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化工史话 79：涤纶，维伦和晴纶纶出现，合成纤维大发展
自从尼龙出现后，从上世纪40年代开始合成纤维也进入了黄金年代，一大批新型合成纤维被开发出来，其中最重要的就是涤纶，维伦和腈纶，它们与上一期介绍过的氯纶，锦纶和丙纶一起被称为六大纶。它们占据了合成纤维产量的95%以上。
在这之中首先出现的是聚乙烯醇缩甲醛纤维也就是维纶。在介绍维纶前我们首先来说一下聚乙烯醇，聚乙烯醇虽然结构式上可以看作乙烯醇的聚合物。但从化学角度上来看由于醛醇互变的原因，乙烯醇其实是不存在的。因此实际上聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯酯，经过甲醇醇解去掉羧酸以后产生的。而醋酸乙烯的来源就是乙炔，之前我们所乙炔下游产品的时候就提到过这个问题，乙炔可以与醋酸在醋酸锌的催化下得到醋酸乙烯。

1931年德国就依靠自身丰富的乙炔资源合成了聚乙烯醇，聚乙烯醇性能接近棉花，因此又被称为人造棉花。但是聚醋酸乙烯酯有一个非常尴尬的地方就是羟基太多，与水亲和力太强，甚至能溶于热水。这就导致了聚乙烯醇不适宜做织物，它最初的用途是外壳手术的缝合线。
为了解决这个问题，最好的思路就是利用某个化学反应将醋酸乙烯酯中的羟基给反应掉。到了1939年，日本京都大学开发出来了缩醛化反应工艺，就是利用甲醛与聚乙烯醇中的羟基进行反应缩合，最终得到了维纶。虽然缩醛化反应可以消除分子链中的部分羟基，但维纶中依旧含有大量的羟基被保留，因此他是吸水性能最好的合成纤维，在化工中常常用于过滤布使用。

接下来我们来说一说涤纶，涤纶是目前产量最大使用最广的合成纤维，其产量在六大纶中也能占到80%左右。之前我们说过在尼龙的早期实验中，卡罗瑟斯曾经尝试过聚脂类纤维。但由于聚酯纤维容易水解，而熔点低，易溶于有机溶剂而没有继续下去。在这之后他的助手英国化学家温菲尔德继续对其进行了改进。1939年温菲尔德利用乙二醇和对苯二甲酸进行缩合得到了涤纶。由于苯环被加入了分子链中，其抗水解性能和熔点都得到很大的提高。由于对苯二甲酸熔点过高，直接与乙二醇反应实际上是一个固液反应，因此在实际生产中，涤纶的合成采用的是对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换反应。
而对苯二甲酸二甲酯的来源则是对二甲苯，对二甲苯经过氧化后生产对苯二甲酸，对苯二甲酸与甲醇酯化就可以得到对苯二甲酸二甲酯。而正是涤纶的出现使得对二甲苯成为了芳烃中需求量最大，价值最高的产品，特别是1955年，杜邦公司攻克了对二甲苯氧化工艺之后，涤纶的产量也得到了大规模的增长。涤纶具有良好的热稳定性，强度和耐冲击力也比较高，但是吸湿性小。我国在60-80年代曾经大量生产涤纶作为军服，也就是我们所说的“的确良” 。

1950年杜邦公司又实现了腈纶的工业化生产。腈纶的手感和外观都和羊毛类似因此也被称为人造羊毛。腈纶的特点就是容易染色，而且抗日晒能力和耐热性都非常强。但缺点就是透气性差，耐磨性不足容易起球。腈纶由丙烯腈聚合而成，在20实际60年代以前，丙烯腈主要依靠乙炔与HCN进行加成制备，由于HCN有剧毒，生产成本高环境污染严重。到了1960年BP公司成功开发出了丙烯氨氧化的过程，丙烯催化剂的作用下与氨气与氧气反应生成丙烯腈。丙烯氨氧化催化剂有非常多种，属于杂多酸催化剂，催化剂常含有Mo，Bi，Fe，Sb等多种组分，例如最早被使用的Mo系催化剂（PBi9Mo12O52），这个反应在470℃左右下进行，这个反应放热比较强烈，而催化剂的适宜操作温度范围狭小，因此一般采用流化床进行操作，利用高速通过的气流，带走反应热量。

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