工程塑料“山大王”——尼龍是怎么誕生的？

尼龍的發(fā)展簡史：

1931年：杜邦公司的卡羅澤斯開發(fā)尼龍-66，成為最先開工業(yè)化的工程塑料，并于1939年杜邦公司組織生產(chǎn)。

1942年：德國人開發(fā)了尼龍-6的工業(yè)技術(shù)，并作為纖維開發(fā)應(yīng)用。

1961年：中國開發(fā)PA1010。

1972年：杜邦公司開發(fā)芳香族尼龍工業(yè)化技術(shù)。

一、尼龍的誕生記

本世紀(jì)初，企業(yè)界搞基礎(chǔ)科學(xué)研究還被認(rèn)為是一種不可思議的事情。1926年，美國最大工業(yè)公司－杜邦公司的的董事斯蒂恩出于對基礎(chǔ)科學(xué)的興趣，開展有關(guān)發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)研究。

1927年杜邦決定每年支付25萬美元作為研究費(fèi)用，并開始聘請化學(xué)研究人員，到1928年杜邦公司在特拉華州威爾明頓的總部所在地成立了基礎(chǔ)化學(xué)研究所，年僅32歲的卡羅瑟斯（Wallace H. Carothers,1896～1937)博士受聘擔(dān)任該所有機(jī)化學(xué)部的負(fù)責(zé)人。

華萊士·卡羅瑟斯

卡羅瑟斯的想法是做一個高聚物纖維，它的面料熔點(diǎn)必須高到足以經(jīng)受住正常使用，同時還需低到足以進(jìn)行處理和批量紡織。一開始卡羅瑟斯選擇了二元醇與二元羧酸的反應(yīng)，想通過這一被人熟知的反應(yīng)來了解有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)間的關(guān)系。在進(jìn)行縮聚反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，得到了分子量約為5000的聚酯分子。為了進(jìn)一步提高聚合度，卡羅瑟斯改進(jìn)了高真空蒸餾器并嚴(yán)格控制反應(yīng)的配比，使反應(yīng)進(jìn)行得很完全，在不到兩年的時間里使聚合物的分子量達(dá)到10000～20000。

1930年，卡羅瑟斯用乙二醇和癸二酸縮合制取聚酯，羅瑟斯的同事希爾在從反應(yīng)器中取出熔融的聚酯時發(fā)現(xiàn)了一種有趣的現(xiàn)象：這種熔融的聚合物能像棉花糖那樣抽出絲來，而且這種纖維狀的細(xì)絲即使冷卻后還能繼續(xù)拉伸，拉伸長度可以達(dá)到原來的幾倍，經(jīng)過冷拉伸后纖維的強(qiáng)度和彈性大大增加。這種奇特現(xiàn)象使他們預(yù)感到這種特性可能具有重大應(yīng)用價值，有可能用熔融的聚合物來紡制纖維。

然而，繼續(xù)研究表明，從聚酯得到纖維只具有理論上的意義。因?yàn)楦呔埘ピ?00 ℃以下即熔化，特別易溶于各種有機(jī)溶劑，只是在水中還稍穩(wěn)定些，因此不適合用于紡織。隨后，卡羅瑟斯和他的助手專注于尋找新的材料，酰胺由酸及氨的衍生物制成的材料。1934年5月，化學(xué)家唐·科夫曼取得了第一個超聚酰胺。兩個月后，化學(xué)家韋斯利彼得森做出了以蓖麻油作原料的聚酰胺，但蓖麻油并沒有足夠大的量能被用做原料。

卡羅瑟斯又對這一系列的聚酯和聚酰胺類化合物進(jìn)行深入的研究。經(jīng)過多方對比，1935年2月28日首次由己二胺和己二酸合成出的聚酰胺6/6。這種聚酰胺不溶于普通溶劑，熔點(diǎn)為263 ℃，高于通常使用的熨燙溫度，拉制的纖維具有絲的外觀和光澤，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上也接近天然絲，其耐磨性和強(qiáng)度超過當(dāng)時任何一種纖維。

接著，杜邦公司又解決了生產(chǎn)聚酰胺6/6原料的工業(yè)來源問題，于1939年12月12日重新定名為耐綸(Nylon)開始工業(yè)化生產(chǎn)，這也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維品種。

二、尼龍的處女作——絲襪的誘惑

尼龍的合成奠定了合成纖維工業(yè)的基礎(chǔ)，尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新。用這種纖維織成的尼龍絲襪既透明又比絲襪耐穿，1939年10目24日杜邦公在總部所在地公開銷售尼龍絲長襪時引起轟動，被視為珍奇之物爭相搶購。人們曾用“象蛛絲一樣細(xì)，象鋼絲一樣強(qiáng)，象絹絲一樣美”的詞句來贊譽(yù)這種纖維，到1940年5月，尼龍纖維織品的銷售遍及美國各地，隨后剩下的7個月時間，杜邦公司更賺得300萬美元，還清尼龍項目的整個研發(fā)預(yù)算。

1938年杜邦公司生產(chǎn)尼龍絲襪風(fēng)靡各地

二戰(zhàn)期間，尼龍工業(yè)被轉(zhuǎn)向制造降落傘、飛機(jī)輪胎簾子布、軍服等軍工產(chǎn)品。美國陸軍收購了全部的尼龍產(chǎn)品，用以制造百余種軍事裝備。

由于尼龍的特性和廣泛的用途，二戰(zhàn)過后發(fā)展依舊非常迅速，因?yàn)閼?zhàn)爭切斷了日本的絲綢用品，尼龍制產(chǎn)品需求較1946年更甚，從絲襪、衣著到地毯，漁網(wǎng)等，尼龍制產(chǎn)品以難以計數(shù)的方式出現(xiàn)。

聚酰胺（PA）纖維的應(yīng)用

三、汽車市場的應(yīng)用

尼龍是偶然機(jī)遇下創(chuàng)造出的非凡產(chǎn)品。雖然尼龍的處女作是纖維織物，隨著時間洪流“絲襪”一詞也以替代尼龍成為代名詞。而尼龍材料作為模塑樹脂材料也被發(fā)現(xiàn)在汽車市場擁有其重要的市場地位。

“尼龍是夢幻般的汽車用材料。”杜邦公司的理查德·梅奧在最近的一次電話采訪中說。他是杜邦公司高性能聚合物的全球業(yè)務(wù)總監(jiān)，在銷售、技術(shù)和管理方面已經(jīng)由20年以上的經(jīng)驗(yàn)，他表示，尼龍定位于樹脂與工程樹脂之間，經(jīng)過多年的發(fā)展，它可以比以前處理更高的溫度。因?yàn)楫?dāng)你增加樹脂玻璃耐熱性的同時，也提高了它的強(qiáng)度。

其實(shí)早在1941年，尼龍就被用作成型樹脂。這些應(yīng)用包括閥桿、接線夾和擋風(fēng)玻璃刮水器系統(tǒng)。最顯著的一個汽車應(yīng)用是1956年，法國汽車制造商雪鐵龍用尼龍制作塑料散熱器風(fēng)扇。

尼龍已經(jīng)被應(yīng)用于各種汽車零部件超過50年