Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 2: Xơ nhân tạo (Man-made fibres)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:109

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 2: Xơ nhân tạo (Man-made fibres). Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: 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; xơ lyocell; xơ nhân tạo gốc polymer tổng hợp (nhiệt dẻo);... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 2: Xơ nhân tạo (Man-made fibres)

KHOA HỌC VẬT LIỆU DỆT Biên soạn: PGS.TS. Bùi Mai Hương, TS. Vũ Khánh Nguyên,ThS. Trịnh thị Kim Huệ VERSION 4-2022 bmhuong@gmail.com 1
PHẦN II XƠ NHÂN TẠO – MAN-MADE FIBRES 2
Phân loại xơ nhân tạo Polymer tự nhiên Nhiệt dẻo Gốc Cellulose Polyamid Polyester Gốc Protein Polyvinyl và các dẫn Các gốc polymer tư xuất nhiên khác: alginate, Polyurethan cao su tự nhiên, silicat,silica Polyolefin  Thời điểm ra đời?  Phân loại xơ dệt nhân tạo? Các xơ gốc nhiệt dẻo khác:  Kể tên các xơ dệt nhân tạo đặc trưng? carbon, thủy tinh, silicat nhôm,kim loại, polyurea ,polycarbonate 3 3
2.1 Xơ nhân tạo gốc protein • Protein trong tự nhiên có ở dạng xơ như len, tơ tằm… • Nhiều protein không phải là ở dạng xơ, cần chuyển đổi để tạo xơ bằng cách hòa tan protein và đẩy dung dịch protein thu được qua vòi phun và sau đó đông cứng thành sợi • Từ cuối thế kỷ 19, một số xơ protein nhân tạo đã được tạo ra như: Casein (từ sữa), zein (ngô) và arachin (từ lạc), nhưng sản lượng và ứng dụng không cao. Lý do ? 4
Tính chất xơ casein • Có thể được kéo thành sợi 100% casein hoặc kéo thành sợi pha với cashmere, tơ tằm, spun lụa, bông, len, gai và xơ khác với các tính năng tương tự. • Dùng để tạo các sản phẩm dệt may cao cấp do các tính chất đặc trưng: - Lành cho da, thoải mái, màu sắc tươi sáng do tính nhuộm tốt - Là sản phẩm “xanh”, thân thiện với môi trường - Hấp thụ và dẫn ẩm tốt - Thân sợi thành phần phức hợp và dọc trục sợi có các rãnh cấu trúc không đồng đều làm xơ sữa hấp thụ độ ẩm mịn tốt như xơ tự nhiên khác và dẫn ẩm tốt hơn so với xơ nhiệt dẻo, độ xuyên thấm tốt. 5
So sánh tính chất xơ casein với một số xơ khác Property Milk protein Cotton Silk Wool fiber Length (mm) 38 25-39 ----- 58-100 Fineness (dtex) 1.52 1.2-2.0 1.0-2.8 6-9 *Dry tensile strength(CN/dtex) 2.8 1.9-3.1 3.8-4.0 2.6-3.5 *Dry breaking elongation rate (%) 25-35 7-10 11-16 14-25 Wet tensile strength (CN/dtex) 2.4 3.2 2.1-2.8 0.8 Wet breaking elongation rate (%) 28.8 13 27-33 50 Friction coefficient (static) 0.187 0.52 0.24 Friction coefficient (dynamic) 0.214 0.26 0.384 Logarithm of mass specific 9.1 6.8 9.8 8.4 resistance (Wg/ cm2) *Initial modulus (CN/dtex) 60-80 60-82 60-80 44-88 Moisture regain (%) 5-8 7-8 8-9 15-17 Specific weight (g/cm3) 1.22 1.50-1.54 1.46-1.52 1.34-1.38 6
Tìm hiểu thêm các xơ nhân tạo gốc protein khác: - Zein - Soya bean - Collagen - Groundnut 7
2.2 Xơ nhân tạo gốc polymer tự nhiên không phổ biến Xơ Alginate - Điều chế từ acid alginic, trích ly từ rong biển lần đầu tiên năm 1860 - Họ rong biển lựa chọn thường là Laminariae bền dẻo, cấu trúc thớ rõ rệt, tạo được alginic acid với cấu trúc đại phân tử khá dài hoặc họ Macrocystis - Thường kéo sợi theo phương pháp ướt trong bể chứa các chất sau: 2-3% CaCl2, 0.5-0.6% HCl và chất làm dẻo (2.5% dầu olive,1% chất nhũ hóa) 8
Đặc tính xơ alginate • Độ hút nước lớn (20-30%) • Bền cơ học kém, giảm bền mạnh khi ướt • Không cháy • Tan trong dung dịch xà phòng hoặc xút 1%  có thể ứng dụng ra sao? • Tạo vải nhẹ, xốp • Tan được trong nước  ứng dụng làm gì ? 9
2.3Xơ nhân tạo gốc cellulose 1. Rayon và Viscose, Modal 2. Cellulose Ester fibre: cellulose acetate và triacetate 3. Lyocell 10
2.3.1 Xơ Rayon • Rayon là xơ nhân tạo gốc cellulose đầu tiên được sản xuất thương mại • Tao ra từ dung dịch từ nguồn cellulose (gỗ, bột giấy, bông phế v.v), ép đùn dung dịch thông qua spinneret và tái sinh để tạo thành xơ. • Định nghĩa Rayon: sợi tạo ra từ cellulose tái sinh trong đó nhóm thế không được thay thế hơn 15% hydroxyl hydrogens. 11
Xơ Rayon • Rayon được sản xuất bởi ba phương pháp, cung cấp các dòng xơ rayon khác nhau: • Viscose rayons • Rayon cuprammonium • cellulose acetate xà phòng hóa Giản đồ quy trình carbonate cellulose của Yoo để tạo xơ, nguyên lý cơ bản của quy trình visocose rayon 12
Quy trình Viscose 13
Đặc trưng cấu trúc xơ viscose • Sau khi hình thành lớp vỏ (skin), lõi (core) xơ phân hủy, cứng lại, co rút, gây ra nếp nhăn trên bề mặt xơ, bản chất tinh thể trong lớp vỏ và lõi khác nhau • Mặt cắt ngang của viscose rayon xuất hiện các “răng cưa” và không đồng dạng. Hiệu ứng bề mặt này có thể biến tính để tạo ra sợi gần tròn nhờ kiểm soát cẩn thận quá trình đông tụ. Bằng cách nào ? • Xơ viscose rayon dài và thẳng,trừ khi được làm quăn, và tạo hiệu ứng nhăn sọc do các bất thường trên mặt cắt ngang chạy theo chiều dài của xơ. 14
Đặc trưng cấu trúc xơ viscose • Nếu xơ đã được khử bóng (làm mờ) hoặc nhuộm trong quá trình tạo xơ, các hạt sắc tố và pigment xuất hiện trong xơ. • Xơ viscose thường gồm 25%- 30% tinh thể trong xơ, tinh thể trong viscose rayon hơi nhỏ hơn so với trong bông, DP khoảng 200-700 • Xơ Rayons độ bền cao và rayon HWM có nhiều phần tinh thể trong cấu trúc (đạt 55%), DP cao, mặt cắt ngang gần tròn • Xơ viscose có độ nhỏ dạng dtex, chi số điển hình là 1.7, 3.3, 5.0, 9.0, 17, 40, 56, chiều dài cắt ngắn là 32-200 mm (1%-8 in). 15
Đặc trưng cấu trúc xơ viscose 16
Tính chất vật lý xơ viscose • Độ bền kéo đứt: bình thường, độ bền khô 18-23 cN / tex, độ bền ướt 9,0-13,2 cN / tex • Độ bền kéo bình thường là 2109-3234 kg/cm2 • Độ giãn dài: khoảng 17-25% so với chiều dài ban đầu trước khi bị kéo đứt , độ giãn ướt 23-32% • Độ phục hồi đàn hồi : rất ít, chỉ khoảng 2%. Kéo giãn kéo dài hơn sẽ có xu hướng gây ra biến dạng vĩnh viễn do các phân tử cellulose dài trượt qua nhau. • Độ cứng trung bình: 98 cN / tex (1 1,1 g / den). • Ứng suất ban đầu 477 cN / tex (54 g / den). • Trọng lượng riêng 1,50 đến 1,52. 17
Tính chất vật lý xơ viscose Ảnh hưởng của độ ẩm • Sự suy giảm độ tinh thể của cellulose trong viscose rayon làm cho xơ dễ bị nước thâm nhập hơn (Vì sao độ tinh thể giảm ?) • Các phân tử nước có thể đi vào giữa các phân tử cellulose định hướng lỏng lẻo trong vùng vô định hình của rayon. Viscose rayon hấp thụ gấp đôi lượng nước trong không khi tự nhiên so với bông. • Có độ ẩm hút ẩm 13% trong điều kiện tiêu chuẩn. (Water imbibition: 100 - 110%) • Khi ngâm trong nước, viscose rayon sẽ tăng chiều dài 3-5% và trương nở gấp đôi thể tích ban đầu • Viscose giảm bền 1/2 khi bị ướt, và bị kéo giãn dễ dàng hơn. 18
Tính chất nhiệt xơ viscose Ảnh hưởng của nhiệt độ cao • Rayon không phải là nhựa nhiệt dẻo, và không tan chảy hoặc bị dính khi gia nhiệt. • Giảm bền ở 150°C khi kéo dài gia nhiệt, phân hủy ở 185-205°C Tính bắt cháy • Bắt cháy dễ dàng với mùi đặc trưng của giấy bị cháy. Ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời • Viscose rayon chịu được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mà không bị khử màu, kéo dài tiếp xúc có thể gây ra mất dần độ bền kéo, đặc biệt nếu sợi chứa oxit titan. 19
Tính chất hóa học xơ viscose Với axit Bị tác động bởi axit khoáng nóng loãng hoặc lạnh đậm đặc, làm suy yếu và tan rã các xơ Với kiềm có một mức độ kháng kiềm loãng cao. Dung dịch mạnh kiềm mạnh làm trương nở xơ, tuy nhiên giảm độ bền kéo. Chất oxy hóa Bị tấn công bởi các chất oxy hóa như hydrogenperoxide có độ bền cao, nhưng chịu được hypochlorite bình thường hoặc chất tẩy trắng peroxide  So sánh đặc tính hóa học với bông ? 20