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杜邦如何成就尼龙成为塑料中的经典?

导读:

人造丝创造尼龙,作为世界上最先出现的合成纤维,今年,尼龙迎来了它第75个生日。

1927杜邦公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员。年仅32的卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers,18961937)博士受聘。

卡罗瑟斯1935228首次由己二胺和己二酸合成出的聚酰胺6/6

杜邦公司解决了生产聚酰胺6/6原料的工业来源问题,于19391212重新定名为耐纶(Nylon)开始工业化生产,这也是最早实现工业化的合成纤维品种。

19391024杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动,被视为珍奇之物争相抢购。

19405,尼龙纤维织品的销售遍及美国各地,随后剩下的7个月时间,杜邦公司更赚得300万美元,还清尼龙项目的整个研发预算,此时这笔投资历时10

尼龙已经被应用于各种汽车零部件超过50;目前世界PAPA66在汽车市场中的应用占有比例分别为34%50%



(一)、尼龙的历史

人造丝创造尼龙,作为世界上最先出现的合成纤维,今年,尼龙迎来了它第75个生日。

1926年美国最大的工业公司-杜邦公司出于对基础科学的兴趣,开展有关发现新的科学事实的基础研究。1927年杜邦公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员。1928年成立基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers,18961937)博士受聘担任该所有机化学部的负责人,他主持了一系列聚合方法获得高分子量物质的研究。

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华莱士·卡罗瑟斯


卡罗瑟斯的想法是做一个高聚物纤维,它的面料熔点必须高到足以经受住正常使用,同时还需低到足以进行处理和批量纺织。他首先研究双官能团分子的缩聚反应,通过二元醇和二元羧酸的酯化缩合,合成长链的、相对分子质量高的聚酯。在不到两年的时间内,卡罗瑟斯在制备线型聚合物特别是聚酯方面,取得了重要的进展,将聚合物的相对分子质量提高到10 00025 000,他把相对分子质量高于10 000的聚合物称为高聚物(Superpolymer)


1930年,卡罗瑟斯的助手发现,二元醇和二元羧酸通过缩聚反应制取的高聚酯,其熔融物能像制棉花糖那样抽出丝来,而且这种纤维状的细丝即使冷却后还能继续拉伸,拉伸长度可达到原来的几倍,经过冷却拉伸后纤维的强度、弹性、透明度和光泽度都大大增加。


这种聚酯的奇特性质使他们预感到可能具有重大的商业价值,有可能用熔融的聚合物来纺制纤维。


然而,继续研究表明,从聚酯得到纤维只具有理论上的意义。因为高聚酯在100 ℃以下即熔化,特别易溶于各种有机溶剂,只是在水中还稍稳定些,因此不适合用于纺织。


随后卡罗瑟斯和他的助手专注于寻找新的材料,酰胺由酸及氨的衍生物制成的材料。19345月,化学家唐·科夫曼取得了第一个超聚酰胺。两个月后,化学家韦斯利彼得森做出了以蓖麻油作原料的聚酰胺,但蓖麻油并没有足够大的量能被用做原料。


卡罗瑟斯又对这一系列的聚酯和聚酰胺类化合物进行深入的研究。经过多方对比,1935228日首次由己二胺和己二酸合成出的聚酰胺6/6。这种聚酰胺不溶于普通溶剂,熔点为263 ℃,高于通常使用的熨烫温度,拉制的纤维具有丝的外观和光泽,在结构和性质上也接近天然丝,其耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。


接着,杜邦公司又解决了生产聚酰胺6/6原料的工业来源问题,于19391212日重新定名为耐纶(Nylon)开始工业化生产,这也是最早实现工业化的合成纤维品种。


(二)、尼龙的处女作

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1938年杜邦公司生产尼龙丝袜风靡各地

尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础,尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿,19391024日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动,被视为珍奇之物争相抢购。人们曾用“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维19405月,尼龙纤维织品的销售遍及美国各地,随后剩下的7个月时间,杜邦公司更赚得300万美元,还清尼龙项目的整个研发预算。


二战期间,尼龙工业被转向制造降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。美国陆军收购了全部的尼龙产品,用以制造百余种军事装备。


由于尼龙的特性和广泛的用途,二战过后发展依旧非常迅速,因为战争切断了日本的丝绸用品,尼龙制产品需求较1946年更甚,从丝袜、衣着到地毯,渔网等,尼龙制产品以难以计数的方式出现。


(三)、汽车市场的应用


尼龙是偶然机遇下创造出的非凡产品。虽然尼龙的处女作是纤维织物,随着时间洪流“丝袜”一词也以替代尼龙成为代名词。而尼龙材料作为模塑树脂材料也被发现在汽车市场拥有其重要的市场地位。


“尼龙是梦幻般的汽车用材料。”杜邦公司的理查德·梅奥在最近的一次电话采访中说。他是杜邦公司高性能聚合物的全球业务总监,在销售、技术和管理方面已经由20年以上的经验,他表示,尼龙定位于树脂与工程树脂之间,经过多年的发展,它可以比以前处理更高的温度。因为当你增加树脂玻璃耐热性的同时,也提高了它的强度。


其实早在1941年,尼龙就被用作成型树脂。这些应用包括阀杆、接线夹和挡风玻璃刮水器系统。最显著的一个汽车应用是1956年,法国汽车制造商雪铁龙用尼龙制作塑料散热器风扇。

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尼龙已经被应用于各种汽车零部件超过50


而近年来,随着尼龙聚合、改性和加工成型技术的发展,尼龙材料在汽车工业中的应用领域日益广阔。多品种、高性能、专用化是当前尼龙工程塑料在汽车工业中应用研究的重点。


目前世界PAPA66在汽车市场中的应用占有比例分别为34%50%,但随着日趋严格的环保要求,PA树脂和配混料不断开发出综合性能更优和满足专门性能的PA改性配混料,新牌号层出不穷,汽车是PA最大应用市场,反过来又影响和促进PA改性料向高性能化、系列化和专用化方向发展和新牌号的研究开发。预计未来PA在汽车上应用仍将保持较高的需求增长率,尼龙原料厂、加工厂和最终用户合作开发高性能、容易加工、低成本、针对性强和环境更友好的专用PA新配混料来扩大应用,进入新的汽车部件市场。


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