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)

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

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

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

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

-(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

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

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

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

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
)
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

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

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

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

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.

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

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