化工史话78：合成纤维时代的开启——尼龙的发明
在前几期中我们介绍了人造纤维的历史，人造纤维虽然扩大了纤维的来源，但终究是以木柴为原料的，树木生长周期长，依旧难以满足人类日益增长的需求。随着人口和工业的发展合成纤维也被提上了历史日程。
在讲合成纤维之前，我们还是按惯例从物理化学的角度来分析一下哪些高分子材料适合用来做纤维。首先合成纤维在本质上是高分子链相互缠绕在一起形成细长的丝状结构，这就要求高分子链本身是线性结构，支链要少，分子链本身又需要又一定长度也就是聚合度要高，而且高分子链之间要求较强的分子间作用力，这样才能保证材料的强度。另外纤维制造过程中需要进行纺丝操作，这就要求高分子材料要有一定的熔点或者能溶解在一些溶剂中。此外纤维大多用来做衣物，因此还有一些透气性，吸水性，耐磨性以及染色特性方面的要求。
从这些特点上来看实际上合成纤维和合成树脂有相当多的共性，实际上非常多的聚合物既可以作为合成树脂也可以作为合成纤维。就比如说六大纶中的氯纶与丙纶，实际上就是聚氯乙烯纤维以及聚丙烯纤维。其中氯纶出现于1931年，丙纶出现于1957年，也就是在聚氯乙烯与聚丙烯出现不久后，人们就开始尝试用它们进行纺丝。而且氯纶就这样幸运地成为了第一种合成纤维。当然从化学性质来看，聚氯乙烯实际上不适宜进行纺丝，因为聚氯乙烯加热以后容易分解，不适宜融纺，耐光性与耐候性都比较差，因此氯纶使用范围较小，产量也不大，主要的用途就是用来做阻燃布。
真正具有重大影响的合成纤维就是尼龙，也就是我们所说的锦纶。锦纶的发明者是杜邦公司的卡罗瑟斯。卡罗瑟斯1928年进入杜邦公司，随后就开始了聚合反应的研究，在1930年的时候卡罗瑟斯利用乙二醇和癸二酸进行缩合反应得到了缩合聚合物，这种聚合物熔融后可以进行纺丝，得到的纤维有较大的强度和弹性。卡罗瑟斯意识到这种聚合物可以作为人造纤维使用，这也就是最早的聚酯纤维。但是这种纤维有一系列缺点，那就是非常容易水解，化学性质不稳定，耐温性差，无法进行熔融纺丝。
在经过一系列研究后，卡罗瑟斯决定将研究方向转换为聚酰胺类化合物。实际上就是将原来反应中使用的醇类换成胺类。变成二元胺与二元酸的组合。在经过几年研究后1935年，卡罗瑟斯取得了一个重大进展，他将己二胺与己二酸进行缩合，最终得到了尼龙66，这种聚酰胺化合物强度和弹性都超过了蚕丝耐磨性好而且化学性质稳定。
尼龙66合成之后随即就要投入工业化生产，这过程中难度也非常大，因为己二胺于己二酸都不是常见化工原料，需要进行合成，而以低成本的方式得到他们就成为了一个难点。在这个过程中卡罗瑟斯因为项目研究受阻，饱受抑郁症困扰，最终自杀。虽然卡罗瑟斯死了，但杜邦公司对于尼龙的研究依旧没有停止。1936年，杜邦公司开发出了将苯酚转化为己二酸的工艺，后续又在1937年又开发出了己二酸氨解反应，生成了己二胺。这样一来尼龙66的原料问题就被解决了。1938年底尼龙66开始量产。
我们现在说的尼龙其实是一系列聚氨酯类塑料的统称，所谓尼龙66就是二元胺与二元酸含有的碳原子的数量都是6。如果用癸二胺与癸二酸进行合成得到的就是尼龙1010。
由于尼龙在高温下也很稳定熔点可达260℃，因此可以尼龙的纺丝采用熔融纺丝法，将尼龙加热成粘流态后，将其通过喷嘴拉丝，与粘胶纤维的湿法纺织相比工艺更为简单。尼龙最初主要用来做袜子，受到了当时美国女性的追捧。随后二战爆发，尼龙由于出色的材料性能被优先供应军方用来制作降落伞。战后尼龙重归民用被用于制造地毯，渔网，衣物等。除了作为纤维外，尼龙也可以作为塑料使用，常被用来做轧带和轮子。
