Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 3: Đặc trưng cấu trúc - Tính chất xơ dệt

Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 3: Đặc trưng cấu trúc - Tính chất xơ dệt. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: đặc trưng cấu trúc xơ dệt; thành phần cơ bản tạo xơ dệt; cấu trúc đại phân tử trong xơ dệt; các liên kết phân tử trong xơ; đặc trưng tính chất xơ dệt; tính chất cần thiết, thứ cấp và kỹ thuật; nhận dạng các loại xơ và đặc tính xơ;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Khoa học vật liệu (Textile materials) - Phần 3: Đặc trưng cấu trúc - Tính chất xơ dệt Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Cơ Khí Bộ môn Kỹ Thuật Dệt MayKHOA HỌC VẬT LIỆU DỆT- TEXTILE MATERIALPHẦN 3 - ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC-TÍNH CHẤT XƠ DỆT PGS. TS. BÙI MAI HƯƠNG TS. VŨ KHÁNH NGUYÊN A. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC XƠ DỆT 3.1 Thành phần cơ bản tạo xơ dệt- Xơ dệt do nhiều thành phần cơ bản tạo nên, trong đó có một thành phần chiếm tỷ lệ lớn và quyết định đến tính chất xơ- Xơ dệt thông dụng có thành phần cơ bản là hợp chất cao phân tử- Hợp chất cao phân tử có thể có sẵn trong tự nhiên hoặc do quá trình tổng hợp mà tạo ra Bông và lanh có thành phần cơ bản chung là gì ? 2 Đặc trưng cấu trúc của cao phân tử tạo xơ dệt• Là các đại phân tử hay phân tử vĩ mô (macromolecular), cấu thành từ hàng trăm ngàn nguyên tử với khối lượng phân tử lớn hơn 1000• Đại phân từ hình thành từ nhiều nhóm nguyên tử hay đơn phân tử• Các mắt xích cơ bản của đại phân tử có thể cùng một dạng (polymer) hoặc khác dạng (co-polymer)• Số mắt xích có trong một polymer (co-polymer) gọi là hệ số trùng hợp (DP), từ mấy trăm đến mấy chục ngàn 3 Đặc trưng cấu trúc của cao phân tử tạo xơ dệt• Không thể chuyển sang thể khí, dung dịch có độ nhớt lớn• Ít dung môi có thể hòa tan được• Khối lượng phân tử trung bình tác động đến tính chất vật lý• Điểm nóng chảy (Tm) không rõ ràng 4 Tổng hợp các hợp chất cao phân tử tạo xơ dệtPhản ứng trùng hợp• Từ các monomer không no, nguyên tố carbon chưa sử dụng hết các liên kết• Một trong các liên kết của chất dễ đứt và có khả năng tạo liên kết với các phân tử khác để tạo nối liên kết• Monomer có thể có cấu trúc vòng• Cho biết một số xơ dệt mà em biết tạo ra từ phản ứng này ? 5 Tổng hợp các hợp chất cao phân tử tạo xơ dệtPhản ứng trùng ngưng• Monomer phải là những hợp chất chứa từ hai nhóm chức trở lên, ví dụ như hydroxyl, carboxyl, amin• Các nhóm này kết hợp với nhau tạo nên các đại phân tử lớn dần cho đến khi đạt tới một trạng thái cân bằng nào đó• Trong quá trình phản ứng có thoát ra các sản phẩm phụ: nước, rượu,amoniac 6 3.2 Cấu trúc đại phân tử trong xơ dệtCấu trúc mạch thẳng• Mỗi mắt xích chỉ nối với hai mắt xích kề bên• Đại phân từ có dạng đơn giản một mạch dài không chia nhánh• Hầu hết polymer của các xơ dệt có cấu trúc mạch thẳng PA,PES,PAN,cellulose Ví dụ -A-A-A-A-A-A-A-A- -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B- -A-A-A-A-B-B-B-B- 7Cấu trúc mạch nhánh- Một số mắt xích nối với hơn hai mắt xích- Đại phân tử ngoài mạch chính còn có các mạnh nhánh- Hầu hết đại phân tử của các protid polymer gốc tự nhiên đều mạch nhánh Cấu trúc của fibroin trong tơ tằm 8Cấu trúc mạch lưới• Trong mạch thẳng có những mắt xích đa chức tạo nên những liên kết ngang làm cho đại phân tử có cấu trúc lưới không gian 3 chiều• Len có cấu trúc polymer mạch lưới 3 chiều, liên kết ngang tạo bởi acid amin hay cystin 9 3.3 Các liên kết phân tử trong xơ• Các mắt xích trong nội một đại phân tử hay giữa các đại phân tử liên kết lẫn nhau nhờ lực liên kết phân tử. Các lực này không đủ mạnh để tạo chất mới nhưng đủ để xơ có cấu trúc tương đối bền vững Polymer crystallinity 10 Các liên kết phân tử trong xơ• Hai loại liên kết phân tử chủ yếu trong xơ:Liên kết hydro:• chỉ có khi trong đại phân tử có H, có tính tĩnh điện• Tạo mối liên kết với các nguyên tố tích điện âm (O,N )• Xơ dệt tạo bởi các hợp chất cao phân tử có nhiều các nhóm hydroxyl, carbonyl, amin, methylene (cho ví dụ) có khá nhiều liên kết hydroLiên kết Wan der Waals• Hình thành do cảm ứng giữa các phân tử lưỡng cực hoặc phân cực hay sự chuyển động thích ứng các điện tử của các phân tử liền kề 11 3.4 Cấu trúc của hợp chất cao phân tử • Ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ,lý hóa lý của vật thể • Ở trạng thái bình thường hợp chất cao phân tử tạo thành xơ ở trạng thái liên kết thể rắnDạng cấu trúc của hợp chất cao phân tử của xơ dệt• Là cấu trúc hỗn hợp của vùng tinh thể (trật tự cao) và vùng vô định hình (trật tự thấp)• Cấu trúc tinh thể: các phân tử bố trí trong không gian theo trật tự hình học nhất đính với khoảng cách nhất định tạo thành mạng lưới tinh thể• Cấu trúc ...