卡罗瑟斯与尼龙

护去罗瑟那与尼龙成晓旭杨浩之尼龙又叫锦纶以非凡的分析和判断能力被同辈视为罕见的天才在,它是本世纪二十到三十年代,,??美国高分子化学家华莱士休姆卡罗瑟斯为首的一批美国科学家在美国杜,邦公司全力支持下花了十余年的时间才研制成功的,班级里不管哪一门学科他的成绩都名列前矛,,,在同班级的四位主修化学的同学中他最先完成博士论,文为了解决经济上的困难在大学最后两年中他,,一卡罗瑟斯发明的尼龙“是世界上第一种可以工业生产的合成纤维产品尼龙的发明开创了化学纤维生,产的新纪元从某种意义来说人类不再听天由命,,不得不挤出部分时间去帮助低年级同学补课卡罗瑟斯在学习和工作中表现得最突出的是独创精神还是二年级学生的时候他便独立着手研究有,也“”依靠大自然的恩赐而可以随心所欲地用机器生产,可供人类衣着用的纺织材料了如果说爱迪生发明电灯给人类带来了光明的话,那末卡罗瑟斯发明尼龙则给人类带来了温暖,机化学的价电子理论问题他利用塔科学院的优越条对当时流行的朗格缪尔理论进行了实验研究取,,件得了圆满的结果于是首次为《美国化学会志》写了,撰论文、、虽然有机化学结构理论在凯库勒布特列洛夫马尔科夫尼科夫等人的推动下已有很大的发展,但卡罗瑟斯更加丰富了这一理论也是在塔科学院读书的家世和早期教育年月日生于美国衣阿华的布卡罗瑟斯??灵顿他的父亲依尔休姆卡罗瑟斯早年曾在乡村中学教书,后来进入商界执教四十余年他的母亲玛“”论倍键文中不—有机化学电子理论适用时候他又发表了另一篇论文,仅精辟地论述了倍键的含义、灵顿他的父亲依尔中学教书、的范围倍键的电子特征,同时还从本质上解释了许多有机化合物的性质后来他还围绕结构理论这一论题发表了不少论文为了深造卡罗瑟斯在塔科毕业后又转入伊利诺,斯大学继续学习在这里他不久便取得了文科硕士,的学位并认识了当时正在伊利诺斯大学任教的化学,??丽伊华林娜麦克缪林酷爱音乐卡罗瑟斯从小,,受到音乐的熏陶对音乐特别感兴趣母亲不仅从小,在生活上给他无微不至的关怀而且也是他的启蒙老,师母亲的教诲使他形成了一种可爱的个性待人,,和气宽宏大量而且谦逊尊重别人从不装腔作势,,,虽然在大庭广众之中他总是沉默寡言但当你同他单,、?家后来任哈佛校长的罗杰斯亚当斯亚当斯独具慧眼认为这是一位很有发展前途的青年平常不仅,,对他严格要求而且给他创造了良好的学习条件后,,来还担任他的博士论文指导教师卡罗瑟斯选择的论、独接触时他却十分热情健谈,卡罗瑟斯年毕业于北部中学在中学时代,他对手工制作和运动特别感兴趣特别喜爱工具和机,械一类的东西尤其在实验方面花费了很多时间,,、文题目是《氧化铂铂黑对醛还原的催化作用及催化剂的中毒》虽然专门从事有机化学研究但他比任,何一位从事这方面工作的学者更精通物理化学,他总是从物理化学家的角度来思考和解决问题年,岁的卡罗瑟斯取得了博士学位成为伊利诺斯大,学的有机化学讲师年哈佛大学缺少一名有机化学讲师校,方决定在当地进行选拔很多人纷纷参加报考经过,,全面考察之后卡罗瑟斯中选了,在哈佛的两年中他,教过实验有机化学和结构化学等课程同时自编了元,素有机化学讲义并进行讲授比他年长三岁的同事,他的学习特点是上课前认真预习习惯于不完成作业,不休息而且事无巨细总是认真去做从不粗枝大叶,,父亲希望子承父业在中学毕业时便主张他报考,商界的学校年秋他以优异的成绩考取了首,都商业学院仅用一年时间便修完了会计和文书的全,部课程虽然成绩很好但对于商业庶务他并没有兴,趣却开始迷上了化学,年轻的有机化学家年月卡罗瑟斯考入密苏里州的塔科学院,攻读化学进入大学后他学习十分刻苦并显示出,,卷期确必康志?“后来任哈佛校长的詹姆斯科南特曾回忆说卡罗瑟斯在哈佛呆的时间虽然很短但他在研究工作中表,现出的高度独创精神是令人叹服的他不满足于有机,化学的常规解释总是寻根究底就在哈佛工作时,,’他已开始思考高分子物质的聚合及其结钩从大举到工厂年美国杜邦公司决定成立一个科研小组,,从事人工制丝的基础研究卡罗瑟斯受哈佛和伊利诺斯两所大学的联合推荐由大学转人杜邦公司的威尔,明顿实验室从事研究工作卡罗瑟斯为什么会到杜邦去呢原来在第一次世界大战后欧美各国市场上丝织品供应十分紧张尤,,其是当时妇女衣柜中必不可少的时髦物品长统丝袜虽然粘胶人造丝已发展到相当水平但这种人造丝仅,仅光泽与蚕丝相仿却不如蚕丝结实纤细而且原料依,,靠天然纤维素加工过程又十分繁杂产量有限因,,此要求增加蚕丝或某种代用品的供应量的压力很,大蚕丝用量最大的美国恰好战后一段时间和当时,主要蚕丝供应国日本的关系搞得很任致使美国一些,科学家连做梦也在想找到一种可与蚕丝匹敌的纤维一年才成立纤维丝公司的杜邦这时认为研,,究出一种能与蚕丝媲美的合成纤维已是刻不容缓的事因此下决心大量投资早就在思考合成高分子的,卡罗瑟斯一见杜邦愿意提供充足的资氮有可能实,现自己的理想便不顾大学同事的劝阻毅然放弃了,,在大学执教的前程于年离开哈佛到杜邦公司,参加工作杜邦已制定出研究新纤维的方案并决年,,定在特拉华州威尔明顿建立研究中心卡罗瑟斯一到任便被任命为有机化学研究小组的组长杜邦为了保证这项研究工作取得成果一开始就给他配备了一个,训练有素的化学家小组人员问题是解决了但从基础理论研究转入应用,科学研究幸好他是一个善于动试验规模必须扩大,手的人而且从中学时代起便一直保持着亲自动手制,作仪器和做实验的习惯因此他们很快就建立起了实,验室就在逐步完善实验设施的过程中研究工作已,经开展起来年实验室初具规模时便合成了,尼龙一‘高分子,卡瑟斯由大学到工厂这一行动看来十分平常罗,,吐心独运从十七世纪法国的卜翁由蜘蛛胶囊挤出粘液抽,成细丝制成世界上第一副人造丝手套到卡罗瑟斯,,研究尼龙这其间经历了将近年在这近,年中人们一直在向大自然这位杰出的设计师学习以,,蚕丝的结构作样板取对人工制丝进行着各种尝试,,得了重大的进展年发明了硝酸纤维年,①在粘胶纤维投入生产竹年德国发明了维尼纶,卡罗瑟斯研究尼龙这几年内美国和德国的一些科学,家也都在各显神通分别发明了维萦和佩采这是同,,尼龙差不多同时发明的两种含氛合成纤维但是这,两种纤维因为性能差和工艺过程复杂均未达到大规,模生产的程度卡罗瑟斯在总结前人经验的基础上另辟蹊径,,力从系统地研究缩聚理论入手首先他和希尔,在威尔明顿实验室里给小组规定了这样的任务即获得有关形成线形高分子化合物反应的基本,“理论并用这一理论指导设计出类似于天然蚕丝,,,分子结构的高分子化合物接着他又从缩聚理论的,角度出发明确提出必须先获得能形成酞胺键的化,,合物并把酸胺键高分子化于是他进一步设想,新,一纤维的结构应该是由小分子以尾尾形式连接而成,象夹报告纸用的回形针那样这个化学家小组对大量含胺基和狡基的有机化合物进行了筛选从几十种化合物中找到了理想的原料,己二酸和己二胺并在严格控制反应物配比相差,—不超过、反应程度超过,,的条件下进行缩合由于他们敢于打破有机合成的常规终于合成了意想,?但却是他创造奇迹的一个重要步异詹姆斯科南特中的高分子化合物并抽成了丝具体说来卡罗瑟,,“卡罗瑟斯到杜邦工作,但对整个化学事业来说回忆说大损失这虽然是哈佛的重却起着巨大的推动,,①这时的维尼纶由于未经缩醛化处理会溶解于水,’作用使用价值很低日本的樱田一郎等人克服了这一畏水的缺点,后年维尼龙才投入工业生产确袅余奋卷期,“”斯的设计也很简单就是利用己二酸有二个竣基,哎用表示敖基中间被四个碳原子用短划线表示,隔开记作己二胺中有二个胺基用,,一表示中间被六个碳原子隔开记作,,,一,当把这两种化合物混在一起加热时它们便缩合成具,有如下结构的高分子“”弟学会上作了关于聚合物和聚合理论的报告年他被选入美国国家科学院一直无暇顾及个人大事?的卡罗瑟斯这年才与海伦斯威特门结婚,、、、尼龙具有强度高耐磨弹性好不怕虫蛀等特点胜过以往人们使用过的很多纤维所以尼龙的,,发明不仅在纺织工业、而且在化学工业上都是举世瞩。,一一一一一一一一一一一目的成就。一二然而任何发明创造都不是一帆风顺的尽管他,右合成了预期的高分子而且也抽成了细丝但丝的,,强力不高没有使用价值是什么原因呢经过很长,时间的试验无数次的分析测定最后终于弄清楚了,,是缩聚过程中生成的水在作怪由于水的存在使缩,聚产生了相反的作用水解它妨碍了聚合反应的,—继续进行原因弄清之后卡罗瑟斯采用了一种补救,的办法即让聚合在低压下进行使反应生成的水蒸,,发掉聚合便可以不断地进行下去形成很长,,这样,的长链分子卡罗瑟斯制成了梦想中的新纤维它具年,有与蚕丝相似的光泽用它可以织成象丝绸一样轻盈,、美丽甚至比丝绸还要结实得多的丝织品卡罗瑟斯在杜邦公司的这段时间还发表了不少论文在其中的一些篇章中他不但深刻地阐述了缩聚,反应理论及反应历程同时还科学地把高分子化合物,分成缩聚物和加聚物两大类这种分类方法一直沿用,到今天关于缩聚反应理论及分类方法已由他的助,尼龙问世后首先以袜子的形式于年在美,国试销年月日尼龙袜在市场上敞开供,“应受到了广大顾客的欢迎在美国形成了一股尼,,”龙热以后在第二次世界大战的年月里尽管其,,他纤维的纺织品市场一度锐减但尼龙却一直保持着,开发初期那种旺盛的势头甚至美国空军还一度全部,收购用来制作降落伞和其他军需用品战后尼龙在,制袜业上全部取代了蚕丝卡罗瑟斯的成就得到了世界普遍的公认他被誉称为尼龙之父然而令人痛惜,的是他还未能见到自己的研究成果实现工业化生产,,便因劳累过度,过早的机能衰退而患病,于年月日谧然长逝年仅岁,尼龙的工业化不但归功于卡罗瑟斯为首的一大批科学家的展期月智才,而且也显示出杜邦公司的决策者的远见卓识杜邦原来是美国的一家火药公司但当,他们认识到开发新纤维的重要性时便对尼龙的开发,倾注了极大的热情从年杜邦决定成立人工制丝研究小组起到第一磅尼龙出来为止前后雇佣了,,、、、二百三十多名物理化学机械电气等方面的专家,、、手现美国斯坦福大学教授年度诺贝尔化学奖获得者弗洛利在《高分子化学原理》一书中作了全面的总结值得注意的是卡罗瑟斯和希尔在系统研究缩聚反应时年至年间还制成了脂肪族聚,于,“脂只不过他们认为尼龙更类似蚕丝才把聚醋束,,投资达万美元杜邦公司在普及推广和销售方面也经过了周密的计划,同时展开了大规模的广告运动,所以尼龙一上市便被抢购一空“这股尼龙热给杜邦公司带来了巨”大的利益”,之高阁但是这给后来英国的温菲尔德和狄克逊发明芳香族聚酣打下了基础温菲尔德等人在年利用卡罗瑟斯和希尔公布的资料发明了特丽纶我国称涤纶此外,,卡罗瑟斯还制成了睛纶当时称作纤维即今天杜,,邦公司生产的奥纶所以卡罗瑟斯不仅走通了生产尼龙之路而且,,走通了主要合成纤维品种生产的路正是由于他们独,树一帜的开创性工作才有今天绚丽多姿的化纤世界,然而,卡罗瑟斯也有过错误的见解如他在一篇文章中曾写道“事实证明在形成聚酞胺的条件下,,无论有无催化剂的存在,己内酞胺均不能聚合”但事实上就在他逝世的第二年德国的施拉克,,便用实验推翻了这一结论从而发明了尼,龙一,而尼龙一比尼龙一生产过程更简单,成本更低目前已成为几十种尼龙中产量最多的一个品种,尽管如此卡罗瑟斯的功迹仍然是不可磨灭的,尼龙热一年当卡罗瑟斯取得尼龙“研究成果时,,他已是《美国化学会志》主编和《有机合成》编副主就在同一年他参加了世界性的学术活动在伦敦法拉,,正页文献〔〕为卷期应〔〕鲁纳布著上海师范大学外国教育研究室,译《教育过程》上海人民出版社,,卷期确舞余奋

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