尼龙的发明者,美国化学家卡罗瑟斯

 

尼龙的分子结构

 

尼龙合成的产品之一

 

尼龙合成的产品之二

 

尼龙合成的产品之三

 

现代人的生活中,像梳子,塑料袋、蛇皮口袋、衣服夹层、汽车塑胶配件等有许多毫无关联的东西,看起来形状不同,功能效用也不同的东西,其实它只是一种成分,采用不同生成工艺做出来的。这种成分,俗称尼龙,化学名称聚酰胺纤维,又叫聚酰胺-66,英文简称PA。PA族品种多,产量大,应用广泛。从化学上看,聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基。聚酰胺为主体的品种多达几十种,其中聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610三种应用最广泛。

尼龙是由美国著名化学家华莱士·休姆·卡罗瑟斯和他的科研小组一起发明的。1926年,美国最大的工业公司杜邦公司出于对基础科学的兴趣,建议公司技术部开展有关发现新的科学事实的基础研究,1927年公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员。1928年杜邦公司成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯博士受聘担任该所有机化学部的负责人。

卡罗瑟斯主要从事聚合反应方面的研究。他首先研究双官能团分子的缩聚反应,通过二元醇和二元羧酸的酯化缩合,合成长链的、相对分子质量高的聚酯。不到两年的时间内,卡罗瑟斯在制备线型聚合物特别是聚酯方面取得了重要的进展。他把相对分子质量高于10000的聚合物称为高聚物。

1930年,卡罗瑟斯的助手发现,二元醇和二元羧酸通过缩聚反应制取的高聚酯,其熔融物能像制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,拉伸长度可达到原来的几倍,经过冷却拉伸后纤维的强度、弹性、透明度和光泽度都大大增加。这种聚酯的奇特性质使他们预感到可能具有重大的商业价值,有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。卡罗瑟斯又对一系列的聚酯和聚酰胺类化合物进行了深入的研究。经过多方对比,他决定重点研究聚酰胺-66(第一个6表示二胺中的碳原子数,第二个6表示二酸中的碳原子数)。这种聚酰胺在结构和性质上也接近天然丝,其耐磨性和强度超过当时任何一种纤维,并且可以从低成本的煤、空气、水、一些杂物中组成反应获得。从其性质和制造成本综合考虑,在已知聚酰胺中它是最佳工业制造的选择。

1938年10月27日,杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维诞生,并将聚酰胺-66这种合成纤维命名为尼龙。后来,尼龙在英语中成了“从煤、空气、水或其他物质合成的,具有耐磨性和柔韧性、类似蛋白质化学结构的所有聚酰胺”的总称。1939年,工业化革命后,尼龙改名为耐纶。

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耐穿。1939年10目24日,杜邦公司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。很多底层女人因为买不到丝袜,只好用笔在腿上绘出纹路,冒充丝袜。人们曾用“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”的词句来赞誉这种人造纤维。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。尼龙纤维是多种人造纤维的原材料,用尼龙制成的热气球,可以做得很大。尼龙的各种产品从丝袜、衣服到地毯、绳索、渔网等,以难以计数的方式出现。

1958年4月,第一批中国国产己内酰胺试验样品终于在辽宁省锦州化工厂试制成功。产品送到北京纤维厂一次抽丝成功,从此拉开了中国合成纤维工业的序幕。因为它诞生在锦州化工厂,所以这种合成纤维后来就被命名为锦纶,即尼龙。由于锦纶在当时一穷二白的新中国建国初期具有重要的国防军事用途,因此锦纶诞生的意义不言而喻。

经过近百年的发展,目前尼龙被广泛运用于各个领域。

在民用上,尼龙可以混纺或纯纺成各种医疗及针织品。锦纶长丝多用于针织及丝绸工业,如织单丝袜、弹力丝袜等各种耐磨的锦纶袜,锦纶纱巾,蚊帐,锦纶花边,弹力锦纶外衣,各种锦纶绸或交织的丝绸品。锦纶短纤维大都用来与羊毛或其它化学纤维的毛型产品混纺,制成各种耐磨经穿的衣料。

尼龙适用于制作耐磨零件,传动结构件,家用电器零件,汽车制造零件,丝杆防止机械零件,化工机械零件,化工设备。如涡轮、齿轮、轴承、叶轮、曲柄、仪表板,驱动轴,阀门、叶片、丝杆、高压垫圈、螺丝、螺母、密封圈,梭子、套简,轴套连接器等。。

在工业上,尼龙大量用来制造帘子线、工业用布、缆绳、传送带、帐篷、渔网等。在国防上主要用作降落伞及其他军用织物。

作为工程塑料中最大最重要的品种,尼龙具有很强的生命力。它改性后实现高性能化,对现代生活影响更深。据载,改性尼龙在未来将更受人们欢迎。比如,通过掺混其他高聚物改善尼龙的吸水性,制成尼龙合金化高制品,具有尺寸稳定性,以及低温脆性、耐热性和耐磨性等特点,适用不同的车种要求。又如,尼龙改性后的纳米尼龙,比纯尼龙的热性能、力学性能、阻燃性、阻隔性更高,而制造成本与普通尼龙差不多,由此对人类影响将会更深。

本作品为“科普中国-科技创新里程碑”原创 转载时务请注明出处

 

尼龙 像蛛丝一样细 像绢丝一样美

图文简介

作为工程塑料中最大最重要的品种,尼龙具有很强的生命力。