第四十一章向自然挑战
合成纤维的发明
人口膨胀，地球环境、资源经历了多方严峻考验。合成纤维的发明，有力地缓解了这种危机
，为人类造福无穷。
粮棉争地另辟蹊径
全球人口急剧膨胀，“温饱”问题向人类挑战，但是，从传统的角度看，“温”与“饱”之
间又存在着深刻的矛盾。棉花1年只能收获1次，1亩棉田最多不过收一二百斤。要多种，必
然形成粮棉争地的局面。其他天然纤维——羊毛、亚麻、蚕丝的生产，同样受到场地和产量
限制，所以必须另辟蹊径。
科学家们通过长期的观察，发现了蚕儿吐丝的三个步骤：首先是肚子里形成某种黏液；接着
把这种黏液从它的小口中吐出，并在空气中凝固成丝；最后把丝牵引卷绕成蚕茧。于是从19
世纪中期开始，人们进行了对蚕儿吐丝的模拟。
1855年，法国人奥德马尔先把硝化纤维溶解在乙醚—乙醇混合液中，然后将这种黏液用毛细
针管挤出，待溶剂蒸发后，就制得了世界第一种人造丝。 接着，“铜氨”、“黏胶”、“
醋酯”等人造丝相继问世。它们的共同特点是，原料都采用棉绒、木浆等含有高分子化合物
——纤维素结构的农副产品
由于人造丝既在一定程度上仍受到天然资源的制约，又在性能上存在着诸多缺点，因而从20
世纪初开始，人造丝就向“合成”方向发展。也就是说，合成纤维中的纤维结构是通过化
学合成方法形成而不再依靠天然纤维中的纤维素。
1913年德国化学家克拉特首先开始研制合成纤维。他以乙炔为原料，与氯化氢反应生成
氯乙烯，并用汞作催化剂，进一步产生聚氯乙烯树脂。这种高分子化合物溶解在加热的氯苯
中，再通过丙酮的水溶液凝固。用这种“湿法纺丝”工艺制得的合成纤维 ，应该说是世
界上最早出现的一种合成纤维。但是，由于当时的原料乙炔价格昂贵，氯苯与汞又有较大的
毒性，加上纤维本身存在着耐热性差、强度低等弱点，因而未能形成工业化生产。
尼龙问世巧夺天工
1927年，美国最大的化学公司——杜邦公司决定拨出巨额经费，聘请才华出众的青年化学家
卡罗瑟斯为实验室负责人，以推动高分子化学的基础研究。他和助手希尔着手用二元醇和二
酸进行“缩聚反应”。希尔发现在烧杯中生成一层厚厚的糨糊状物，他从杯中取出玻璃棒时
，棒上挂上很长的糨糊状细丝。这种细丝冷却时不但很快固化，而且富有弹性和光泽，也
就是说具有可纺性。卡罗瑟斯敏锐地意识到，这种“聚酯”物质可以制成合成纤维 。但是
，由于它的软化温度比较低，还不符合加工生产的要求。在以后4年的时间内，卡罗瑟斯领
导的研究小组进行了数千次化学实验，制备出多种高分子化合物，但仍未获得突破性的进展
。
最后，卡罗瑟斯决定改用己二酸和己二胺作原料，通过缩聚反应产生“聚酰胺”。与上述聚
酯一样，聚酰胺也能在熔融状态下拉成细丝。在拉伸前，长链分子是不规则的，但在冷拉伸
后，它的分子会沿着纤维的轴平行排列。另一个重大进展是这种纤维的软化点已符合纺丝
工艺的要求。
卡罗瑟斯把他的发明称为“尼龙66”。其中第一个“6”表示己二酸中有6个碳原子，第2个
“6”表示己二胺中也有6个碳原子。1938年，杜邦公司建成第一座生产尼龙66的工厂。所
以，用工业化和商品化的标准衡量，尼龙66是最早问世的具有实用价值的一种合成纤维。令
人惋惜的是，在此前一年，卡罗瑟斯在提出最后一份专利申请
报告之后几个星期，就于1937年4月因积劳成疾而去世，年仅41岁。
1938年，公司建成了一座中间试验装置来制造尼龙66。同年发动广告攻势，主题是“用煤、
气和水制成的纤维，像钢丝一样结实，像蛛网一样纤细，那就是光泽美丽的尼龙丝”。1939
年，杜邦开始大规模生产尼龙。1940年尼龙袜上市，人们像潮水一般涌向柜台，4天内400万
双袜子就销售一空。这年，杜邦共售出了6400万双尼龙袜，大发利市。
杜邦公司投入了巨额资金到尼龙的研制和工业化生产中去。据估计，杜邦公司从开展聚合物
基础研究到工业化生产尼龙，历时11年，耗资2 200万美元，其中研究投资100万美元，设
备投资2 100万美元。这是一笔巨大的投资，但它带来的回报也是十分可喜的。1963年，尼
龙的销售额就已达到投资的10倍。
第二次世界大战期间，美军买断了所有的尼龙制品。尼龙用于制造降落伞、滑翔机拖绳、飞
机轮胎帘子线等战略物资，为盟军赢得战争胜利，贡献巨大。
直至1953年，杜邦一直垄断尼龙的生产。此后，一些美国化工企业获得杜邦公司的许可，开
始生产尼龙。现在杜邦公司的尼龙产品有1 000多种，尼龙的问世，不仅是化学工业和纺织
工业的划时代事件，也是科学技术产业化的典范，有着重大的意义。
姹紫嫣红大放异彩
尼龙66在世界各国有不同的商品名称：美国——耐纶，苏联——卡普隆，日本——阿美纶
，德国——贝纶，中国——锦纶66(为纪念在锦西化工厂首制成功)。还有锦纶6、锦纶101都
同出一门——聚酰胺纤维。
锦纶具有诸多优越性能。首先，它是所有天然纤维和化学纤维中的耐磨冠军，曾经做过这样
颇有说服力的化验：一个人一只脚穿锦纶袜，另一只脚穿棉线袜，结果棉线袜穿破了3只，
而那只锦纶袜还未破。其次，它是纤维中的“大力士”。一根手指那么粗的锦纶强度就可以
吊起
一辆满载货物的解放牌大卡车。再次，锦纶弹性回复率高，耐疲劳性能好。所以锦纶除在民
用纺织品中深受宠爱外，在工业上的用途也十分广泛。锦纶做的帘子线，可以减轻轮胎的重
量，节约橡胶的用量。锦纶鬃丝编织的鱼网，既结实、耐磨，又无色透明，不但使用寿命长
，而且可以提高捕鱼量。登山运动员攀登世界高峰过程中，身穿的登山服和使用的登山索也
都是由锦纶制成的。在国防上，降落伞同样取材于锦纶。
对高分子化合物的理论研究，随着合成纤维的发展也在加紧进行。其中后来荣获诺贝尔奖的
德国化学家施陶丁格最负盛名。在他的理论指导下，另外两位科学家温费尔德和狄克逊共同
研究了卡罗瑟斯当初利用缩聚反应制备聚醇纤维失败的原因。他们认为，如果改用对苯二
甲酸和乙二酯做原料进行缩聚反应，那么由于生成生物——聚对苯二甲酸乙二酯的分子对称
性，因而一定是一种结晶物质。实践证明了他们的推断，其熔点达到
了250℃的可纺要求。于是，聚酯纤维于20世纪50年代初首先在英国以“特丽纶”的名称
，登上合成纤维的舞台(后来美国、香港称“达克纶”，我国称为“涤纶”、“的确良”)，
它最大的特点是保型性和抗皱性特别好，做成衣物挺括不皱，外形美观。由于涤纶的耐冲击
强度要比锦纶强4倍，因而目前已有取代锦纶做轮胎帘子线的趋势。
世界上最早出现的合成纤维——氯纶，尽管当年由于原材料供应稀缺以及耐热性等方面存在
一些问题，未能及时实现工业化，但是与其他合成纤维相比，它又具有不易燃和对酸、碱、
氧化剂、还原剂的高度稳定性的明显优势，因而并没有被科学家们遗忘。随着化学、石油工
业的发展和生产工艺的改进，氯纶终于从20世纪40年代开始分别在德国(称为“配采鸟”)和
法国(称为“罗维尔”)步入合成纤维的大军(我国曾一度称为滇纶)。氯纶由于保暖性好，容
易带静电，因而做贴身穿的内衣，对关节炎患者有一定辅助疗效。加上它难燃，特别适宜做
家具覆盖织物、地毯、老人及儿童的衣服等。在工业上，氯纶做的导火线外壳，可以确保矿
井的安全生产；用它做的防尘口罩的阻尘率也远比棉纱布口罩高。
1933年起，德国著名化学家赖恩开始研制一种能够代替稀缺的羊毛的合成纤维。赖恩在
研究合成橡胶时注意到一种叫丙烯腈的原料。这是一种十分牢固的树脂。为了找到一种能够
溶解它的溶剂，赖恩足足干了三年，最后找到了二甲基甲酞胺，它可以使丙烯腈树脂溶解，
并且通过喷嘴将其挤压成丝。接着，他又做了很多实验，从头到尾整整花了17年，一种人造
羊毛——腈纶终于诞生了。它蓬松卷曲而柔软，弹性不亚于羊毛，但比羊毛质轻，强度和
保暖性也优于羊毛，耐晒性更佳，而且不怕虫蛀。
以假乱真造福人类
合成纤维由于原料来源丰富(主要是石油、天然气、煤、石灰石等)，特别是节约大量耕地，
据估算，一个年产10万吨合成纤维的工厂，占地不到300亩，但其年产量却相当于500万亩棉
田，因而发展前景不可估量。当然，目前的合成纤维与天然纤维相比，性能上也存在一些缺
。科学家们除了采取混纺的方法互相取长补短外，更进一步进行合成纤维的“仿生化”研究
。例如，蚕丝所以能闪闪发光，是因为其横截面呈三角形，科学家们由此得到启迪，并在腈
纶中加入少量锦纶或涤纶的这种三角形“异形纤维”，就开发出了腈纶膨体闪光细绒及闪光
膨体纱等新产品；又如将两种或两种以上的合成纤维成分，按照不同的方式“变性”处理而
构成“复合纤维”，从而达到仿棉、仿麻、仿毛、仿皮的“以假乱真”的效果。此外，一系
列防缩、防水、防燃、防污、防静电、防抽丝等特种处理也已经开始采用，使合成纤维走向
高档化，从而大大提高了产品“附加值”，增加了产品的舒适性和卫生性。
合成纤维的发明，给人类的衣着带来了革命性的变化，同时，也改善了人类的生活质量。
