn còn
những nhƣợc điểm lớn nhƣ: Độ hút ẩm thấp (W ≤ 0,5%), khó thấm hút mồ
hôi nên tính vệ sinh kém. Hơn nữa, khi xơ, sợi đƣợc dệt thành vải, vải mộc
polyeste gây ra những cản trở lớn trong sản xuất may mặc. Lý do bởi: Vải
cứng, kém mềm mại, vải mặc bí, không thông thoáng, dễ bắt bụi, thiếu tính
tiện nghi, khả năng tích điện tĩnh rất lớn khi ma sát do hàm ẩm thấp, điện tích
không truyền dẫn đƣợc… Vì vậy, các nhà khoa học tập trung nghiên cứu, cải
thiện tính chất của xơ để tạo ra sản phẩm dệt có nhiều ƣu điểm, khắc phục
những nhƣợc điểm từ xơ polyeste thông thƣờng. Một số giải pháp đƣợc áp
dụng nhƣ: Xử lý alkali vải, xử lý axit vải, xử lý giảm trọng hay thay đổi cấu
trúc vi mô, thay đổi cấu trúc xơ… trong đó xử lý alkali vải là biện pháp đƣợc
áp dụng phổ biến. Đây là công nghệ xử lý vải bằng alkali (kiềm) đƣợc thực
hiện sau khi hoàn tất sản phẩm. Sau khi xử lý alkali, vải polyeste thay đổi về
cấu trúc bề mặt xơ, các tính chất cơ – lý của xơ cũng thay đổi, hạn chế đƣợc
những nhƣợc điểm cố hữu của nó, vải có tính chất gần với xơ tự nhiên hơn,

Vũ Thị Cam

13

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

do đó đáp ứng tốt hơn yêu cầu của ngƣời sử dụng. Khi đƣợc xử lý alkali với

nồng độ, nhiệt độ và thời gian thích hợp sẽ tạo ra vải có độ ẩm cao hơn, tích
điện tĩnh giảm, mềm mại và óng mƣợt, vải đầy đặn nhƣng vẫn giữ đƣợc ƣu
điểm vốn có của nó.
Nhu cầu sử dụng vải Poyeste ở Việt Nam hiện nay và trong tƣơng lai là
rất lớn vì giá thành rẻ, vải bền, dễ giặt, mau khô, chống co, chống nhàu tốt…
phù hợp với điều kiện kinh tế của ngƣời tiêu dùng bình dân.
Do vậy, luận văn tiến hành nghiên cứu và triển khai thực nghiệm đề tài
“Nghiên cứu ảnh hưởng xử lý alkali đến một số tính chất cơ lý của vải Polyeste” nhằm tìm ra mối quan hệ giữa các thuộc tính vải đối với các phƣơng án
xử lý alkali ở các chế độ khác nhau. Việc tìm ra phƣơng án xử lý vải tốt nhất
tạo cho vải có độ bền mong muốn, vải mềm mại, tăng tính tiện nghi và hiệu
quả sử dụng.
Luận văn đƣợc kết cấu gồm 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về xơ Polyeste
Chƣơng 2: Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu.
Chƣơng 3: Kết quả và bàn luận.
Kết luận
Tài liệu tham khảo

Vũ Thị Cam

14

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ XƠ POLYESTE
1.1.

Lịch sử phát triển và cấu tạo hóa học xơ Polyeste

1.1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng xơ Polyeste [17]
Vào năm 1926, Công ty EI Du Pont De Nemours - Mỹ đã bắt đầu
nghiên cứu các cao phân tử và sợi tổng hợp. Những nghiên cứu ban đầu của
W.H Carothers tập trung vào sự hình thành nylon, loại sợi tổng hợp đầu tiên.
Ngay sau đó, trong những năm 1939-1941, một số nhà hóa học Anh đã chú ý
đến những nghiên cứu của Du Pont và tiến hành các nghiên cứu của riêng họ
tại các phòng thí nghiệm của Hiệp hội các nhà in ấn Calico. Việc này đã dẫn
đến sự ra đời của sợi polyeste đƣợc biết đến ở Anh với tên gọi Terylene.
Năm 1946, Du Pont mua bản quyền để sản xuất sợi polyeste tại Mỹ.
Tiếp theo, công ty tiến hành phát triển xa hơn nữa. Vào trong năm 1951, công
ty đã bắt đầu thị trƣờng hoá sợi dƣới cái tên Dacron. Trong những năm sau
đó, một số công ty đã rất quan tâm đến sợi polyeste và tự sản xuất các dạng
sản phẩm cho các ứng dụng khác nhau.
Ngày nay, hai dạng chính của polyeste đƣợc sử dụng phổ biến là: Polyethylene terephthalate (PET) và Poly 1-4 Cyclohexylene-dimethylene terephthalate (PCDT). PET là loại phổ biến hơn, hữu dụng, đa dạng trong các ứng
dụng. Xơ bền vững hơn PCDT, mặc dù PCDT dẻo hơn và đàn hồi hơn. PCDT
phù hợp để làm rèm cửa và lớp bọc đồ nội thất. PET có thể đƣợc sử dụng độc
lập hoặc pha trộn với các loại xơ khác để làm cho quần áo chống bụi bẩn và
không co giãn.
Ở dạng sợi pha, PET đƣợc pha trộn theo nguyên tắc: Tận dụng triệt để
những ƣu điểm có trong xơ PET và những đặc tính tốt trong xơ khác để khắc
phục những nhƣợc điểm trong xơ PET, đặc biệt là làm tăng hàm ẩm trong xơ

Vũ Thị Cam

15

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

và tăng tính mềm mại của vải. Vải pha của PET với các loại xơ khác đƣợc sử
dụng phổ biến cho mọi loại quần áo nhƣ: Sơ mi, quần âu, váy… Vải sợi pha
đƣợc ngƣời sử dụng ƣa chuộng bởi giá thành hợp lý và tính tiện nghi của nó.
Ví dụ:
Vải pha: Polyeste dùng pha với bông có độ mảnh từ 1,2 D– 1,4 D, dài
33 mm – 38 mm. Với xơ PET biến tính, độ mảnh khoảng 3,3 dtex, dài 50 mm
– 60 mm. Xơ PET dùng trong sợi pha với bông, hầu hết đƣợc trộn trong thời
gian ghép (xơ PET chải thô, xơ bông chải kỹ), chỉ có một lƣợng nhỏ là ở dạng
xơ bó kéo đứt. Những xơ thô hơn đƣợc dùng để pha với xơ Visco. Thông
thƣờng, tỷ lệ thành phần PET: bông là 65:35 hoặc 50:50. Sợi kéo ra có tên là
PeCo (Polyeste + Cotton) hay TC (Terylen + Cotton) có đặc tính: bền, nhẹ,
mềm mại, hút ẩm tốt, có khả năng chống co, ít nhàu… đƣợc sử dụng rộng rãi
để may các loại áo sơ mi nam, nữ.
Polyeste pha len thƣờng đƣợc cung cấp ở dạng cúi và đƣợc bứt ngắn
trên dây chuyền kéo sợi len. PET pha len theo tỷ lệ: 50% PET với 50% len,
tạo ra loại vải có tính tiện nghi cao: Vải mềm mại, bền, ít nhàu, tăng khả năng
hút ẩm… đƣợc sử dụng nhiều để may các loại áo veston.
Vải pha: 55% PET với 45% Visco, tạo cho vải có tính bền tƣơng đối,
chống co, ít nhàu… đƣợc sử dụng để may các sản phẩm thông thƣờng hoặc
vải lót áo veston.
Vải pha: 50% PET với 50% PAN, tạo cho vải có độ hút ẩm tƣơng đối,
độ bền cao, đƣợc sử dụng để may các loại quần, áo thể thao.

Xơ polyeste dùng để pha với xơ lanh thƣờng đƣợc cắt thành từng đoạn
có chiều dài từ 100 mm – 150 mm. Tỷ lệ pha trộn: 67% PET với 33% lanh,
tạo cho vải có hình dạng bề ngoài giống lanh, tính chất giống PET, làm tăng
khả năng hút ẩm, chống nhàu, chống co... dùng để sản xuất sợi nổi đốt và nổi
vân xoắn.

Vũ Thị Cam

16

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Tóm lại, vải pha giữa PET với các loại xơ khác rất đa dạng (xơ thiên
nhiên, xơ nhân tạo, xơ tổng hợp) để tạo ra các sản phẩm may mặc thích hợp
với nhiều đối tƣợng sử dụng khác nhau, nên đƣợc sử dụng rất rộng rãi.
PET đƣợc ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp để sản xuất các
loại sản phẩm nhƣ quần áo, đồ nội thất, gia dụng, vải công nghiệp, máy tính,
băng ghi âm, vật liệu cách điện. PET là vật liệu cách nhiệt hiệu quả, do đó nó
đƣợc dùng để sản xuất gối, chăn, áo khoác ngoài và túi ngủ.
Ngoài ứng dụng trong ngành dệt may, xơ sợi PET còn đƣợc sử dụng
trong nhựa kỹ thuật hay trong lĩnh vực sản xuất hộp đựng thực phẩm... Các
ứng dụng khác của PET đƣợc mô hình hóa dƣới sơ đồ sau:

Hình 1.1. Ứng dụng của polyeste [17]

Vũ Thị Cam

17

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Xơ PET đƣợc ứng dụng phổ biến trong may mặc và trang trí nội thất.
Vải có độ bền cao, chịu nhiệt tốt, tuy nhiên vải hút ẩm thấp, cứng, khó nhuộm
màu…
PET đƣợc sử dụng làm vỏ cứng bọc vật liệu. Chai làm từ PET có thể
đựng đƣợc các loại thức uống nhƣ rƣợu và các loại khác. Chai PET là một
loại vật đựng rất tốt và đƣợc sử dụng rộng rãi để đựng đồ uống lỏng. Chúng
bền và có khả năng chịu va đập tốt.
PET có thể kéo thành màng mỏng (thƣờng đƣợc gọi với tên thƣơng mại
là Mylar).
1.1.2. Cấu tạo hóa học xơ Polyeste [18]
Xơ polyeste (PET) là một loại sợi tổng hợp có nguồn gốc từ than đá,
không khí, nƣớc và dầu mỏ. Đƣợc phát triển trong phòng thí nghiệm từ thế kỷ
20. Polyeste đƣợc hình thành từ phản ứng hóa học giữa axit và rƣợu. Trong
phản ứng này, hai hoặc nhiều phân tử kết hợp với nhau để tạo ra một phân tử
lớn có cấu trúc lặp đi lặp lại trong suốt chiều dài của nó.

Hình 1.2: Cấu tạo đại phân tử xơ polyeste [1]

Vũ Thị Cam

18

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Polyeste là một thuật ngữ hóa học mà trong đó Poly có nghĩa là nhiều
và este là một hợp chất hóa học hữu cơ căn bản. Thành phần cấu tạo đặc trƣng
đƣợc sử dụng trong sản xuất polyeste là ethylene có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Quá trình hóa học tạo ra các polyeste hoàn chỉnh đƣợc gọi là quá trình trùng
hợp.
Xơ PET sử dụng trong ngành dệt đƣợc cấu tạo từ các đại phân tử có
mắt xích cơ bản nhƣ sau:

Polyethylene terephthalate (PET)

Hình 1.3: Hình ảnh mặt cắt ngang uốn cong trong một bề mặt xơ
polyeste dưới kính hiển vi điện tử [18]
1.2.

Cấu trúc xơ Polyeste [19]
Nghiên cứu cấu trúc xơ polyeste (PET), ngƣời ta đi theo hai hƣớng

nghiên cứu, đó là:
-

Cấu trúc vi mô.

-

Cấu trúc vĩ mô.

Vũ Thị Cam

19

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Cấu trúc vi mô nghiên cứu xơ ở quy mô phân tử.
Cấu trúc vĩ mô nghiên cứu xơ ở kích thƣớc sản phẩm thông thƣờng.


Cấu trúc vi mô

Trong mạch đại phân tử xơ polyeste có chứa 2 loại nhóm mạch. Đó là:

Nhóm mạch thẳng:

Nhóm mạch vòng ( vòng Benzen ):
Nhóm mạch thẳng ở điều kiện thƣờng có độ linh động và tƣơng tác với
các mạch bên bằng lực Vandecvan (VanderWaal). Nhóm mạch vòng (vòng

benzen) làm cho mạch phân tử PET cứng hơn, hạn chế sự biến dạng của các
vùng không trật tự.
Khi chƣa kéo giãn, xơ PET cứng, lực hấp dẫn giữa các mạch yếu, xơ
tồn tại ở trạng thái vô định hình. Khi mạch phân tử đƣợc kéo thẳng ra trong
quá trình kéo giãn, chúng chuyển sang trạng thái kết tinh và cố định ở đó.

Hình 1.4: Mô hình mắt lưới cơ sở cấu trúc tinh thể xơ polyeste [2]
Vũ Thị Cam

20

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Bằng các nghiên cứu về vi cấu trúc của PET, ngƣời ta đƣa ra đƣợc mô
hình mắt lƣới cơ sở của cấu trúc mạng tinh thể xơ PET (Hình 1.4). Mô hình
cho thấy: mắt lƣới tinh thể đƣợc xác định là vùng đoạn mạch có các phân tử
cacbon bão hòa mạch thẳng. Kích thƣớc vùng đoạn mạch này xác định độ lớn
của xơ. Tỷ lệ khối lƣợng giữa vùng tinh thể này so với tổng khối lƣợng xơ
nghiên cứu đƣợc gọi là tỷ lệ tinh thể của mẫu. [2]
Việc nghiên cứu cấu trúc vi tinh thể của xơ PET đƣợc phát triển theo
trình tự thời gian nhƣ sau:


Mô hình của Statton: Xơ PET cũng nhƣ các loại xơ tổng hợp, có cấu

trúc dạng thớ, đƣợc mô tả nhƣ sau: Các phân tử tạo ra các hạt dài gọi là các vi
thớ (fibrille). Các vi thớ đƣợc tạo thành bởi các vùng tinh thể và các vùng vô
định hình nằm xen kẽ nhau. Khoảng cách giữa hai vùng vô định hình đƣợc
gọi là độ dài chu kỳ. Độ dài này đo đƣợc nhờ kỹ thuật nhiễu xạ tia X go hẹp
và bằng khoảng 15 nm đối với xơ PET.


Mô hình của Peterlin cho rằng: Phần tinh thể đƣợc tạo thành từ các đại

phân tử gấp khúc. Một số lớn phân tử làm nhiệm vụ liên kết (gọi là phân tử
liên kết). Số phân tử liên kết này chiếm khoảng 30% trong toàn bộ cấu trúc xơ
và tạo thành liên kết giữa các vùng tinh thể bên trong vi thớ và giữa các vi thớ
và đƣợc gọi là: liên kết vi thớ và liên kết giữa các vi thớ.


Mô hình của Prevosek: Cùng quan điểm với Statton và Peterlin và bổ

xung thêm: Trong xơ tổng hợp tồn tại hai vùng vô định hình. Loại thứ nhất
tồn tại giữa các vùng tinh thể và bên trong một vi thớ. Loại thứ hai tồn tại
giữa các vi thớ và giữa các đại vi thớ đƣợc gọi là vùng vô định hình có định
hƣớng. Nhƣ vậy, trong xơ tồn tại hai vùng vô định hình là: vùng vô định hình
giữa các vi thớ và vùng vô định hình có định hƣớng giữa các đại thớ (macrofibrille).

Vũ Thị Cam

21

Khóa 2013B

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Ngày nay, các nhà khoa học thống nhất cấu trúc vi mô trong xơ PET
nhƣ sau: Các đại phân tử nằm sát nhau tạo thành những bó phân tử. Từng
phân tử có mật độ cao tạo thành các vi thớ. Trong vi thớ có những vùng kết
tinh và vùng vô định hình liên kết các vùng kết tinh trong vi thớ. Nhiều vi thớ
tập hợp lại với nhau thành đại thớ. Nhiều đại thớ tập hợp tạo thành xơ. Một
đại phân tử có thể nằm vắt từ vi thớ này sang vi thớ khác hoặc từ đại thớ này
sang đại thớ khác. Phần nằm giữa các đại thớ cạnh nhau gọi là vùng vô định
hình giữa các đại thớ.


Cấu trúc vĩ mô
Xơ PET đƣợc tạo thành từ nhiều xơ cơ bản nằm sát nhau. Xơ thƣơng

mại do 24 – 72 xơ hợp thành. Quan sát dƣới kính hiển vi điện tử cho thấy: xơ
PET có dạng hình trụ tròn hay hình ba cạnh, bề mặt trơn, bóng (Hình 1.5).
Đƣờng kính sợi khá đều đặn trên toàn bộ bề mặt xơ. Giữa các xơ độc lập có
khoảng trống, tạo điều kiện cho việc hút và nhả ẩm của xơ, đồng thời tạo điều
kiện thuận lợi cho dung dịch thuốc nhuộm tiếp xúc tốt hơn với xơ trong quá
trình nhuộm. Nhờ cấu trúc bó xơ mà các đặc tính về độ biến dạng uốn hay độ
bền kéo đứt đƣợc tăng cƣờng.

Hình 1.5: Cấu trúc của xơ polyeste [20]

Vũ Thị Cam

22

Khóa 2013B


Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

1.3.

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp Polyeste [4]
Sản xuất polyeste chủ yếu chia thành hai giai đoạn:



Giai đoạn đầu là axit terephthalic (PTA), đƣợc sản xuất trực tiếp từ p-

xylen với xúc tác là brom kiểm soát quá trình oxy hóa.


Giai đoạn hai là phản ứng giữa axit terephtalic (PTA) và Mono eth-

ylene glycol (MEG) hình thành nên polyeste.
Do đó các nguyên liệu sản xuất polyeste là p-xylen và Mono ethylene
glycol (MEG).
1.4.

Phƣơng pháp tổng hợp Polyeste [4]

1.4.1. Phản ứng giữa axit Terephtalic với Etylen glycol [4]

Polyeste (PET) đƣợc sản xuất chủ yếu từ Polyetylen tereptalat. Đây là
sản phẩm của sự trùng hợp hóa ngƣng tụ giữa axit terephtalic (PTA) và etylen
glycol (EG).
Phản ứng giữa axit terephtalic (PTA) và ethylene glycol (EG) là phản
ứng pha lỏng. Độ tan của axit terephtalic trong glycol sôi ở áp suất thƣờng rất
thấp nên để nâng cao khả năng hòa tan, phản ứng cần đƣợc tiến hành ở áp
suất 4.105 Pa (4 atm), nhiệt độ từ 2400C – 2600C. Tỷ lệ mol các chất cho phản
ứng este hóa trực tiếp là etylen glycol: axit terephtalic vào khoảng 1:1 – 1,3:1.
Trong sản xuất polyeste một ít kiềm mạnh nhƣ NaOH đƣợc thêm vào
hỗn hợp phản ứng để hình thành hệ đệm với mục đích làm giảm tốc độ phản
ứng ete hóa. Cuối phản ứng este hóa, muối photphat hay photphit đƣợc cho
vào nhằm ổn định polyme. Nó giúp polyme khó tan trong môi trƣờng kiềm
hơn so với những polyme không có các chất này. Giai đoạn tiếp theo trong
quá trình polyme hóa tƣơng tự nhau cho cả phản ứng este hóa trực tiếp lẫn
phản ứng trao đổi este. Một lƣợng xúc tác đƣợc thêm vào trộn lẫn với các obligome mạch thẳng, glycol dƣ đƣợc tách ra bằng chƣng cất hỗn hợp sau phản
ứng. Nhiệt độ đƣợc nâng lên khoảng 2800C – 2900C trong khi áp suất đƣợc

Vũ Thị Cam

23

Khóa 2013B