天然纖維、橡膠的發展歷史
作者:訪客發布時間:2021-09-11分類:塑料制品瀏覽:92
1.天然纖維是自然界原有的或經人工培植的植物上、人工飼養的動物上直接取得的紡織纖維,是紡織工業的重要材料來源。人類使用天然纖維的歷史可以追溯到遠古時代,據中國科學技術史記載,我國于4000-5000年前已出現蠶絲及麻類織物,3000年前出現毛布,2000年前出現棉類織物。天然界除棉花、麻類外,樹木、草類也大量生長著纖維素高分子,然而樹木、草類生長的纖維素,不是呈長纖維狀態存在,不能直接當作纖維來應用。將這些天然纖維素高分子經過化學處理,不改變它的化學結構,僅僅改變天然纖維素的物理結構,從而制造出來可以作為纖維應用的而且性能更好的纖維素纖維,這個技術稱為人造纖維技術。人造纖維是化學纖維的一種,合成纖維是化學纖維的另一種。目前的人造纖維僅有“粘膠絲”(稱人造棉)一個種類,它的化學成份是纖維素高分子。 以造紙漿粕的纖維素高分子為原料的 “人造纖維”最早出現于19世紀未葉,1890年出現了將纖維素分子硝化改性后溶于乙醇或乙醚做成溶液,而后經噴絲板擠出成絲,在凝固浴中凝固成型的濕法紡絲“人造纖維”技術。1905年進一步改進成將纖維素分子直接溶于堿性二硫化碳溶液,然后再濕法紡絲的技術,這種纖維稱為粘膠絲。之后又出現銅氨溶液技術。以二硫化碳為溶劑的紡絲技術和銅氨溶液技術一直應用到上世紀60~70年代,后因所用溶劑的環境污染問題,而漸漸被淘汰。上世紀80年代初,歐洲出現了可溶解纖維素高分子的“N-甲基嗎啉氮氧化合物”的新溶劑,這種溶劑無毒而且可以回收,因此出現了對環境無污染的“綠色粘膠絲”新工藝(Lyocell)的研發,并于90年代初工業化。我國的綠色粘膠絲技術(Lyocell),從2000年起開始逐步產業化。
2.天然橡膠發現很早,考古發掘表明,遠在11世紀,南美洲人民就已使用橡膠球做游戲和祭品。1493年,意大利航海家哥倫布第二次航行探險到美洲時,看到印第安人手拿一種黑色的球在玩,球落在地上彈的很高,它是由從樹中取出的乳汁制成的。此后,西班牙和葡萄牙在征服黑西哥和南美洲的過程中,將橡膠知識陸續帶到了歐洲。
進入18 世紀,法國連續派遣科學考察隊奔赴南美洲。1736 年法國科學家康達明(Charles de Condamine)參加了南美洲科學考察隊,從秘魯將一些橡膠制品及記載橡膠樹的有關資料帶回法國,出版了《南美洲內地旅行紀略》。該書詳述了橡膠樹的產地、當地居民采集膠乳的方法和利用橡膠制成壺和鞋的過程,引起了人們的重視。
1768年,法國人麥加(P. J. Macquer)發現可用溶劑軟化橡膠,制成醫療用品和軟管。1770年,英國化學家J.普里斯特利發現橡膠可用來擦去鉛筆字跡,當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞一直沿用至今。1828年英國人馬琴托士(C. Mackintosh)用膠乳制成防雨布,但制品熱天發粘,冷天變脆,質量很差。
天然橡膠的工業研究和應用始于19世紀初。1819年蘇格蘭化學家馬金托希發現橡膠能被煤焦油溶解,此后人們開始把橡膠用煤焦油、松節油等溶解,制造防水布。從此,世界上第一個橡膠工廠于1820年在英國哥拉斯格(GLASGOW)建立。為使橡膠便于加工,1826年漢考克(Hancock)發明了用機械使天然橡膠獲得塑性的方法。1839年美國人固特異(Charles Goodyear)發明了橡膠的硫化法,解決了生膠變粘發脆問題,使橡膠具有較高的彈性和韌性,橡膠才真正進入工業實用階段。因此,天然橡膠才成為重要的工業原料,橡膠的需要量亦隨之急劇上升。
在19世紀80年代西方國家的第二次產業革命過程中,1888年英國醫生鄧錄普(Dunlop)發明了充氣輪胎。隨著橡膠用途的開發,英國政府考慮到巴西野生橡膠樹生產的橡膠終究不能滿足工業的需要,決定在遠東建立人工栽培橡膠樹的基地。1876年英國人魏克漢(H. A. Wickham)把橡膠樹的種子和幼苗從巴西運回倫敦皇家植物園邱園(Kew Garden)繁殖,然后將培育的橡膠苗運往錫蘭(即現在的斯里蘭卡)、馬來亞、印度尼西亞等地種植均獲成功,至此完成了將野生的橡膠樹變成人工栽培種植的十分艱難的工作。
此后,馬來西亞、斯里蘭卡、印度尼西亞擴種建立膠園。1887年,新加坡植物園主任芮德勒(H. N. Ridley)發明了不傷橡膠樹形成層組織的在原割口上重復切割的連續割膠法,糾正了橡膠樹原產地用斧頭砍樹取膠因而傷樹、不能持久產膠的舊方法,使橡膠樹能幾十年連續割膠。
1904年,云南省德宏傣族景頗族自治州的土司刀印生由日本返國,途經新加坡(馬來西亞的一個州,1965年8月9日獨立)時,購買膠苗8000多株,帶回國種植于北緯24度50分、海拔960米的云南省盈江縣新城鳳凰山東南坡,從此開始了中國的橡膠種植歷史。 1888年英國人J.B.鄧錄普制造出第一條充氣自行車胎。1895年第一條充氣汽車輪胎問世。不久,汽車輪胎開始了商品生產。為了改進輪胎及其他橡膠制品的使用性能,1893年J.F.帕爾默將簾布(見簾子線)用于自行車胎。1900年簾布開始在汽車輪胎上應用。1906年,美國人G.厄諾拉格用苯胺作硫化促進劑。1912年S.C.莫特發現了炭黑的補強效果。不久,防老劑也應用于橡膠加工。1916年F.H.班伯里提出了橡膠密煉機(見塑煉)專利,橡膠加工機械相應得到了完善和發展。橡膠加工技術在這一時期中有了很大的進步。
隨著橡膠工業的迅速發展,原用野生的天然橡膠在性能和產量方面已不能滿足需要,19世紀中后期開始了天然橡膠的人工栽培。到20世紀20~30年代人工栽培的天然橡膠已經逐步取代野生橡膠,成為天然橡膠的主要來源。第一次世界大戰期間,由于天然橡膠供不應求,德國開始了甲基橡膠的小批量生產,主要用于制造硬質橡膠制品。這種合成橡膠質次價高,戰后即停止了生產。30年代開始了合成橡膠商品化的生產,聚丁二烯橡膠(即丁鈉橡膠)、氯丁橡膠、丁苯橡膠、 丁腈橡膠、丁基橡膠等相繼投產。在第二次世界大戰期間,由于對戰略物資的需求,合成橡膠及與戰爭相關的橡膠制品如汽車輪胎、飛機輪胎、各種軍車用輪胎的生產均得到了很大的發展。
繁榮時期 第二次世界大戰以后,發達國家中的汽車等工業蓬勃興起,推動了世界橡膠工業的大發展。1943年鋼絲簾布輪胎問世,1948年,法國米什林公司試制成功子午線輪胎。同年,無內胎輪胎也問世。20世紀60年代開發的熱塑性橡膠,無需化學硫化,而采用熱塑性塑料的加工方法成形。1953年有規立構合成橡膠研制成功。1956年,有規立構合成橡膠開始在輪胎中應用,在一定程度上可代替部分天然橡膠使用。1965年,熱塑性橡膠開始應用于膠鞋及膠粘劑。1970年,首批澆注輪胎(用聚氨酯橡膠)誕生。1972年,芳綸簾子線開始投產。這一系列重大的技術突破,為橡膠工業的大發展提供了原料和技術基礎。70年代初期,橡膠加工及橡膠合成的生產技術達到了空前未有的高度。從橡膠的耗量看,1950年世界耗膠量為2.3Mt,1973年達到了10.89Mt。1950年世界輪胎總產量為1.4億套,而1973年猛增到6.5億套。其他各類橡膠制品的生產量在 70年代初期都達到了很高的水平。這是世界橡膠工業發展速度最快的時期。
穩定發展時期 70年代中期,石油漲價,嚴重沖擊汽車工業及石油化學工業,橡膠工業隨之出現了危機,不景氣的局面一直持續到80年代初期。世界耗膠量1979年為13.0Mt,1982年下降到11.6Mt,1982年以后開始緩慢回升。世界橡膠工業開始進入了較為緩慢的增長時期。橡膠企業的主要注意力由擴大產量轉移到努力提高產品質量及技術水平,努力開發新產品、新技術。隨著世界范圍內新技術革命的興起,電子計算機的廣泛應用,大大提高了橡膠生產的技術水平。橡膠制品的電子計算機輔助設計促進了橡膠應用技術從技藝向科學的過渡。輪胎澆注工藝突破了原有的輪胎制造技術。熱塑性橡膠的廣泛應用促進了傳統橡膠工藝的根本性變革。
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