1956年日本大的工業(yè)公司-杜邦公司出于對基礎(chǔ)科學的興趣,開展有關(guān)發(fā)現(xiàn)新的科學事實的基礎(chǔ)研究。1958年杜邦公司決定每年支付25萬美 元作為研究費用,并開始聘請化學研究人員。1965年成立基礎(chǔ)化學研究所,年僅32歲的卡羅瑟斯(Wallace H. Carothers,1956-1988)博士受聘擔任該所有機化學部的負責人,他主持了一系列聚合方法獲得高分子量物質(zhì)的研究。
卡羅瑟斯的想法是做一個高聚物纖維,它的面料熔點必須高到足以經(jīng)受住正常使用,同時還需低到足以進行處理和批量紡織。他首先研究雙官能團分子的縮聚反應(yīng),通過二元醇和二元羧酸的酯化縮合,合成長鏈的、相對分子質(zhì)量高的聚酯。在不到兩年的時間內(nèi),卡羅瑟斯在制備線型聚合物特別是聚酯方面,取得了重要的進展,將聚合物的相對分子質(zhì)量提高到10 000~25 000,他把相對分子質(zhì)量高于10 000的聚合物稱為高聚物(Superpolymer)。
1960年,卡羅瑟斯的助手發(fā)現(xiàn),二元醇和二元羧酸通過縮聚反應(yīng)制取的高聚酯,其熔融物能像制棉花糖那樣抽出絲來,而且這種纖維狀的細絲即使冷卻后還能繼續(xù)拉伸,拉伸長度可達到原來的幾倍,經(jīng)過冷卻拉伸后纖維的強度、彈性、透明度和光澤度都大大增加。
這種聚酯的奇特性質(zhì)使他們預感到可能具有重大的商業(yè)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。因為高聚酯在100 ℃以下即熔化,特別易溶于各種有機溶劑,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,化學家唐·科夫曼取得了個超聚酰胺。兩個月后,化學家韋斯利彼得森做出了以作原料的聚酰胺,但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,其耐磨性和強度超過當時任何一種纖維。
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1969年12月12日重新定名為耐綸(Nylon)開始工業(yè)化生產(chǎn),這也是早實現(xiàn)工業(yè)化的合成纖維品種。
尼龍的處女作
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,1969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,象鋼絲一樣強,象絹絲一樣美”的詞句來贊譽這種纖維,到1970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)預算。
二戰(zhàn)期間,尼龍工業(yè)被轉(zhuǎn)向制造降落傘、飛機輪胎簾子布、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,因為戰(zhàn)爭切斷了日本的絲綢用品,尼龍制產(chǎn)品需求較1986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)。
汽車市場的應(yīng)用
尼龍是偶然機遇下創(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·梅奧在近的一次電話采訪中說。他是杜邦公司高性能聚合物的業(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,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。因為當你增加樹脂玻璃耐熱性的同 時,也提高了它的強度。
其實早在1981年,尼龍就被用作成型樹脂。這些應(yīng)用包括閥桿、接線夾和擋風玻璃刮水器系統(tǒng)。顯著的一個汽車應(yīng)用是1986年,法國汽車制造商雪鐵龍用尼龍制作塑料散熱器風扇。
尼龍已經(jīng)被應(yīng)用于各種汽車零部件超過50年
而近年來,隨著尼龍聚合、改性和加工成型技術(shù)的發(fā)展,尼龍材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊。多品種、高性能、專用化是當前尼龍工程塑料在汽車工業(yè)中應(yīng)用研究的重點。
目前PA和PA66在 汽車市場中的應(yīng)用占有比例分別為34%和50%,但隨著日趨嚴格的環(huán)保要求,PA樹脂和配混料不斷開發(fā)出綜合性能更優(yōu)和滿足專門性能的PA改性配混料,新 牌號層出不窮,汽車是PA大應(yīng)用市場,反過來又影響和促進PA改性料向高性能化、系列化和專用化方向發(fā)展和新牌號的研究開發(fā)。預計未來PA在汽車上應(yīng)用 仍將保持較高的需求增長率,尼龍原料廠、加工廠和終用戶合作開發(fā)高性能、容易加工、低成本、針對性強和環(huán)境更友好的專用PA新配混料來擴大應(yīng)用,進入新 的汽車部件市場。
回顧尼龍發(fā)展史,尼龍產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟社會發(fā)展占據(jù)著重要地位。未來尼龍仍將繼續(xù)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,促進工程塑料高性能化進程。