滌綸和腈綸隨維綸後產生
維綸是聚乙烯醇縮甲醛纖維的商品名稱,又名維尼綸(vinylon),或音譯成維尼龍。它的性能接近棉花,因而又稱人造棉。
聚乙烯醇縮甲醛纖維是聚乙烯醇的聚合物經過甲醛縮醛化處理後的產物。
壹般的聚合物都是由單體經聚合反應生成的。但是聚乙烯醇卻不是從乙烯醇聚合而來的,因乙烯醇很不穩定,會自行發生分子重排而變成乙醛,因此乙烯醇實際上是不存在的物質。
1924年德國化學家休曼(W.O.Hermann)和海勒爾(W.Hachnel)制得聚乙烯醇,是將聚醋酸乙烯溶解在甲醇中,添加氫氧化鈉進行醇解後生成的:
聚醋酸乙烯由醋酸乙烯聚合生成。醋酸乙烯可以乙炔為原料,先制得醋酸。早在1881年俄羅斯化學家庫切洛夫利用乙炔制得乙醛後氧化生成醋酸,再將乙炔與醋酸在催化劑醋酸鋅存在下反應生成醋酸乙烯:
因此聚乙烯醇實際上是以乙炔為原料制得的。早在1931年,德國人已經掌握利用聚乙烯醇生產纖維和薄膜的技術,曾以商品名為Synthofil的商品出售。可是接著就發現這種纖維具有極強的親水性,用這種纖維紡織後縫制成的衣服穿臟了不能用水洗,否則就找不到原來的衣服了;如果把衣服放進熱水中,衣服就找不到了,因為被水溶化了。這主要是由於聚乙烯醇的長鏈分子上有許多對水有很強親和力的羥基(—OH):
到1939年,日本京都大學化學教授櫻田壹郎(1904-1986)、日本京都大學應用化學研究所博士、朝鮮人李升基(1905—?)和日本鐘淵紡織研究所的矢野將英博士***同研究提出了熱處理和縮醛化處理方法,才使其成為耐熱、耐水溶性良好的纖維山田真壹。世界發明發現史話。王國文等,譯。北京:專利文獻出版社,1989年。。所謂熱處理,是使纖維在220~270℃受熱5~10分鐘,以降低纖維的收縮性和提高纖維的耐熱水性。縮醛化是利用甲醛、苯甲醛等醛分子中的醛基(—CHO)與聚乙烯醇分子中羥基(—OH)縮合成水,以去掉聚乙烯分子中親水性的—OH。壹般利用甲醛,生成物是聚乙烯醇縮甲醛纖維,通常稱為聚乙烯醇縮醛纖維,省掉“甲”字。
縮醛化處理並不能將所有的羥基全部除去,縮醛化程度很高時,纖維的性能並不理想,因此壹般控制縮醛化度只達30%~35%,也就是說,纖維大分子長鏈上仍然保留有相當數量的親水性羥基(—OH)。因此維綸與其他合成纖維相比有較高的吸濕性。
1941-1942年日本鐘淵紡織研究所和倉敷人造絲公司分別建成年產150噸和60噸的中間試驗生產裝置,後因二次大戰擱置,直到戰後才實現工業化。
由於維綸的吸濕性與棉花相近,因此常被用做棉花的代用品,與棉花混紡成棉細布、府綢、哢嘰、燈芯絨等。維綸產品結實耐用,價格低廉,在工業上用做帆布、過濾布等。
隨著維綸的制得,滌綸和腈綸相繼生產。滌綸是聚酯纖維的商品名稱。
卡羅澤斯在制成聚酰胺纖維以前,曾用癸二酸和乙二醇進行縮合聚合反應得到聚酯,發現它具有紡制纖維的性能,只是因易水解、熔點低、易溶於有機溶劑而放棄,轉向聚酰胺的研制。
曾參與卡羅澤斯研制合成纖維的英國化學家溫費爾德(J.R.Whinfield)認識到要能夠作為工業紡織用纖維的聚合物,必須具有高熔點,要能夠抗拒化學作用和溶劑的作用,並且具有很高程度的分子線型結構。他回到英國後與化學家迪克森(J.T.Dickson)選用了乙二醇(CH2OHCH2OH)和對(位)苯二甲酸(HOOCC6H4COOH)進行縮合聚合,1939年獲得成功。對(位)苯二甲酸比鄰位或間位苯二甲酸更具有分子線性對稱結構,聚合物分子中存在苯核可以提高產物熔點。
由於第二次世界大戰爆發,英國供應部門認為這種新聚合物可能成為軍用材料,於是要求科學和工業研究部門化學實驗室繼續研究以生產出實驗室量。1943年試樣送交帝國化學工業公司,開拓成為可紡織材料,在雅克郡(Yarks)威爾頓(Wilton)建廠生產,商品名特麗綸(terylene)。美國杜邦公司購得專利在北卡羅來納州(North Carolina)金斯頓(Kinston)建廠生產,1953年3月開工,商品名達克龍(dacron),我們把它從音譯加意譯成“的確良”。
工業生產中采用對(位)苯二甲酸二甲酯與乙二醇進行酯交換反應。所謂酯交換反應,即以乙二醇與對苯二甲酸二甲酯分子中的甲基(—CH3)交換,是在使用醋酸鋅等催化劑條件下進行的:
對苯二甲酸乙二酯是壹種無色透明的滌綸單體,進行聚合反應後生成聚對苯二甲酸乙二酯,或成固體顆粒,或成熔融體直接紡絲。
將對苯二甲酸與乙二醇直接進行酯化反應,然後進行聚合,在工業生產中長時期未能利用。這是由於對苯二甲酸的熔點高,在水中溶解度低,很難純化。同時苯二甲酸與乙二醇反應速度緩慢,固液之間的反應不易控制。
滌綸熱穩定性比錦綸好。滌綸作為衣用纖維最大的特點是抗皺性和保形性好,做成的衣服挺括不皺、外形美觀、強度也好,耐沖擊強度比錦綸高4倍。不過缺點是吸濕性小,穿著用它紡織的衣服感到氣悶、易帶靜電,因而易被沾汙。
繼滌綸之後,腈綸出現。腈綸是聚丙烯腈纖維在我國的商品名稱。腈綸的性能很似羊毛,因此又有“合成羊毛”和“人造毛”的名稱。
腈綸是20世紀40年代初由美國杜邦公司研究成功的,1942年實驗樣品送交美國政府供軍用,1945年試驗性生產,1948年宣布使用奧綸(orlon)作為商品名,1950年開始工業生產。腈綸是丙烯腈的聚合物。
丙烯腈是壹種無色易燃液體,有毒,可以利用石油化學加工產品乙炔或乙烯為原料制取。
這種纖維具有特別優越的抗日曬性能,最早用來制造遮蓬、汽車蓬罩等,後來發現它的性能很似羊毛,用來和羊毛混紡。
市場上所見到的腈綸並不是由丙烯腈壹種單體聚合而成的聚合物,通常是由三種單體***聚合而成的,它們是氯乙烯(CH2=CCl)、氯亞乙烯(CH2=C=Cl2)和氰亞乙烯(CH2=C=(CN)2)。添加氯的組成成分可以抗燃。