克罗斯和比万共同创制粘胶纤维？

多种人造纤维诞生谈到纤维，首先不能和纤维素混用，二者只差一字，但意义完全不同。纤维是指一种细长的物质，它是对物质的形状而言的。而纤维素是一种有机化合物，它跟淀粉、蔗糖、葡萄糖等同属碳水化合物。纤维有天然存在的，也有人工制得的。因此纤维又分成天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维根据来源不同又分成动物纤维、植物纤维和矿物纤维。动物纤维指羊毛、蚕丝等，它们的主要化学成分是蛋白质，跟纤维素毫不相关；植物纤维指棉、麻等，它们的主要化学成分是纤维素，棉纤维一般含纤维素90%以上；矿物纤维指石棉等，它们的主要化学成分是含镁的硅酸盐（mg3ca（sio3）4），也跟纤维素无关。化学纤维又分成人造纤维和合成纤维。用含纤维素的天然植物纤维经过化学加工制成的纤维，叫人造纤维，如人造棉，这种纤维比天然植物纤维耐用，可以用来纺织。用天然的沙子（主要成分是二氧化硅sio2）和碳酸钠（na2co3）等作原料，制成熔融的玻璃后拉成丝，得到玻璃纤维，这也可以看成是一种人造纤维，跟纤维素也无关。合成纤维是用煤、石油等加工得到的基本原料合成的，这些原料经过一系列化学反应合成高分子化合物，然后抽成丝，如尼龙、的确良等是合成纤维的纺品，也跟纤维素毫无关系。天然纤维素的研究是从19世纪30年代几位法国化学家开始的。他们是布拉康诺（henri braconnot，1781-1855）、珀卢兹（theophile jules pelouze，1807-1867）和帕扬（anselme payen，1795-1871）等人。布拉康诺在1833年将**作用于淀粉，得到**性的**淀粉，称为西洛依丁（xyloidine）。这一法文词来自希腊文xyloeides，是木材的意思。当时认为淀粉和木材中的纤维素是同分异构体，因西洛依丁也可译成木**。接着1838年珀卢兹将**作用于纸张、亚麻、棉花等，得到一种易燃易爆的物质，认为与西洛依丁是同一物质。帕扬在1839年首先应用cellulose这一词表示纤维素，源出法文cellule（细胞），英文引用了法文这一词。到1816年，德国化学家舍恩拜因（chr**tian friedrich schonbein，1799-1868）将**和硫酸**作用于棉花，制得**纤维素，确定它的易燃性和**性。他将**纤维素的生产专利卖给英国一家公司生产。1847年7月产品**，毁坏了一座工厂，死亡21人，引起英国化学家埃布尔（frederick augustus abel，1827-1902）对这种易燃易爆物的研究。1865年埃布尔将这一物质切碎并在碱液中洗涤，干燥后成为稳定而安全的物质。由此化学家们确定，这种物质的氮含量在12.5%~13.6%时是一种**性物质，称为高氮**纤维素（guncotton）或**；氮含量在10.0%~12.5%时只是一种易燃物质，不**，称为低氮**纤维素（pyroxylin）或胶棉。1855年瑞士人奥德马（george audemars）将桑树叶洗净并漂白后用**处理，溶解在**和乙醇的混合液中，添加少量天然橡胶乳胶，制成粘稠液体，用针牵拉在空气中干燥成纤维。这正是利用**纤维素制造人造纤维。桑树叶中含有纤维素，经**处理后形成**纤维素，溶于**和乙醇的混合溶剂中。1857年英国人休斯（e．j．hughes）将树胶、淀粉、树脂等物质调成粘稠液体，然后牵拉液体在空气中干燥成纤维。这看来是模仿蚕吐出粘稠液体在空气中干燥成丝，留给后人启示。虽然他们仅仅是试验性的，但毕竟出现了最早的人造纤维。1883-1884年间，英国发明家斯万（joseph wilson swan，1828-1911）将**纤维素溶解在醋酸中，再将溶液通过小孔施压，喷进含有甲醇的**液体中凝固，再用硫化铵（（nh4）2s）脱硝，干燥后成纤维，在1885年1月伦敦举行的化学工业协会上展出，稍后同年由他的妻子用钩针将这种纤维钩织成花边、饰带在伦敦举行的发明展览会上标明“人造丝”展出。这可能是最早的人造纤维织品。在英国出现人造纤维的同时，1884年法国人德夏尔多内（count hilaire de chardonnet,1839-1924）在法国也取得成功。他将低氮**纤维素（34）溶解在**和乙醇的混合溶液中通过小孔挤压进冷水浴中成丝，干燥后成为具有光泽的纤维。他在1885年取得专利，1889年在首届巴黎展览会上将产品展出，获得大奖。1891年他在法国东部城市贝桑松（besancon）建厂，日产约50千克，1907年增加到2000千克，成为全世界第一家人造纤维工厂。德夏尔多内曾学习土木工程学，后跟从法国化学家、微生物学家巴斯德研究蚕病，引发了人造纤维的兴趣。由于这种人造纤维发出的光泽像日光的射线，曾被命名为rayon（ray——射线），我们将它译成嫘萦，泛指合成纤维，以代替含意不明确的人造丝。这一译名中的“嫘”表示我国传说中的嫘祖，是黄帝的正妃、养蚕抽丝的创造人；“萦”是缠绕的意思，具有丝的含意。但是由于这种人造纤维有易燃性，穿着它纺织的衣服容易引火烧身，穿着时有恐惧感。据日本山田真一编著的《世界发明史话》（王国文等译，专利文献出版社，1980年）中论述：在一次宴会上，一位妇女穿着这种人造纤维的服装，到会的人们对这种服装的美丽瞠目而视。正当这位妇女得意的时候，吸烟的火星碰到她的衣服上，瞬间服装燃烧起来。当应呼救声慌乱赶来营救的人们考虑如何处理时，她已经被烈火包围死去。由于**纤维素制成的这种人造纤维具有易燃性，而且成本高，因而不可能发展成纺织纤维。1857年瑞士化学家施韦策（mattias eduard schweizer，1818-1860）发现纤维素溶解在氢氧化铜的**中，形成纤维素铜氨络合物，为人造纤维开辟了另一条道路。到1897年，德国维尔茨堡（würzburg）大学化学教授鲍里（hermann pauly）将这种纤维素的铜**喷射到稀硫酸凝固浴中，再进一步用碱分离，使纤维素再生出来，取得专利george b．kauffman，eduard schweizer．the unknown chem**tand h** well-known reagent．journal of chemical education,1984,61（12）。。1901年德国人贝姆柏格（j．p．bemberg）在德国纺织中心城市巴曼（barman）建厂大规模生产，随后在英国、美国、意大利先后建厂，商名曾命名为贝姆丝（bemsilkie）。这种铜氨人造纤维在德文中曾被称为gianzstoff，是“光辉的材料”的意思，因为这种铜氨人造纤维极细，适宜制造高级织物，因此铜氨人造纤维的生产出现过一段黄金时期。但是由于原料是短棉绒，需要消耗大量的铜、氨，成本昂贵，活跃了大约20年后被质量好和价格便宜的粘胶人造纤维取代。粘胶人造纤维是英国化学家克罗斯（charles frederick cross，1855-1935）和比万（edwand john bevan，1856-1921）在1892年共同创造的，是先用碱处理纤维素以增加纤维素的反应能力，然后与**反应，生成纤维素黄原酸钠溶液，是一种金黄色粘稠溶液，粘度很大，因而称为粘胶。将此粘胶经喷丝头压入硫酸锌的硫酸溶液凝固浴中，纤维素再生析出，因此此人造纤维素称为粘胶纤维。粘胶人造纤维的生产过程分为三部分，可以用化学式表示如下：图34-1是制造粘胶纤维的一幅漫画，画中的“v**cose”英文词即“粘胶液”、“粘胶纤维”。粘胶人造纤维以用木材制造的纤维素浆粕为原料，大大扩大了原料来源，降低了生产成本，因而蓬勃发展起来，1905年在英国开始工业生产，此后欧洲各国、美国、日本也纷纷建厂生产。粘胶纤维的长丝多用于丝绸工业中，纺织成线绨被面和美丽绸衬里等，粘胶短纤维是毛毯、大衣呢的纺织原料。轮胎里的帘子线也是粘胶纤维纺织成的。1908年克罗斯还将粘胶液挤压通过狭缝，制成透明光滑的薄片，投放市场，商品名赛璐玢（cellophane），即玻璃纸。还有一种人造纤维，是醋酸纤维素。1865年法国化学家舒岑贝格尔（paul schutzenberger，1829-1897）发现纤维素的乙酰化作用，将纯净的纤维素和无水醋酸在密闭容器中加热到130~140℃，1~2小时后得到三醋酸纤维素。还是克罗斯和比万研究了它，试图将三醋酸纤维素投入工业生产。1894年发现纤维素乙酰化作用可以在硫酸或**存在下在大气压下进行，但是生成的三醋酸纤维素只能溶解在昂贵且有毒的**中，妨碍了它的工业生产。到1905年，美国化学家米尔斯（g．w．miles）将三醋酸纤维素用稀酸进行局部水解，生成二醋酸纤维素，能溶解在无毒且较廉价的**中，这才为大量工业生产提供了条件，先将它溶解在**中制成浆胶，然后进行喷丝或制成薄膜。1910年瑞士两位化学家卡米尔?德雷富斯（camille dreyfus，1879—？）和亨利?德雷富斯（henry dreyfus，1882-1944）兄弟在巴塞尔（basel）建厂生产醋酸纤维素纤维和薄膜，1916年应英国**请求，在英国建立西兰里斯公司（brit**h cleanese ltd。）。西兰里斯成为醋酸纤维素产品的商品名称。他们在1918年又应美国**请求，在美国建厂生产。他们兄弟俩推广了醋酸纤维素的生产。醋酸纤维素不同于**纤维素，不易着火，制成的纤维素手感柔软，类似真丝，在丝绸工业中很受欢迎。在第一次世界大战期间，醋酸纤维素纤维成为飞机机翼防雨而坚挺的纺织材料。到20世纪20年代，注射模塑技术发展，醋酸纤维素又成为热塑性塑料的模塑材料，它一出世就取代了**纤维素制造的照相胶卷。醋酸纤维素还有一种选择性过滤能力，能滤出烟气中的**等有毒物质，而**的吸收率很低，一般吸烟者对含**过低的**是不感兴趣的，这样，醋酸纤维素成为**过滤嘴的制造材料。生产醋酸纤维素的原料主要是纸浆粕、冰醋酸、醋酐、**等，来源比较丰富，所以它在人造纤维中成为仅次于粘胶纤维的第二大品种。在人造纤维中还有一种蛋白质纤维。羊毛就是一种天然的蛋白质（角蛋白）纤维，很早就被人们用作纺织原料。但是羊毛织物有两个缺点：一是洗涤时缀缩；二是易遭蠧虫、甲虫的蛀蚀。人造蛋白质纤维的织物在洗涤时就不会缀缩，不过也会遭虫蛀。早在1935年，意大利科技工作者费雷蒂（a．ferretti）从牛乳中提取乳酪，制成类似羊毛的柔软纤维，1939年生产了1200吨，商品名拉尼塔尔（lanital），来自拉丁文lana（羊毛）。同一个时期，美国大西洋研究协会（atlantic research associates）研究人员阿特伍德（franc** c．atwood，1893—？）从玉蜀黍中提取的蛋白质，制成蛋白质纤维，投入工业生产，商品名维卡拉（vicara）。早在1935年，英国里兹（needs）大学化学教授阿斯特伯里（w．t．astbury）和奇布拉尔（a．c．chibnall）研究从落花生榨油后留下的残渣中提取蛋白质制造纤维，建厂生产，商品名阿迪尔（ardil）。还有人从大豆中提取蛋白质制造纤维的。但是多年来人造蛋白质纤维工业没有得到重大发展，主要由于用一般方法制备的蛋白质纤维的机械强度较低，不容易制成高质量的纤维。把牛乳、大豆、花生、玉蜀黍等所含的蛋白质制成纤维，有人认为得不偿失，因为蛋白质也是优良的富有营养的食物。 20210311