尼龙的发明

发布者: 尼龙PA66厂家

    　　人们对尼龙并不陌生．在日常生活中尼龙制品亘古未有，然而晓得它历史的人就很少了。PA6半透明或不透明乳白色粒子，具有热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好等特性，一般用于汽车零部件、机械部件、电子电器产品、工程配件等产品。PA66由己二酸和己二胺缩聚而成。广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。PA改性料为工程塑料中最大最重要的品种，具有很强的生命力，主要在于它改性后实现高性能化，其次是汽车、电器、电讯、电子、机械等产业自身。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。　　本世纪初，企业界搞基本科学研究还被认为是一种不堪设想的事件。1926年美国最大的产业公司－杜邦公司的的董事斯蒂恩（Charles M. A. Stine，l882～1954)出于对基本科学的兴趣，倡导该公司发展有关发明新的科学事实的基本研究。1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究用度，并开端聘请化学研究人员，到1928年杜邦公司在特拉华州威尔明顿的总部所在地成破了基本化学研究所，年仅32岁的卡罗瑟斯（Wallace H. Carothers,1896～1937)博士受聘担负该所有机化学部的负责人。 　　卡罗瑟斯1896年4月27出生于美国洛瓦的伯灵顿。他开端受教导的是在得梅因公破学校，1914年从北方中学毕业。卡罗瑟斯的父亲在得梅因商学院任教，后来担负过该院的副院长。受他父亲的影响卡罗瑟斯18岁时进入该院学习会计，他对这一专业并不感兴趣，倒是很喜好化学等天然科学，因此，一年当前转入一所范围较小的学院学习化学。1920年获理学学士学位。1921年在 伊利诺伊大学获得硕士学位，后来在南边柯他大学任教，讲解剖析化学跟物理化学。1023年又回到伊利诺伊大学攻读有机化学专业的哲学博士学位。 在导师罗杰·亚当斯(Roger Adams,1889－1971）教养的领导下,实现了对于铂黑催化氢化的论文，初步露出了他的才干，获得博士学位后随即留校工作。1926年到哈佛大学教养有机化学。因为卡罗瑟斯性格内向，他认为搞科学研究更能施展自己的聪慧才智，于是1928年受聘来到了杜邦公司。　　卡罗瑟斯来到杜邦公司的时候，正值国际上对德国有机化学家斯陶丁格(Hermann Staudinger,1881～1965) 提出的高分子实际开展了激烈的争辩，卡罗瑟斯赞赏并支撑斯陶丁格的观点，信念通过实验来证明这一实际的正确性，因此他把对高分子的摸索作为有机化学部的重要研究方向。一开端卡罗瑟斯抉择了二元醇与二元羧酸的反应，想通过这一被人熟知的反应来理解有机分子的结构及其性质间的关联。在进行缩聚反应的实验中，得到了分子量约为5000的聚酯分子。为了进一步进步聚合度，卡罗瑟斯改进了高真空蒸馏器并严格把持反应的配比，使反应进行得很完全，在不到两年的时光里使聚合物的分子量达到10000～20000。　　1930年卡罗瑟斯用乙二醇跟癸二酸缩合制取聚酯，在实验中卡罗瑟斯的共事希尔在从反应器中取出熔融的聚酯时发明了一种有趣的景象：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便冷却后还能连续拉伸，拉伸长度可能达到原来的多少倍，经过冷拉伸后纤维的强度跟弹性大大增加。这种从未有过的景象使他们预觉得这种特点可能存在重大的利用价值，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刻的研究。因为当时所研究的聚酯都是脂肪酸跟脂肪醇的聚合物，存在易水解、熔点低（<100℃）、易溶解在有机溶剂中等毛病，卡罗瑟斯因此得出了聚酯不具备制取合成纤维的错误论断，终极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当前，英国的温费尔德T.R.Whinfield,1901-1966)在汲取这些研究结果的基本上，改用芳香族羧酸(对苯二甲酸)与二元醇进行缩聚反应，1940年合成了聚酯纤维-涤纶，这对卡罗瑟斯不能不说是一件很遗憾的事件。　　为了合成出高熔点口高机能的聚合物，卡罗瑟斯跟他的共事们将留神力转到二元胺与二元羧酸的缩聚反应上，多少年的时光里卡罗瑟斯跟他的共事们从二元胺跟二元酸的不同聚合反应中制备出了多种聚酰胺，然而这此物质的机能并不太幻想。1935年初卡罗瑟斯决定用戊二胺跟癸二酸合成聚酰胺（即聚酰胺510），实验结果表明，这种聚酰胺拉制的纤维其强度跟弹性超过了蚕丝，而且不易吸水，很难溶，不足之处是熔点较低，所用原料价格很高，还不适合于商品生产。紧接着卡罗瑟斯又抉择了己二胺跟己二酸进行缩聚反应，终于在1935年2月28 日合成出聚酰胺66。这种聚合物不溶于个别溶剂，存在263℃的高熔点，因为在结构跟性质上更濒临天然丝，拉制的纤维存在丝的外观跟光泽，其耐磨性跟强度超过当时任何一种纤维，而且原料价格也比较廉价，杜邦公司决定进行商品生产开发。　　要将实验室的结果变成商品、一是要解决原料的产业来源；二是要进行熔体丝纺进程中的输送、计量、卷绕等生产技巧及设备的开发。生产聚酰胺66所需的原料－己二酸跟己二胺当时仅供实验室作试剂用，必须开产生产大量量、价格适合的己二酸跟己二胺，杜邦公司抉择丰富的苯酚进行开发实验，到1936年在西弗吉尼亚的一家所属化工厂采取新催化技巧，用廉价的苯酚大量生产出己二酸，随后又发明了用己二酸生产己二胺的新工艺．杜邦公司开创了熔体丝纺新技巧，将聚酚胺66加热熔化，经过滤后再吸入泵中，通过要害部件（喷丝头）喷成细丝，喷出的丝丝经空气冷却后牵伸、定型。1938年7月实现中试，首次生产出聚酰胺纤维．同月用聚酰胺66作牙刷毛的牙刷开端投放市场。10月27日杜邦公司正式宣布世界上第一种合成纤维正式出生了，并将聚酚胺66这种合成纤维命名为尼龙（nylon），这个词后来在英语中变成了聚酰胺类合成纤维的统用商品名称。杜邦公司从高聚物的基本研究开端历时11年，耗投2200万美元，有230名专家加入了有关的工作，终于在1939年底实现了产业化生产。遗憾的是尼尤的发明人卡罗瑟斯没能看到尼龙的实际利用。因为卡罗瑟斯一贯精力抑郁，有一个念头使他无奈解脱，总认为作为一个科学家自己是一个失败者，加之1936年他喜好的孪生姐姐去世，使他的心境更加沉重，这位在聚合物化学范畴作出了杰出奉献的化学家，于1937年4月29日在美国费城一家饭店的房间里饮用了掺有氰化钾的柠檬汁而自残身亡。为了纪念卡罗瑟斯的功绩，1946年杜邦公司将乌米尔特工厂的尼龙研究室改名为卡罗瑟斯研究室。 　　尼龙的合成奠定了合成纤维产业的基本，尼龙的呈现使纺织品的面孔面目全非。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坚持秩序。人们曾用"象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美"的词句来赞美这种纤维。到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍布美国各地。从第二次世界大战暴发直到1945年，尼龙产业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。因为尼龙的特点跟普遍的用处，第二次世界大战后发展十分敏捷，尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯，渔网等，以难以计数的方法呈现。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虽说总产量已不如聚酯纤维多，但还是三大合成纤维之一。　　尼龙的发明从不明白的利用目标的基本研究开端，终极却导致产生了转变人们生活面孔的尼尤产品，成为企业办基本科学研宪十分胜利的典范。它使人们意识到与技巧比较科学要走在前头，与生产比较技巧要走在前头；不科学研究，不技巧结果，新产品的开发是不可能的。此后，企业从事或赞助的基本科研在世界范畴内如雨后春笋般地呈现，使基本科研的结果得以更敏捷地转化为生产力。　　 　　尼龙的合成是高分子化学发展的一个重要里程碑。杜邦公司发展这项研究以前，国际上对高分子链状结构实际的激烈争辩重要是缺乏清楚的毫无疑义的实验事实的支撑。当时对缩聚反应研究得还很少，得到的缩聚物并不完满。卡罗瑟斯采取了远远超过进行有机合成个别规程的方法，他在进行高分子缩聚反应时，对反应物的配比请求很严格，相差不超过1%．缩聚反应的水平相称彻底，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，可能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彼此连接，而不是靠一种一直定的力将小分子简单聚集到一起，从而揭示了缩聚反应的法则。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（Paul J. 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存在雷同的活性的基本原理，并提出缩聚反应能源学跟分子量与缩聚反应水平之间的定量关联。后来又研究了高分子溶液的统计力学跟高分子模型、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实际坚信不移，从此高分子化学才真正树破起来。