【影响世界的专利】尼龙

  • 时间: 2021-01-12 08:01
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  他们通常糊口中已在在能见到尼龙的足迹•,早已习感到常了。有名的美国杜邦公司在天地上开初研制出了人造有机纺织纤维——长链聚酰胺纤维,并命名其为“Nylon”,成为英文该类合成纤维的通用商品名称,这就是“尼龙”的源泉。我们曾有差异的译名,“尼龙”、“尼隆•”、“尼伦”、“耐伦”和•“锦伦”,现已联合为“尼龙”。这是一种崭新的人工合成质地纤维,实在差异于之前的来主动植物的自然质料纤维。

  1928年,杜邦公司为强化有机化学的考虑,在威尔明顿扶植了试验室,并由W•.卡罗瑟斯(Carothers, Wallace Hume)主持一个小组忖量用团聚式子得回高分子量物质。其时与方今是大不平凡的,方今民众对关成纤维已具有编制化的学问,以致能杀青预期性能,如难燃性、耐热性等来举办高分子纤维策画;而那时并不是乞求W.卡罗瑟斯和大家的斟酌小组开拓一种极端的产品,人们对拉伸、取向和结晶化一问三不知,而但是进行一种寻找•,是处于先学问,再看看能开拓什么的阶段。针对这一新的念索鸿沟,W.卡罗瑟斯和所有人的团队,从自然界中保存橡胶和生丝等分子的长纤维的组织初阶,想考团聚物应该是如何样的,何如欺诳易于从空气、水、煤或火油作为原材料,用化学大局关发扬丝。1929年•,W.卡罗瑟斯涌现并命名回响后产物中单体单元与反映前单体比较,组成上少一个小分子的缩聚回声;1930年熟练确认团聚物能具有比其全班人质地变成更长纤维的本性;1933年,已在熟练室合成了看起来像生丝时时的聚合物纤维;尔后又在试验室始末反复考察寻找、筛选、忖量建立情势,从“冷拉”,用玻璃棒绞拌烧杯中的团圆物拉出像蜘蛛网常常的长细丝,到成熟的•“缩聚•”等工序形成,究竟竣工了关成原料及其创造工艺。就此,W.卡罗瑟斯行动发掘人,于1937年4月9日申请了美国专利,浮现名称为《合成纤维》,并于1938年9月20日被给与专利权,美国专利号为US2130948;所申请的英国专利也赢得授权•,英国专利号为GB461236-7。

  服从专利申明通告载,该专利涉及新的合成材料,周密闪现了合成线型缩聚聚酰胺和它的长丝,纤维、线•、织物等及其制备。也即是,一是制备一种新的有代价的能酿成纤维的关成质量;二是将这种质料制备发展丝纤维和带;三是将所说的长丝、纤维等制成线和织物•。申明书昭着了一些定义,“合成”是指变成长丝的聚酰胺完全是经验人工大局从单体或分子量相对比较小的初始回声物制备造成的,而非任何自然酿成的;“线型”是指这些聚酰胺仅从二官能团反映物获得的,是端、端毗邻酿成链状的,而非三维团聚构造。•“聚酰胺”是指席卷多个酰胺链的聚合物。谈明书显示的技能处置部署是,将每个氨基和一个脂族碳原子相接的二伯二胺与基团平分子量基础平衡的每个羧基和一个脂族碳原子邻接的二羧酸在酿成聚酰胺温度下兵戈变成铵盐,而且不绝如此的加热,脱去诸如水等反映副产品直到酿成聚合物,该团圆物能制成连续的,由特定X射线照片展现沿纤维轴向陈设规整的长丝•。声明书就差别原原料制备万般尼龙例举了8个实施例,其中的一例是•,将戊撐二胺、癸二酸•、二甲苯酚(沸点为218-222℃),按14.8:29.3:44的比例夹杂配料•,置于装置有电导管,阅历蒸馏回输溶剂的装置、导入氮的装置、温度计和粘度计的容器中,借助于沸萘(218℃)蒸气将上述混杂料加热13小时,在该经过中以适宜的时光距离勘测电导率和粘度。电导率快速下降,粘度稳步汲引•,在13小时末,性子粘度为0.62,导电率从初始的0.0028欧姆(mhos)降到最后的0.000053欧姆。此时能观察到小部分产品在酒精中浸淀而辞别出来•,该产品在随后熔融阐发它能拉成强度很好的纤维•。而后,边搅拌边将整体响应物倒入到大量酒精中。聚酰胺以白色粒状粉末沉淀•,体验过滤,用酒精洗濯,再枯窘。自后用金属块加热的加热器将其在氛围中在195-196℃温度下溶解•。评释可知上述产品化学式为[-NH-(CH2)5NH-CO-(CH2)8-CO-]x。接着该产品以如下款式制备进展丝,在界限设有电加热器的圆柱容器中以234℃加热,在该容器底部设有0.47mm直径的孔;容器顶部与一管子邻接,经历该管子以3磅(lbs)楷模下通入氮。底孔挤出的长丝汇集在圆周线英尺马达驱动的滚筒上,并延续通报和搜集在圆周线英尺的滚筒上•,云云完成了冷拉100%。酿成的纤维在外观上像丝平日有光泽。通过尼科耳棱晶,它显示很强的具有平行消光的双折射,用X射线检测透露为明亮的纤维衍射名堂,而在纺丝前同样的质量只表露为晶状粉衍射花式。进一步对该纤维考查,施加应力,冷拉长度增到452%时断裂,此时,纤维度为0.63但尼尔(勘探丝的纤维度单位•,长9千米浸1克为1但尼尔);张力为50.5公斤/平方毫米。而在断裂前中等延长的状况下,这些纤维的弹性的克复诟谇常分明的。在其全班人物理性能方面,这纤维简直不受温度感触,抗日常有机溶剂(除热醋酸•,甲酸或苯酚外)•,能浸泡在欢乐的甲苯中一个星期而无彰着转移•,还特殊抗大气腐蚀和不受高温沾染,在110℃大气中保留一个月没有什么变更。总之,该拉制的纤维光辉度好,耐侵蚀、强度高并胜过其我们种类纤维。

  杜邦公司积极推动该专利履行。鉴于那时长筒丝袜雄伟留存抽丝过错,杜邦公司裁夺当初将尼龙纤维出席袜类市集,耐磨、耐热、耐化学性的尼龙丝袜立地被糜掷者热追,被视为贵重之物争相抢购;尼龙也很疾被用于开发降下伞,飞机轮胎帘子布等军、民用品;使其成为第二次全国大战中极具价值的商品。

  尼龙的出生推动了团圆物研究处事的成长,为合成纤维物业奠定了基础,也使纺织品的样貌焕然一新。可是,W.卡罗瑟斯自己却陷入了严沉的烦闷症,长久的工作压力,惟恐想虑不能给公司带来恶果•,再加上我们袒护的姐姐蓦然亡故•,于1937年4月29日在费城的客店房间里服用氰化物自尽,此时仅在上述专利申请三周后,年仅41岁。他是一位卓异的美国化学家。我斟酌了高分子量物质的结构和天生它们的聚合反应,不单导致了尼龙和氯丁橡胶的觉察,也鞭策了合成纤维和关成橡胶物业的兴盛和成长。

  Carothers,Wallace Hume(1896~1937),美国有机化学家。1896年4月27日生于爱荷华州伯灵顿•,1937年4月29日卒于费城。1920年在密苏里的塔基欧学院毕业。1921年在伊利诺伊大学获硕士学位,1924年获有机化学博士学位。在该校任教两年后到哈佛大学任教。1928年起•,在美国杜邦公司劳动9年,指导根本有机化学的想量办事。1936年被选为美国科学院院士,全班人是第一个从资产部分选为该院院士的有机化学家。

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