Sợi
nylon là sợi tổng hợp, thường được sử dụng trong quá trình kết dính với cao su.
Bài viết này sẽ giới thiệu tổng quan về sợi nylon: phân loại, thành phần hóa học
và quy trình sản xuất.
Nylon
là tên gọi chung của các polyamide no mạch thẳng, có hai loại thông dụng là
nylon 6.6 và nylon 6. Thành phần hóa học của nylon khá giống các protein được
tìm thấy trong tự nhiên, điểm khác biệt chính là vị trí tương đối của nhóm
amide. Trong khi các protein tự nhiên có nguồn gốc từ các α-amino carboxylic
acid thì nylon có nhóm amino nằm ở vị trí khác, ví dụ nylon 6 có nguồn gốc từ ε-amino
caproic acid (caprolactam) (có 6 nguyên tử carbon). Nylon 6.6 được tạo thành do
quá trình trùng ngưng hexamethylene diamine và adipic acid, mỗi monomer có 6
nguyên tử carbon nên gọi là nylon 6.6.
Nylon
6.6 có thể tổng hợp từ butadiene, nhưng phần lớn được sản xuất từ benzene. Quy
trình sản xuất sợi nylon từ benzene như sau: đầu tiên, benzene cộng hydro tạo
thành cyclohexane, tiếp theo oxy hóa cyclohexane thành cyclohexanol, sau đó loại
hydro để tạo thành cyclohexanone. Khi oxy hóa cylcohexanone bằng acid nitric,
vòng sẽ mở ra tạo thành acid adipic. Tại đây, quy trình chia ra làm hai, một phần
acid adipic được dùng để sản xuất hexamethylene diamine, phần còn lại sẽ phản ứng
với hexamethylene diamine này để tạo thành nylon. Chi tiết hơn có thể tham khảo
quy trình bên dưới.
Quá
trình polyme hóa được kiểm soát sao cho khối lượng phân tử của nylon nằm trong
khoảng 12,000 và 20,000.
Nylon
6 là polymer của caprolactam, nó được sản xuất từ cyclohexanone. Chi tiết về
quy trình có thể xem dưới đây:
Cả
hai loại polymer tạo thành đều phải được rửa bằng nước ấm để loại bỏ các
monomer chưa phản ứng và sấy khô trước khi tạo sợi. Vì cả hai đều là nhựa nhiệt
dẻo, nên chúng được nung chảy và được ép qua các lỗ mịn của thiết bị tạo sợi.
Khi ra khỏi thiết bị, chúng đóng rắn ngay lập tức và tạo thành sợi. Tại giai đoạn
này, các sợi được kéo căng từ 4 tới 6 lần chiều dài ban đầu của chúng. Giai đoạn
kéo căng này giúp định hướng và làm thẳng hàng các phân tử polymer, dẫn đến sự
hình thành các tinh thể, có ảnh hưởng lớn đến tính chất sợi dệt sau này. Bằng
cách điều khiển khối lượng phân tử nylon trong giai đoạn phản ứng và mức độ kéo
căng, ta có thể thay đổi các tính chất của sợi nylon như độ bền, mô-đun, độ co
rút do nhiệt. Ngày nay, bên cạnh các sợi dệt được xoắn từ nhiều sợi nhỏ, các sợi
đơn có kích thước lớn, đường kính từ 0.1 tới 2.5mm cũng được sản xuất. Chúng được
dùng làm các sợi công nghiệp, sợi lọc, các sợi để chằng vợt tennis, vợt quash.
Tham khảo từ tài liệu The Application of
Textiles in Rubber, David B. Wootton, iSmithers Rapra Publishing, 2001,
trang 24 – 26
(vtp-vlab-caosuviet)
