历史上首先发明的一种合成纤维—尼龙

2019-12-10 08:12:13

  人们对尼龙并不陌生.在日常生活中尼龙制品比比皆是,但是知道它历史的人就很少了。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。

  本世纪初,企业界搞基础科学研究还被认为是一种不可思议的事情。1926年美国最大的工业公司-杜邦公司的的董事斯蒂恩(CharlesM.A.Stine,l882~1954)出于对基础科学的兴趣,建议该公司开展有关发现新的科学事实的基础研究。1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员,到1928年杜邦公司在特拉华州威尔明顿的总部所在地成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯(WallaceH.Carothers,1896~1937)博士受聘担任该所有机化学部的负责人。

  1930年卡罗瑟斯用乙二醇和癸二酸缩合制取聚酯,在实验中卡罗瑟斯的同事希尔在从反应器中取出熔融的聚酯时发现了一种有趣的现象:这种熔融的聚合物能像棉花糖那样抽出丝来,而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸,拉伸长度可以达到原来的几倍,经过冷拉伸后纤维的强度和弹性大大增加。这种从未有过的现象使他们预感到这种特性可能具有重大的应用价值,有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。他们随后又对一系列的聚酯化合物进行了深入的研究。由于当时所研究的聚酯都是脂肪酸和脂肪醇的聚合物,具有易水解、熔点低(<100℃)、易溶解在有机溶剂中等缺点,卡罗瑟斯因此得出了聚酯不具备制取合成纤维的错误结论,最终放弃了对聚酯的研究。顺便指出,就在卡罗瑟斯放弃了这一研究以后,英国的温费尔德(T.R.Whinfield,1901-1966)在汲取这些研究成果的基础上,改用芳香族羧酸(对苯二甲酸)与二元醇进行缩聚反应。

  尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础,尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿,1939年10目24日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动,被视为珍奇之物争相抢购,混乱的局面迫使治安机关出动警察来维持秩序。人们曾用“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维.到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。从第二次世界大战爆发直到1945年,尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。由于尼龙的特性和广泛的用途,第二次世界大战后发展非常迅速,尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯,渔网等,以难以计数的方式出现.最初十年间产量增加25倍,1964年占合成纤维的一半以上,至今聚酰胺纤维的产量保持在10千克数量级上,虽说总产量已不如聚酯纤维多,但仍是三大合成纤维之一。

  尼龙的合成是高分子化学发展的一个重要里程碑。杜邦公司开展这项研究以前,国际上对高分子链状结构理论的激烈争论主要是缺乏明晰的毫无疑义的实验事实的支持.当时对缩聚反应研究得还很少,得到的缩聚物并不完满。卡罗瑟斯采用了远远超过进行有机合成一般规程的方法,他在进行高分子缩聚反应时,对反应物的配比要求很严格,相差不超过1%.缩聚反应的程度相当彻底,超过99.5%,从而合成出分子量高达两万左右的聚合物。卡罗瑟斯的研究表明,聚合物是一种真正的大分子,可以通过已知的有机反应获得,其缩聚反应的每个分子都含有个或两个以上以上的活性基团,这些基团通过共价键互相连接,而不是靠一种不确定的力将小分子简单聚集到一起,从而揭示了缩聚反应的规律。卡罗瑟斯通过对聚合反应的研究把高分子化合物大体上分为两类:一类是由缩聚反应得到的缩合高分子;另一类是由加聚反应得到的加成高分子。卡罗瑟斯的助手弗洛里(PaulJ.Flory,1910~1986)总结了聚酰胺等一系列缩聚反应,1939年提出了缩聚反应中所有功能团都具有相同的活性的基本原理,并提出缩聚反应动力学和分子量与缩聚反应程度之间的定量关系。后来又研究了高分子溶液的统计力学和高分子模型、构象的统计力学,1974获得了诺贝尔化学奖。尼龙的合成有力地证明了高分子的存在,使人们对斯陶丁格的理论深信不移,从此高分子化学才真正建立起来。

  来源:高分网