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合成纤维的发展简史?合成纤维生产的改进分四个阶段

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查看32 | 回复0 | 2025-1-16 09:20:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
合成纤维的发展始于1913年,德国人Klatte获得了用合成原料制造聚氯乙烯纤维的第一个专利。1931年,德国法本化学公司采用Klatte的发明,于1934年实现了聚氯乙烯纤维(氯纶)的工业化,使它成为世界上最早生产的合成纤维。但其由于耐热性差的缺点,发展缓慢。1928年,美国哈佛大学教授卡罗瑟斯(Carothers)发表了关于缩聚成链状分子和环状分子的研究。这一开拓性工作是合成纤维时代的真正开始。1935年春,他用己二胺和己二酸成功合成聚酰胺66,并纺成丝条。DuPont公司于1938年建立了中间试验厂,1939年成功生产了当时称为“Nylon”的聚酰胺66纤维,并于1940年投放市场,成为世界上第一种大规模生产的纺织用合成纤维品种。在这期间,德国法本公司的Schlack成功合成了聚酰胺6,1938年用聚酰胺6首先纺制成粗单丝,1940年又纺成长丝,称之为“Perlon”​。但由于战争关系,直到1950年才进行“Perlon”的大规模生产。聚酰胺纤维用途广泛,产量至今仍然在合成纤维家族中排名第二。聚酰胺纤维的问世还开启了熔体纺丝技术的先河。因为以前所有的化学纤维均采用干法纺丝工艺(例如醋酯纤维)或湿法纺丝工艺(如粘胶纤维、硝酯纤维、铜氨纤维、聚氯乙烯纤维等)​。

卡罗瑟斯1930年发明的脂肪族(乙二醇和癸二酸缩合)聚酯具有易水解、熔点低(<100 ℃)​、易溶解在有机溶剂中等缺点,因此他得出了聚酯不具备制取合成纤维的错误结论,最终放弃了对聚酯的研究。1941年,英国“Calico Printers Association”染整公司的Whinfield和Dickson研究成功对苯二甲酸与乙二醇的缩聚,并于1944年采用熔体纺丝试制成丝条。1947年,英国ICI采用熔体纺丝技术实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的工业化。DuPont公司从英国买了专利,于1953年进行聚酯纤维“Dacron(涤纶)​”的大规模生产。聚酯纤维用途广泛,从1972年起产量超过聚酰胺在合成纤维家族中排名第一。

法国化学家Mouraeu在1894年首先制得聚丙烯腈,但不能进行熔体纺丝,许多美国和德国公司于20世纪30年代开始寻找聚丙烯腈溶剂的研究。1934年,德国法本公司的Rein以季铵盐和NaSCN、ZnCl2等无机盐的浓水溶液为溶剂,进行了聚丙烯腈湿法纺丝的试验。1942年,Rein和美国DuPont公司的Houtz各自确定了以二甲基甲酰胺作聚丙烯腈的溶剂。DuPont公司于1944年在Wagnesboro建立了一个试生产工厂,1950年选择干法纺丝路线实现了聚丙烯腈纤维“Orlon(腈纶)​”的工业化。

聚乙烯醇是1927年在德国合成的。1931年,Hermann和Haeheel开始聚乙烯醇的湿法纺丝试验。但由于这种纤维易溶解于水,实用价值不大。1939年,日本樱田一郎通过对聚乙烯醇纤维进行缩甲醛化和热处理等研究,制成了耐热水性能良好的纤维。该纤维由日本于1950年投入工业化生产。

德国Bayer公司于20世纪30年代开始研发聚氨酯弹性纤维。1941年起采用二异氰酸酯加聚法合成了聚氨酯弹性体。1949年,通过反应纺丝法制备了聚氨基甲酸酯弹性纤维。1959年,美国杜邦公司通过干法纺丝路线实现了聚氨基甲酸酯弹性纤维“莱卡(Lycra)​”的工业化。

1954年,齐格勒采用低压聚合方法,制成了可以纺丝的高密度聚乙烯。纳塔改变了催化剂成分,制成了等规聚丙烯。1957年,齐格勒-纳塔催化剂广泛应用于丙烯聚合。1960年,意大利Montefibre公司实现了聚丙烯纤维(丙纶)的工业化。这一时期开发的合成纤维还有聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯等,但产量均不大。大规模工业化生产的主要是聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈和聚丙烯纤维。目前合成纤维作为重要的纺织纤维,地位已经超过天然纤维,广泛应用于各个行业。

合成纤维从问世至今,在生产技术及感官特性上的改进大体分为四个阶段​:第一阶段是新聚合物合成阶段,从聚酰胺的诞生到聚酯和聚丙烯腈的问世,合成纤维产业迅速发展;第二阶段是合成纤维的仿真时期,此时人们开始注意模仿天然纤维的外形及截面,仿蚕丝的异形截面技术、仿棉的中空纤维技术、仿毛的复合纤维技术逐渐成熟;第三阶段是注重织物结构改进,并与纤维的物理和化学改性相结合,通过超细纤维技术开发出人造麂皮,通过碱减量和异收缩混纤技术开发出新仿真丝织物;第四阶段是追求超天然质感的时期,将高分子化学改性技术与合纤加工的高新技术相结合,生产出具有超天然优越特性的新合纤,可赋予纺织面料高舒适性和多功能性。
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