合成纤维相继诞生功用有什么？

“纤维”和“纤维素”只差一个字，但意义完全不同。纤维是物质的一种状态，细细的、长长的；纤维素是一种化学物质，是一种高分子化合物。棉花、羊毛、蚕丝、玻璃丝等都是细细的、长长的，都称为纤维。但只是棉花中含有纤维素。羊毛和蚕丝是蛋白质；玻璃丝是硅酸盐。棉花、羊毛、蚕丝是天然纤维；玻璃丝是化学加工制成的，是人造纤维。硝化纤维素、黏胶纤维、醋酸纤维素也是化学加工制成的，也是人造纤维。硝化纤木材、蔗渣等原料制成的；尼龙、的确良等是利用由煤、石油化学加工产生的简单物质合成的高分子化合物，是合成纤维。人造纤维和合成纤维都是经化学加工制成的，都是化学纤维。

锦纶的合成与生产

尼龙是第一个出现的合成纤维，由美国和英国的科学家们联合制成的。我们又称它为锦纶。它是一类聚酰胺化合物，它们分子结构中都含有相同的酰胺键，因此又称聚酰胺纤维。

习惯上为了区分聚酰胺纤维的品种，往往在聚酰胺或尼龙的后面添加一些阿拉伯数字，例如聚酰胺6、聚酰胺66或尼龙66，表示生产这种纤维的单体分子中含有的碳原子数。例如聚酰胺6或尼龙6，就是由6个碳原子的己内酰胺单体聚合成的，聚酰胺66或尼龙66由6个碳原子的己二胺【H2N（CH2）6NH2】和6个碳子的己二酸【HOOC（CH2）4COOH】聚合成的。

尼龙66是1935年由以美国化学家卡罗泽斯为首的美国、英国科学家们在美国杜邦公司实验室里合成的。

他们一开始并不就是为制取合成纤维的。1928卡罗泽斯受聘到杜邦公司，当时德国对有机化学家陶丁格提出的高分子化合物理论展开了激烈争论，卡罗泽斯支持斯陶丁格的观点，决心通过实验证实这理论的正确性，于是进行了多种物质的聚合反应。1930年，卡罗泽斯用乙二醇【HO（CH2）2OH】和癸二酸【HOOC（CH2）8COOH】进行缩合聚合反应，得到聚酯。卡罗泽斯的一位同事希尔用搅拌棒从反应器中取出熔融的聚酯时发现它展伸成丝一样，而且这种纤维状细丝在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。这种现象使他们意识到这种特性可能具有实用价值，这种熔融的聚合物可能用来纺制纤维。他们又对一系列聚酯化合物进行了研究。由于当时所研究的聚酯都是脂肪酸和脂肪醇缩合聚合成的聚合物，它们易水解，熔点低于100℃，易溶于有机溶剂中，不适作为纺织纤维。于是他们转向聚酰胺化合物的研究。

几年时间里，卡罗泽斯和他的同事们从二元胺和二元酸不同的缩合聚合反应中制备成多种聚酰胺，它们的性能都不太理想。1935年，他们用戊二胺和癸二酸合成聚酰胺，结果表明这种聚酰胺拉制成的纤维强度和弹性都超过了蚕丝，而且不易吸水，很难溶，但是熔点仍较低，所用原料价格很高，还是不适于商品生产。在选择了己二胺和己二酸缩合聚合成聚酰胺后，也曾被放置在储柜里，只是在经过冷拉伸测试后才被确定选用。它不溶于普通溶剂，具有263℃的高熔点。

在确定这种聚酰胺作为制造合成纤维的材料后，又遇原料问题，不可能投入工业生产。因为制造这种聚合物的原料是己二胺和己二酸，当时只是在实验室里制出来的。1936年，杜邦公司化学家R·威廉姆斯创造了一种新催化剂，使苯酚转变成己二酸，己二胺再由己二酸制得。这样，原料只是苯酚，可来自煤焦油。

1938年10月27日杜邦公司董事长斯廷宣布，在特拉华州西福德建立大规模生产工厂。该厂于1939年1月开始运转生产。

在生产中，聚酰胺熔融物通过计量泵均匀而定量地从喷丝头小孔中压出，形成黏液细流，在空气中冷却凝固成细丝。这为后来合成纤维创造了一种新的熔融纺丝法，这与人造纤维中应用的溶液纺丝法不同。溶液纺丝法是先将成纤聚合物溶解在一适当溶剂中制成黏稠的纺丝液，然后，再将黏稠液定量而均匀地从喷丝头小孔中压出，在另一溶液或空气中凝固成丝。采用熔融纺丝法比较简单，当然需要合成纤维聚合物在高温下不会分解，具有足够的稳定性。

尼龙66的制品最初是毛刷。1939年2月用它织成的丝袜在美国金门国际博览会上展出；1939年4月在纽约世界商品展览会上展出；1939年10月24日开始在特拉华州杜邦公司总部公开出售，引起轰动，当时混乱的局面迫使治安机关出动警察维持秩序。1940年5月又在美国各地出售，被视为珍奇物，争相抢购。

第二次世界大战美军参战后直到1945年，尼龙66才转向织制降落伞、飞机轮胎帘子线、军服等军工产品。第二次世界大战后它发展得非常迅速，其产品从丝袜、衣着到地毯、渔网等以难以计数的方式出现。

锦纶的突出性能是强度大，弹性好，耐磨性好。它的强度比棉花大2~3倍，耐磨性是棉花的10倍、羊毛的20倍。它还耐腐蚀，不受虫蛀，质轻，只是保型性差，易于变形；耐热性也差，耐光性也不够好。

杜邦公司从高分子化合物的基础研究开始历时几年，耗资2200万美元，有230名科技人员参与工作，终于获得造福人类的产品，取得丰硕的回报。遗憾的是尼龙66的发明带头人卡罗泽斯没有看到它的实际应用，因患有精神抑郁症，于1937年4月29日在美国费城一家旅馆的房间里饮用掺有氰化钾的柠檬汁自杀身亡，享年41岁。

在美国出现尼龙66的同时，1937年，德国以施拉克为首的化学家们合成尼龙6，是己内酰胺的聚合物。1939年投入工业生产，1941年大规模生产。

同时俄罗斯生产了尼龙7，是比己内酰胺多一个碳原子的庚内酰胺的聚合物。法国生产了尼龙1010，是由含10个碳原子的癸二胺【H2N（CH2）10NH2】和含10个碳原子的癸二酸【HOOC（CH2）8COOH】聚合成的。我国科技人员根据我国国情，用农林副产中的蓖麻油为原料，也制成了尼龙1010。现在我国生产的聚酰胺纤维的主要品种是尼龙66和尼龙6。

涤纶的合成与生产

聚酰胺纤维合成后开辟了合成纤维的道路，促进了聚酯等一系列合成纤维相继出现。

酯是有机羧酸与醇的化合物，聚酯是酯的聚合物，分子结构中含有酯基。

卡罗泽斯在制成聚酰胺纤维以前，曾用癸二酸和乙二醇进行缩合聚合反应得到聚酯，发现它具有纺制纤维的性能，只是因易水解、熔点低和易溶于有机溶剂而放弃，转向聚酰胺的研制。

曾参与卡罗泽斯研制合成纤维的英国化学家温费尔德意识到要能够作为工业纺织用纤维的聚合物，必须具有高熔点，能够抗拒化学作用和溶剂的作用，并且具有很高程度的线型结构。他回到英国后与化学家迪克森选用乙二醇（CH2OHCH2OH）和对苯二酸（HOOCC6H4COOH）进行缩合聚合，1939年，获得成功。对位苯二酸比邻位苯二酸更具有线性对称结构，聚合物分子中存在苯核可以提高产物熔点。

1943年，英国帝国化学工业公司在雅克郡威尔顿建厂生产，商品名“特丽纶”。1953年，美国杜邦公司购得专利，建厂生产。商品名“达克纶”，有人从音译成“的确良”，流行开来。

我国从20世纪50年代开始聚酯单体生产研究，到70年代初期开始生产，商品名为涤纶。

涤纶热稳定性比锦纶好。涤纶作为衣用纤维最大的特点是抗皱性和保型性好，做成的衣服挺括不皱，外形美观，强度也好，耐冲击强度比锦纶高四倍。不过缺点是吸湿性小，穿着用它纺织成的衣服感到气闷，易带静电，因而易被沾污。

腈纶的合成与生产

继涤纶后，腈纶出现。腈纶是20世纪40年代初由美国杜邦公司研制成功，1942年将实验样品送交美国政府供军用，1945年试生产，1948年宣布使用（奥纶）商品名称正式生产。

它是丙烯腈（CH2CHCN）的聚合物。

这种纤维具有特殊优越的抗日晒性能，最初用来制造遮篷、汽车篷罩等，后来发现它的性能极似羊毛，用来和羊毛混纺作为羊毛代替品，因而有合成羊毛或人造羊毛的名称。

市场上所见到的腈纶并不是由丙烯腈一种单体聚合而成，通常由3种单体共聚合而成。它们是氯乙烯（CH2CCl）、氯亚乙烯（CH2CCCl2）和氰亚乙烯【CH2CC（CN）2】。添加氯的组成成分可以抗燃。

我国腈纶生产从20世纪60年代中期开始。目前晴纶的产量和质量都有很大提高。

维纶的合成与生产

再一个合成纤维是维尼纶或简称维纶，是从音译而来。这一词是日本化学家们提出来的，因为维尼纶是由他们研制成功的。

维尼纶是聚乙烯醇缩醛的商品名，是聚乙烯醇缩醛的产物。

聚乙烯醇不是用乙烯醇（CH2CHOH）单体聚合成的。因为乙烯醇这种化学物质很不稳定，它会自行发生分子重排而转变成乙醛。

要得到聚乙烯醇，是将聚醋酸乙烯溶解在甲醇中，添加氢氧化钠，进行醇解。

聚醋酸乙烯是醋酸乙烯【CH2CHOCOCH3】的聚合物。醋酸乙烯是用乙炔为原料制得的。

1924年，德国化学家赫尔曼和黑勒尔首先制得聚乙烯醇，并于1931年掌握了用聚乙烯纺制纤维的技术，可是用这种纤维纺制的衣服穿脏了不能用水洗，用水一洗就不见了，因为它溶解在水中了。这是由于聚乙烯醇的长链上有许多亲水基羟基（—OH）存在，于是只能把它用在特殊场合，例如外科医生手术缝线。

直到1939年，日本京都大学化学教授樱田一郎、京都大学应用化学研究所朝鲜研究生李升基和钟渊纺织研究所矢野将英博士共同研究，提出了缩醛化方法，才使它成为耐水性良好的纤维。

缩醛化是用甲醛处理，使甲醛与聚乙烯醇长链分子上的羟基缩合。

缩醛化处理并不能将所有的羟基都“吃掉”，同时发现缩醛化程度很高时，纤维的性能并不理想，其缩醛化一般在30%~35％，因此纤维的大分子长链上仍保留一定数量的亲水性羟基，使维尼纶与其他合成纤维相比有较高的吸湿性。

1941~1942年，日本钟渊纺织公司和仓敷绢丝公司分别建成年产150吨和60吨的中间试验装置，后因二次大战搁置，直到战后才实现工业化。

我国在1957年开始研究、设计、制造和安装第一个维尼纶厂，并于1964年正式建成投产。

由于维尼纶耐海水腐蚀性好，所以用做渔网及海上作业用的绳缆很适合。由于维尼纶的吸湿性与棉花相近，外观也似棉纤维，因此又称人造棉，它与棉花混纺是缝制内衣、床单、被里、桌布、窗帘的材料。

聚丙烯、聚氯乙烯既是塑料，也是合成纤维，又称丙纶、氯纶。

合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。
合成纤维，除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。合成纤维作为重要的纺织纤维，其地位已经超过天然纤维，广泛应用于各个行业。