Thông tin tài liệu
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
[...]... tính chất của một số loại tơ tổng hợp -Các yếu tố ảnh hưởng đến việc sản xuất một số loại tơ tổng hợp - Quy trình sản xuất và ứng dụng của một số loại tơ tổng hợp GVHD: Đặng Thị Thanh Nhàn – SVTH: Bùi Thị Lan Phương 26 Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Phan Đình Châu (2003), Các quá trình cơ bản Tổng hợp hóa dược hữu cơ, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật... 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 Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp PHẦN KẾT LUẬN Qua quá trình nghiên cứu, làm đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất của một số loại tơ tổng hợp” tôi thu được một số kết quả sau: - Tổng quan lý thuyết về tơ tổng hợp... 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 0C 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... 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 0C – 270 0C) dưới chân không, xúc tác thường là amin bậc bốn Quá trình phản ứng có kèm... 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...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. .. Phương 27 Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng một số loại tơ tổng hợp MỤC LỤC PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 I Lý do chọn đề tài 1 II Đối tượng nghiên cứu 1 III Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu 1 IV Phương pháp và phạm vi nghiên cứu 1 PHẦN 2 NỘI DUNG 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1 1.1 Giới thiệu về tơ tổng hợp ... 23 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... 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... – 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 . 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 (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 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
Ngày đăng: 02/04/2014, 08:20
Xem thêm: Đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng của một số loại tơ tổng hợp” pptx, Đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất và ứng dụng của một số loại tơ tổng hợp” pptx