尼龙的诞生(4页).doc

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1、-尼龙的诞生-第 4 页人类对高分子材料的研究由来已久，而谈到高分子材料对社会发展的作用时，就不得不提起一种在二战期间就风靡全球的材料尼龙。当然尼龙只是俗称，其真正的成分是聚酰胺（PA）聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基，用作塑料时称尼龙（一些场合直接将聚酰胺称作尼龙），用作合成纤维时我们也可称为锦纶，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用-氨基酸或环内酰胺来合成。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同，可制得多种不同的聚酰胺，聚酰胺品种多达几十种，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的应用最广泛。1928年，美国最大的化学工业公司杜邦公司成立了基础化学研究所。杜邦公司为了弄清

2、楚赛璐珞、蚕丝、橡胶等天然高分子物质的分子结构，并制造出与它们相类似的合成物质，以十分优越的条件破格将哈佛大学的卡罗瑟斯请到了公司。他刚加入杜邦公司，就开发出了与丝绸具有相似结构的聚酰胺，虽然涤纶在此前已经问世，但作为纤维制品来讲熔点过低，所以他便决定以聚酰胺为主要研究对象。经过研究，卡罗瑟斯发现聚酰胺进行冷延伸后张力会大幅提高，成为非常优秀的纺织品，这就是尼龙。任何伟大的发现都会伴随着一些传说，尼龙的出现也不例外。一名研究员为了测试涤纶实验材料的延展性能达到何种程度，抱着做游戏的心态拉着粘有一小团涤纶的玻璃棒在宽阔的房间里走来走去，竟意外地发现涤纶里抽出了又细又长的丝。卡罗瑟斯从这件事情中受

3、到了启发，他认为，既然熔点过低而无法制造纤维的涤纶具有这种性质，那么熔点很高的聚酰胺也应该具有这种性质。果然和设想的一样，他发现聚酰胺中也能拔出细长的丝，而且这种物质与蚕丝十分相似。可以看到，这样一次偶然的行为却能成为一项伟大发现的基础，其中离不开卡罗瑟斯过人的洞察力。看到从涤纶中抽出的丝，便能从科学的角度联想到这种现象的重要性。还有一个更为重要的事实，那就是他们之前已经发明出了叫做聚酰胺的这种纤维。也就是说，正是这些有意无意的准备条件为伟大发现奠定了基础，仅凭空想是绝对没可能实现这种伟大的发明的。尼龙在1939年的纽约万国博览会上成了最受瞩目的参展产品之一。杜邦公司称其为 比蛛网更纤细、比钢

4、铁更结实的奇迹之丝，并安排了很多模特在玻璃展台里为参观者展示尼龙长筒袜。1945年5月15日，尼龙长筒袜首次在纽约市进行销售，在短短几个小时之内就销售出了400万双。美元，相当于同类丝绸产品的两倍，却奇迹般地实现了持续热销，当年的销售额达到900万美元，一年的销售额更增加到了2500万美元。几乎所有美国女性都至少购买了一双以上的尼龙长筒袜。第二次世界大战爆发后，尼龙又在降落伞等军需物品中得到广泛使用，民用商品因此受到了很大制约。战争一结束，尼龙便以超乎想象的速度普及开来，因为它打开了一条新路，使人们即便不使用棉花、丝绸、毛皮等自然物品，也可以依靠批量生产的人工合成物以低廉的价格获得制衣材料。除

5、了袜子和内衣以外，尼龙在帘子、渔线、牙刷、手术缝合线等方面也有所使用。到二十世纪六十年代后期，合成纤维已经稳定地进入大众市场。在Rachel Carson写出“寂静的春天”（1962）以及不断增长的环保运动之后，消费者开始转向天然纤维，尤其是棉花和羊毛，此时的尼龙等合成纤维增速减缓。1965年，合成纤维占世界纺织品产量的63%，到70年代初，这个数字已经下降到了45%。在二十世纪九十年代，得益于技术创新改善了他们的触感和性能，合成纤维重获一定的流行。回顾尼龙将近一个世纪的辉煌，它的流行一定是和其自身特点有关的。首先，它的机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。比拉伸强度高于金属，比压缩强度

6、与金属不相上下，对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多。第二，它耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的在自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用的场合经常应用。第三，它软化点高，耐热。第四，它表面光滑，摩擦系数小，耐磨。第五，它耐腐蚀，十分耐碱和大多数盐液，还耐弱酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂，对芳香族化合物呈惰性。第六，它有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，对生物侵蚀呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。第七，它有优良的电气性能。电绝缘性好，尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，在干燥环境下，可作绝缘材料，即使在高湿环境下仍具有较好的绝缘性。最

7、后，尼龙制件重量轻、易染色、易成型。如今，尼龙有着更广泛的应用:可以作为手机外壳和零件，使手机外壳更薄、更轻、更耐用，而且用它来制造游戏机、笔记本电脑和平板电脑部件，不但生产过程更加简单，而且制造出的部件非常持久耐用。利用尼龙树脂还可以用作电缆绝缘层和保护套，可使线缆的绝缘层和护套做得更薄，有更好的强度，且无卤阻燃，适用于 -70C 到 125C 的温度范围。对强腐蚀性化学品和高温的优异耐久性、良好的表面外观以及低加工成本，也使得它成为发动机以及动力传动系统密封型和非密封型罩盖和壳体的理想之选。当然，这仅是尼龙庞大家族中应用的一小部分。自尼龙问世之后，对合成纤维的开发变得更加引人注目。在合成纤

8、维当中有一种超强力纤维，在这种纤维里面凯芙拉纤维的性能又是首屈一指的。这种纤维的强度丝毫不亚于之前防弹背心中所使用的钛和铁的合金纤维，重量却轻得与普通马甲没什么两样。凯芙拉纤维防弹背心的前后和侧面都由聚酯纤维制成，内部则由8-10层凯芙拉纤维纺织物制成。凯芙拉纤维在其他防弹制品和复合材料中也有广泛使用，而另外一种强度稍低但更加柔软的材料则被用来生产宇航服、消防服和防护手套等产品。防水滑雪服和防水夹克等产品的排汗性能很好，但雨水却不易渗透到里面。这种衣物的纤维表面有数不清的小洞，看起来就像很多层蜘蛛网重叠在一起的样子。这些小洞的直径大概在-15微米左右，大约是水蒸气分子的7000倍，却仅有雨滴的

9、1/20000大小。因此虽然雨水不能渗透过去，但水蒸气分子却可以自由地通过。人造绒面革又称仿麂皮织物，也是一种神秘的新型纤维。它的制造方法比较复杂，首先要将聚酯或尼龙纤维收取成比平时更细的纤维并织成布结构，为了使其具有皮革般的弹性，还要在内层涂上聚氨酯树脂作为隔热材料。天然绒面革的表面密集排列着纤细的胶原纤维，人造绒面革对这一点也进行了模仿。在纤维家族里，既有保温性能大大提高同时也很轻便的纤维，也有水洗后仍可以穿、被称为水丝绸的聚酯；既有改变形态后可以防静电的纤维，也有弹性可以和橡胶媲美、遇火不易燃烧的纤维。此外，通用电气公司还利用聚酯开发出了聚碳酸酯。聚碳酸酯即使被扔到水泥地板上也不会破碎，

10、甚至可以用来钉钉子。这种材料的优点在于透明性和强度，在其后的塑料广告里还经常可以看到强度与聚碳酸酯几乎相同或与聚碳酸酯强度相同之类的字句。聚碳酸酯的用途非常广泛。由于可以制成透明的防弹物质，经常被用来制造各国元首专车的防弹玻璃、飞机舷窗材料、劳教所除了铁窗以外的窗户、银行服务窗口的玻璃等产品。另外，由于它的使用温度范围跨度假广，还被用于超音速战斗机、冰球场馆的观众保护台、水肺潜水面具等用品。韩国人进行示威时防暴军警们手中经常拿着的盾牌也是聚碳酸酯产品，甚至连德国奥运会主赛场的屋顶也是用聚碳酸酯建造的。这还不是全部。由于聚碳酸酯的强度和透明性十分优越，在不宜破裂的温室用采光材料和隔热用双层玻璃中

11、也有使用。另外，因为可以进行蒸汽灭菌，不论奶瓶还是医疗器具中都可以使用。最近，飞机客舱的小桌板和汽车尾灯上也出现了它的身影。此外，与多种塑料材料混合以后，它还可用来制造防护用保险杠。就2016年发布的市场报告来看，纺织和工业单纤维是尼龙纤维最大的应用领域，占2015年尼龙消费量的80%的速度增长。亚洲东北部地区消耗世界上78%的尼龙纤维用于纺织，51%的尼龙纤维用于工业单纤维。在这两种情况下，中国是最大的生产国。预计未来五年中国纺织纤维市场将成长最快，每年约为4%的增长率。下图显示尼龙纤维的世界消费量：未来五年，中国将占全球尼龙产量的40%左右，全球尼龙纤维消费量的51%。预计中国今后几年尼龙

12、产能将有所增加，产量将以年均近7%的速度增长，尼龙纤维的消费量预计未来五年将以每年约3.5%的速度增长。这种增长将影响其他地区或国家，尤其是随着尼龙6树脂进口量的下滑。亚洲东北部仍然是世界尼龙纤维制造业的中心。2015年，亚洲占全球尼龙纤维产量的近三分之二。在过去的五年里，中国尼龙纤维的产量以每年约7.6%的速度增长。东南亚地区是唯一一个在同一时间内呈现正增长的地区。日本、韩国、印度等其他大多数亚洲国家的产量都没有增长，甚至出现下降。作为尼龙生产地区，北美和西欧预计最多保持稳定。两者都是重要的尼龙纤维消费者，但这两个地区的增长速度都低于平均水平。地毯和地毯占树脂消费量的16%，预计每年仅增长0

13、.7%。北美、西欧和中欧仍是地毯和地毯的主要生产国，约占尼龙纤维消费的78%。总的来说，纤维消费年均增长率高于平均水平的地区包括印度次大陆（约3%），东北亚（3%）和东南亚（2.5%）。年增长率低于平年的主要地区包括北美（0.6%）和西欧（0.6%）。1765年，哈格里夫斯发明了珍妮纺纱机，第一次工业革命就此拉开序幕。每一次变革都真真切切地影响着人们的生活，而人们的需求又反过来决定变革的方向。高分子材料极大地改善了我们的衣食住行，当今社会也不可能离开高分子材料。市场的需求可以促进一个行业的发展，有需求才会有生产的动力，引发激烈的竞争从而促进行业的进步。我国作为尼龙消耗大国，需求量已达到百万吨级别，产量也必将逐年上涨。如今，人们对环境问题也有了足够的重视。如何高效、环保的生产也成为重要课题。相信以后也必将有特性更好的高分子材料改善我们的生活。