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化工史話 79：滌綸，維倫和晴綸綸出現(xiàn)，合成纖維大發(fā)展
自從尼龍出現(xiàn)后，從上世紀(jì)40年代開(kāi)始合成纖維也進(jìn)入了黃金年代，一大批新型合成纖維被開(kāi)發(fā)出來(lái)，其中最重要的就是滌綸，維倫和腈綸，它們與上一期介紹過(guò)的氯綸，錦綸和丙綸一起被稱為六大綸。它們占據(jù)了合成纖維產(chǎn)量的95%以上。
在這之中首先出現(xiàn)的是聚乙烯醇縮甲醛纖維也就是維綸。在介紹維綸前我們首先來(lái)說(shuō)一下聚乙烯醇，聚乙烯醇雖然結(jié)構(gòu)式上可以看作乙烯醇的聚合物。但從化學(xué)角度上來(lái)看由于醛醇互變的原因，乙烯醇其實(shí)是不存在的。因此實(shí)際上聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯酯，經(jīng)過(guò)甲醇醇解去掉羧酸以后產(chǎn)生的。而醋酸乙烯的來(lái)源就是乙炔，之前我們所乙炔下游產(chǎn)品的時(shí)候就提到過(guò)這個(gè)問(wèn)題，乙炔可以與醋酸在醋酸鋅的催化下得到醋酸乙烯。

1931年德國(guó)就依靠自身豐富的乙炔資源合成了聚乙烯醇，聚乙烯醇性能接近棉花，因此又被稱為人造棉花。但是聚醋酸乙烯酯有一個(gè)非常尷尬的地方就是羥基太多，與水親和力太強(qiáng)，甚至能溶于熱水。這就導(dǎo)致了聚乙烯醇不適宜做織物，它最初的用途是外殼手術(shù)的縫合線。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，最好的思路就是利用某個(gè)化學(xué)反應(yīng)將醋酸乙烯酯中的羥基給反應(yīng)掉。到了1939年，日本京都大學(xué)開(kāi)發(fā)出來(lái)了縮醛化反應(yīng)工藝，就是利用甲醛與聚乙烯醇中的羥基進(jìn)行反應(yīng)縮合，最終得到了維綸。雖然縮醛化反應(yīng)可以消除分子鏈中的部分羥基，但維綸中依舊含有大量的羥基被保留，因此他是吸水性能最好的合成纖維，在化工中常常用于過(guò)濾布使用。

接下來(lái)我們來(lái)說(shuō)一說(shuō)滌綸，滌綸是目前產(chǎn)量最大使用最廣的合成纖維，其產(chǎn)量在六大綸中也能占到80%左右。之前我們說(shuō)過(guò)在尼龍的早期實(shí)驗(yàn)中，卡羅瑟斯曾經(jīng)嘗試過(guò)聚脂類纖維。但由于聚酯纖維容易水解，而熔點(diǎn)低，易溶于有機(jī)溶劑而沒(méi)有繼續(xù)下去。在這之后他的助手英國(guó)化學(xué)家溫菲爾德繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn) 。1939年溫菲爾德利用乙二醇和對(duì)苯二甲酸進(jìn)行縮合得到了滌綸。由于苯環(huán)被加入了分子鏈中，其抗水解性能和熔點(diǎn)都得到很大的提高。由于對(duì)苯二甲酸熔點(diǎn)過(guò)高，直接與乙二醇反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)固液反應(yīng)，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，滌綸的合成采用的是對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇進(jìn)行酯交換反應(yīng) 。
而對(duì)苯二甲酸二甲酯的來(lái)源則是對(duì)二甲苯，對(duì)二甲苯經(jīng)過(guò)氧化后生產(chǎn)對(duì)苯二甲酸，對(duì)苯二甲酸與甲醇酯化就可以得到對(duì)苯二甲酸二甲酯。而正是滌綸的出現(xiàn)使得對(duì)二甲苯成為了芳烴中需求量最大，價(jià)值最高的產(chǎn)品，特別是1955年，杜邦公司攻克了對(duì)二甲苯氧化工藝之后，滌綸的產(chǎn)量也得到了大規(guī)模的增長(zhǎng) 。滌綸具有良好的熱穩(wěn)定性，強(qiáng)度和耐沖擊力也比較高，但是吸濕性小。我國(guó)在60-80年代曾經(jīng)大量生產(chǎn)滌綸作為軍服，也就是我們所說(shuō)的“的確良” 。

1950年杜邦公司又實(shí)現(xiàn)了腈綸的工業(yè)化生產(chǎn) 。腈綸的手感和外觀都和羊毛類似因此也被稱為人造羊毛。腈綸的特點(diǎn)就是容易染色，而且抗日曬能力和耐熱性都非常強(qiáng) 。但缺點(diǎn)就是透氣性差，耐磨性不足容易起球。腈綸由丙烯腈聚合而成，在20實(shí)際60年代以前，丙烯腈主要依靠乙炔與HCN進(jìn)行加成制備，由于HCN有劇毒，生產(chǎn)成本高環(huán)境污染嚴(yán)重。到了1960年BP公司成功開(kāi)發(fā)出了丙烯氨氧化的過(guò)程，丙烯催化劑的作用下與氨氣與氧氣反應(yīng)生成丙烯腈。丙烯氨氧化催化劑有非常多種，屬于雜多酸催化劑，催化劑常含有Mo，Bi，F(xiàn)e，Sb等多種組分，例如最早被使用的Mo系催化劑（PBi9Mo12O52），這個(gè)反應(yīng)在470℃左右下進(jìn)行，這個(gè)反應(yīng)放熱比較強(qiáng)烈，而催化劑的適宜操作溫度范圍狹小，因此一般采用流化床進(jìn)行操作，利用高速通過(guò)的氣流，帶走反應(yīng)熱量。

合成纖維的出現(xiàn)終于使得人類實(shí)現(xiàn)了穿衣自由，在過(guò)去由于纖維產(chǎn)量少，即使人口數(shù)量小，對(duì)于古人來(lái)說(shuō)，衣服依舊是家里重要的資產(chǎn) 。但是到了今天，即使人口飛速增長(zhǎng)，每個(gè)人衣櫥里都會(huì)十幾件衣服，人類終于不要為穿什么發(fā)愁了。
【維倫和晴綸綸出現(xiàn) 晴綸百度百科】

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