2025年高考?xì)v史上首先發(fā)明的一種合成纖維—尼龍

　　人們對尼龍并不陌生．在日常生活中尼龍制品比比皆是，但是知道它歷史的人就很少了。尼龍是世界上首先研制出的一種合成纖維。

　　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年美國最大的工業(yè)公司－杜邦公司的的董事斯蒂恩（CharlesM.A.Stine，l882～1954)出于對基礎(chǔ)科學(xué)的興趣，建議該公司開展有關(guān)發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)研究。1927年該公司決定每年支付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（WallaceH.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。

　　1930年卡羅瑟斯用乙二醇和癸二酸縮合制取聚酯，在實(shí)驗(yàn)中卡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。這種從未有過的現(xiàn)象使他們預(yù)感到這種特性可能具有重大的應(yīng)用價值，有可能用熔融的聚合物來紡制纖維。他們隨后又對一系列的聚酯化合物進(jìn)行了深入的研究。由于當(dāng)時所研究的聚酯都是脂肪酸和脂肪醇的聚合物，具有易水解、熔點(diǎn)低（<100℃）、易溶解在有機(jī)溶劑中等缺點(diǎn)，卡羅瑟斯因此得出了聚酯不具備制取合成纖維的錯誤結(jié)論，最終放棄了對聚酯的研究。順便指出，就在卡羅瑟斯放棄了這一研究以后，英國的溫費(fèi)爾德(T.R.Whinfield,1901-1966)在汲取這些研究成果的基礎(chǔ)上，改用芳香族羧酸(對苯二甲酸)與二元醇進(jìn)行縮聚反應(yīng)。

　　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，混亂的局面迫使治安機(jī)關(guān)出動警察來維持秩序。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。從第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)直到1945年，尼龍工業(yè)被轉(zhuǎn)向制降落傘、飛機(jī)輪胎簾子布、軍服等軍工產(chǎn)品。由于尼龍的特性和廣泛的用途，第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展非常迅速，尼龍的各種產(chǎn)品從絲襪、衣著到地毯，漁網(wǎng)等，以難以計(jì)數(shù)的方式出現(xiàn)．最初十年間產(chǎn)量增加25倍，1964年占合成纖維的一半以上，至今聚酰胺纖維的產(chǎn)量保持在10千克數(shù)量級上，雖說總產(chǎn)量已不如聚酯纖維多，但仍是三大合成纖維之一。

　　尼龍的合成是高分子化學(xué)發(fā)展的一個重要里程碑。杜邦公司開展這項(xiàng)研究以前，國際上對高分子鏈狀結(jié)構(gòu)理論的激烈爭論主要是缺乏明晰的毫無疑義的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的支持．當(dāng)時對縮聚反應(yīng)研究得還很少，得到的縮聚物并不完滿。卡羅瑟斯采用了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過進(jìn)行有機(jī)合成一般規(guī)程的方法，他在進(jìn)行高分子縮聚反應(yīng)時，對反應(yīng)物的配比要求很嚴(yán)格，相差不超過1%．縮聚反應(yīng)的程度相當(dāng)徹底，超過99.5%，從而合成出分子量高達(dá)兩萬左右的聚合物。卡羅瑟斯的研究表明，聚合物是一種真正的大分子，可以通過已知的有機(jī)反應(yīng)獲得，其縮聚反應(yīng)的每個分子都含有個或兩個以上以上的活性基團(tuán)，這些基團(tuán)通過共價鍵互相連接，而不是靠一種不確定的力將小分子簡單聚集到一起，從而揭示了縮聚反應(yīng)的規(guī)律。卡羅瑟斯通過對聚合反應(yīng)的研究把高分子化合物大體上分為兩類：一類是由縮聚反應(yīng)得到的縮合高分子；另一類是由加聚反應(yīng)得到的加成高分子。卡羅瑟斯的助手弗洛里（PaulJ.Flory，1910～1986）總結(jié)了聚酰胺等一系列縮聚反應(yīng)，1939年提出了縮聚反應(yīng)中所有功能團(tuán)都具有相同的活性的基本原理，并提出縮聚反應(yīng)動力學(xué)和分子量與縮聚反應(yīng)程度之間的定量關(guān)系。后來又研究了高分子溶液的統(tǒng)計(jì)力學(xué)和高分子模型、構(gòu)象的統(tǒng)計(jì)力學(xué)，1974獲得了諾貝爾化學(xué)獎。尼龍的合成有力地證明了高分子的存在，使人們對斯陶丁格的理論深信不移，從此高分子化學(xué)才真正建立起來。

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